Инвертор со ступенчатой, близкой к синусоидальной, формой кривой выходного напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистических

Республик (11)748743 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 20.03,71(21 ) 1633320/24-07 (51) М. Кл.

H 02 М 7/537

Н 02 М 1/12 с присоединением заявки РЙ

Государств ;.ный комитат (23) Приоритет—

Опубликовано 15,07.80. Бюллетень J%26

Дата опубликования описания 17.07.80 до делам изобретений и открытий (53) УД1(621.314.. 58 (08Р.8) В. С. Моин, Б. Л. Уан-Зо-ли, В. А. Цишевский, H. Н. Лаптев и И. A. Войтович (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) HHBEPTOP СО СТУПЕНЧАТОЙ, БЛИЗКОЙ К СИНУСОИДАЛБНОЙ, ФОРМОЙ КРИВОЙ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение синусоидальной формы.

Известны статические преобразователи> содержащие несколько преобразовательных мест, выходы которых соединены между собой последовательно, а управляющие

10 входы через аналого-цифровой блок соединены с задающим генератором (1) Известны также инверторы с многоступенчатой, близкой к синусоидальной, форl5 мой кривой выходного напряжения, содержащие несколько преобразовательных ячеек, соединенных по питающей цепи параллельно, а по выходу - последовательно и управляемых от триггеров, каждый из которых через нуль-орган и измерительные трансформаторы соединен с выходом всех предшествующих ячеек и выходом задающего генератора f2) и f3).

Недостатком данного инвертора является необходимость введения в схему измерительных трансформаторов и нуль-органов в количестве, равном количеству преобразовательных ячеек. Наличие значительного количества магнитных элементов увеличивает массу,и габариты устройства и повышает трудоемкость его изготовления.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов.

Эта цель достигается тем, что в инверторе, содержащем несколько преобразовательных ячеек, соединенных по цепи питания параллельно, а по выходу — пос ледовательно и имеющих управляющие входы, подключенные с выходами триггеров,связанных с задающим генератором синусоидального напряжения, введены блок деления и реверса питающего напря> жения, блок фазового сдвига на 90 эл. градусов и нуль-орган, Триггеры соединены по схеме реверсивного счетчика импульсов, тактовый вход которого соединен

3 748743 4 через нуль-орган с последовательно соеди- пример транзистор, шунтирова Иый диодом, ненными выходами инвертора, задающего или тиристбр с принудительной коммутагенератора и блока деления, а входы уп цией, также шунтированный диодом, равления реверсом счетчика импульсов и Коэффициенты трансформации силовых блока деления соединены с выходом зала- трансформаторов 12 ячеек выбираются на ющего генератора через фазосдвигакицее основании закона двоичного (,2,4,8 устройство, Триггеры выполняются с дву- т.д.) или троичного (1,3,9,27 и т.п.) рямя или тремя устойчивыми состояниями. да чисел.

На фиг. 1 показана блок-схема инвер- В первом случае производится суммиторана фиг, 2 — варианты выполнения 10 рование положительных и отрицательных силовой части; на фиг, 3 - диаграммы,, напряжений ячеек (фиг. 2а,в) либо сумпоясняющие ра оту инвертора, 6 инвертора на фиг. 4 - мирование нулевых и положительных напВариант выполнения счетчика и диаграмма ряжений на выходе ячеек (фиг. 26), а во втором случае суммирование положительнения силовых преобразовательнь х ячеек; I5 ных, нулевых и отрицательных напряжений, на фиг. 6 - варианты выполнения силовой Величина эталонного напряжения 0 части инвертора с бестрансформаторным выбирается в соответствующем масштабе, выходом. равной напряжениюпервой гармоники выходного напряжения инвертора, а. вепичина

В блок- схему инвер р (ф

- с инве то а (фиг. 1) вхонапряжения на BbIxone блока 9 выбираетдят силовые преобра ова .М аэоват льные ячейки 1, 0 ся равной половине напряжения одной стусоединенные по выходу последователь о и

Работа предложенного инвертора поясобразовательную ячейку через клеммы

25 Раэностное напряжение lJ — 3 (фиг 3 б) сравнивается напряжением к Un г

В момент раВенстВа этих напряжений происходит срабатывание нуль-органа 7 жду собой по схеме со счетным Входом

При этом на счетчик поступает очечерез к -и 5 (например дио ы ), -у- 30 режой импу,, „,0 В,„ывает перек

Шествляющие реверс счетчика с помочение соответствующего триггера счетчищЬю дополните ьного иггер . к и с твет в ей силовой пре бразвательной ячейки. Выходное напряжение органа 7 (например блокинг-генератора), срабатывающего всегда,. О Р 35 ку, а напряжение () — ц„скачкомна eFO входных 3 ММах переходит ч ре

0 начинает плавно изменяться и через су ма трех напряжений с""усоиджного Од„Н т, т „„Оцесс повторяется

Зля правильной работы инвертор на

40 второй и четвертой четверти периода (фиг 3) необходимо осуществить реверс счетчика и реверс полярно т ж к О„, что обеспечивается фаэосмешатеблока деления и реверса полярности питалем 1 ющего напряжения 9. Реверс блока и счет45 чика 4 осуществляется с помощью фазо- Пиаграмма состояний силовых ячеек смешателя на 90 - блока 10, синхрони- соответствует последовательному состояО зируемого импульсами задающего генера- н}по ячеек счетч}п,-а и для случая двоич"".ора, ного счета показана на фиг. Зв.

Силовые пРеобРазовательные Ячейки Из пр ипа раб ы eMbI едует, 50 могУ быть BbGINKBHbI по еме со сРед- 4, О в результате Выходаж напряжение ин ней точкой (фиг. 2а), совмещенной полу- вертора имеет многотупенчатую форму, (фиг 6) и полу вой схеме со средней точкой источи}пл что вертикальные участки ступенек делятпитания (фиг. 2в). ся этой синусоидой пополам, В качестве силового ключа 11 может быть использован любой полностью управляемый ключ, обладающий в открытом со- выходного напряжения определяется форстояиии двусторонней проводимостью, на- мулой 2, а схеме по фиг. 26 - фор743

5 748 м-5 мулой 2, где t4 — число преобразов : тельных ячеек.

Для увеличения количества ступеней счетчик выполняется на троичных ячейках, способных заменить последовательно три устойчивых