Двухтактный инвертор с синусоидальным выходным напряжением

Изобретение относится к области электротехники, преимущественно к преобразовательным установкам систем вторичного электропитания и электроприводов малой и средней мощности. Двухтактный инвертор с синусоидальным выходным напряжением содержит четыре силовых транзистора и фильтрующий конденсатор, выходной двухобмоточный трансформатор с выводом от средней точки первичной обмотки, подключенную к выводам вторичной обмотки нагрузку и подключенные по мостовой схеме четыре диода и индуктивный элемент, выполненный в виде двухобмоточного дросселя. Положительный вывод источника питания и первая обкладка конденсатора подключены к выводу от средней точки первичной обмотки трансформатора. Отрицательный вывод источника питания подключен к отрицательному выводу постоянного тока диодной мостовой схемы. К положительному выводу постоянного тока диодной мостовой схемы подключена вторая обкладка конденсатора. Первый и второй силовые транзисторы эмиттерами подключены к отрицательному выводу источника питания. Коллектор первого транзистора подключен к первому выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Коллектор второго транзистора подключен ко второму выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Коллектор третьего транзистора подключен к положительному выводу постоянного тока диодной мостовой схемы. Первый вывод первой обмотки двухобмоточного дросселя подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора. Второй вывод первой обмотки двухобмоточного дросселя подключен к первому выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Первый вывод второй обмотки двухобмоточного дросселя подключен ко второму выводу первичной обмотки трансформатора. Второй вывод второй обмотки двухобмоточного дросселя подключен ко второму выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Эмиттер третьего транзистора подключен ко второму выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Коллектор четвертого транзистора подключен к положительному выводу постоянного тока диодной мостовой схемы, а его эмиттер подключен к первому выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Фильтрующий конденсатор подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора. Достигаемый технический результат заключается в улучшении показателей электромагнитной совместимости инвертора. 1 ил.

 

Заявляемое техническое решение относится к электротехнике, преимущественно к преобразовательным установкам систем вторичного электропитания и электроприводов малой и средней мощности.

Известно техническое решение [1], для преобразования постоянного напряжения в переменное. Недостатком этого технического решения является сильная несинусоидальность выходного напряжения.

Известен также двухтактный инвертор [2], содержащий четыре управляемых вентиля, соединенных по мостовой схеме, и выходной двухобмоточный трансформатор с отводом от средней точки первичной обмотки, причем каждый крайний вывод первичной обмотки трансформатора через индуктивный элемент подключен к одному из выводов диагонали переменного тока мостовой схемы, а отвод от средней точки этой обмотки подключен к первому входному выводу инвертора и через накопительный конденсатор к первому выводу диагонали постоянного тока мостовой схемы. Второй вывод диагонали постоянного тока мостовой схемы подключен ко второму входному выводу инвертора, причем вторичная обмотка выходного трансформатора подключена к выходным выводам инвертора. Недостатком этого технического решения также является повышенное содержание высших гармоник в кривой выходного напряжения

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении качества напряжения путем придания ему синусоидальной формы.

Достигаемый технический результат заключается в улучшении показателей электромагнитной совместимости инвертора.

Поставленная задача решается благодаря тому, что двухтактный инвертор с синусоидальным выходным напряжением, содержащий три силовых транзистора, выходной двухобмоточный трансформатор с выводом от средней точки первичной обмотки, подключенную к выводам вторичной обмотки нагрузку и подключенные по мостовой схеме четыре диода и индуктивный элемент, снабжен четвертым транзистором и фильтрующим конденсатором. Положительный вывод источника питания и первая обкладка конденсатора подключены к выводу от средней точки первичной обмотки трансформатора. Отрицательный вывод источника питания подключен к отрицательному выводу постоянного тока диодной мостовой схемы, а к положительному выводу постоянного тока которой подключена вторая обкладка конденсатора. Первый и второй силовые транзисторы эмиттерами подключены к отрицательному выводу источника питания. Коллектор первого транзистора подключен к первому выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Коллектор второго транзистора подключен ко второму выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Коллектор третьего транзистора подключен к положительному выводу постоянного тока диодной мостовой схемы. Индуктивный элемент выполнен в виде двухобмоточного дросселя. Первый вывод первой обмотки двухобмоточного дросселя подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора. Второй вывод первой обмотки двухобмоточного дросселя подключен к первому выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Первый вывод второй обмотки двухобмоточного дросселя подключен ко второму выводу первичной обмотки трансформатора. Второй вывод второй обмотки двухобмоточного дросселя подключен ко второму выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Эмиттер третьего транзистора подключен ко второму выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Коллектор четвертого транзистора подключен к положительному выводу постоянного тока диодной мостовой схемы, а его эмиттер подключен к первому выводу переменного тока диодной мостовой схемы. Фильтрующий конденсатор подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора.

Сущность предложенного технического решения поясняется электрической схемой приведенной на чертеже.

Двухтактный инвертор с синусоидальным выходным напряжением содержит транзисторы 1, 2, 3 и 4, шунтированные возвратными диодами 5, 6, 7 и 8. Транзисторы соединены по мостовой схеме. Первичная обмотка 9 выходного трансформатора 10 отводом 11 от средней точки разделена на две половины, последовательно с каждой из которых включены обмотки 12 и 13 дросселя 14, которые концами подключены к выводам 15 и 16 диагонали переменного тока транзисторного моста. К вторичной обмотке 17 трансформатора 10 подключены фильтрующий конденсатор 18 и нагрузка 19. Источник 20 питания положительным выводом подключен к отводу 11 от средней точки первичной обмотки 9 трансформатора 10. К отводу 11 подключен также один из выводов накопительного конденсатора 21, второй вывод которого подключен к коллекторам транзисторов 1 и 3, образующих первый вывод диагонали постоянного тока моста. Отрицательный вывод источника 20 питания подключен к эмиттерам транзисторов 2 и 4 и образует второй вывод диагонали постоянного тока моста.

Устройство работает следующим образом.

Если открыты транзисторы 1 и 4, то через правую половину первичной обмотки 9 трансформатора 10, обмотку 13 дросселя 14 и транзистор 4 проходит ток нагрузки. При этом конденсатор 21 через обмотку 12 дросселя и диод 5 заряжен под действием индуктированного в левой половине обмотки 9 трансформатора 10 напряжения.

При запирании транзисторов 1 и 4 и отпирании транзисторов 2 и 3 изменению тока в нагрузочном контуре противодействуют индуктивности рассеяния обмоток трансформатора и дросселя, вследствие чего в диагонали переменного тока моста напряжение изменяет свой знак. Начинается процесс передачи энергии потоков рассеяния магнитных элементов накопительному конденсатору 21 и источнику 20 питания. Причем возврат энергии происходит по двум контурам. Первый контур: обмотка 13 дросселя 14 - диод 7 - накопительный конденсатор 21 - отвод 11 первичной обмотки 9 трансформатора 10. Второй контур: диод 7 - накопительный конденсатор 21 - источник 20 питания - диод 6. Когда потенциал между точками 15 и 16 становится ниже напряжения конденсатора 21, диоды 6 и 7 запираются и начинается процесс разряда конденсатора 21 по цепи: транзистор 3 - обмотка 13 дросселя 14 - правая половина первичной обмотки 9 трансформатора 10 - минусовой вывод конденсатора 21. Энергия, накопленная в конденсаторе 21, передается нагрузке 19. Когда напряжение конденсатора 21 становится ниже напряжения источника 20, ток из правой половины первичной обмотки 9 трансформатора 10 переходит в его левую половину и проходит по цепи: источник 20 - левая половина обмотки 9 трансформатора 10 - обмотка 12 дросселя 14 - транзистор 2 - источник 20. При очередных коммутациях процессы повторяются.

Выполнение дросселя 14 двухобмоточным, состоящим из двух идентичных обмоток 12 и 13, а также подключение транзисторов 1, 2, 3 и 4 по мостовой схеме, позволяет обеспечить симметрирование процессов в схеме, что способствует улучшению синусоидальности выходного напряжения. Дополнительное улучшение синусоидальности достигается применением фильтрующего конденсатора 18.

Исходя из вышеизложенного, задача создания двухтактного инвертора, позволяющего повысить качество выходного напряжения путем придания ему синусоидальной формы, решена.

Источники информации

1. Моин B.C., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. Энергия, 1982, с.434.

2. SU 1156225, Н02М 7/538, 1985 г.

Двухтактный инвертор с синусоидальным выходным напряжением, содержащий три силовых транзистора, выходной двухобмоточный трансформатор с выводом от средней точки первичной обмотки, подключенную к выводам вторичной обмотки нагрузку и подключенные по мостовой схеме четыре диода и индуктивный элемент, при этом положительный вывод источника питания и первая обкладка конденсатора подключены к выводу от средней точки первичной обмотки трансформатора, отрицательный вывод источника питания подключен к отрицательному выводу постоянного тока диодной мостовой схемы, а к положительному выводу постоянного тока которой подключена вторая обкладка конденсатора, причем первый и второй силовые транзисторы эмиттерами подключены к отрицательному выводу источника питания, коллектор первого транзистора подключен к первому выводу переменного тока диодной мостовой схемы, коллектор второго транзистора подключен ко второму выводу переменного тока диодной мостовой схемы, коллектор третьего транзистора подключен к положительному выводу постоянного тока диодной мостовой схемы, отличающийся тем, что он снабжен четвертым транзистором и фильтрующим конденсатором, а индуктивный элемент выполнен в виде двухобмоточного дросселя, при этом первый вывод первой обмотки двухобмоточного дросселя подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора, второй вывод первой обмотки двухобмоточного дросселя подключен к первому выводу переменного тока диодной мостовой схемы, первый вывод второй обмотки двухобмоточного дросселя подключен ко второму выводу первичной обмотки трансформатора, а второй вывод второй обмотки двухобмоточного дросселя подключен ко второму выводу переменного тока диодной мостовой схемы, причем эмиттер третьего транзистора подключен ко второму выводу переменного тока диодной мостовой схемы, коллектор четвертого транзистора подключен к положительному выводу постоянного тока диодной мостовой схемы, а его эмиттер подключен к первому выводу переменного тока диодной мостовой схемы, при этом фильтрующий конденсатор подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора.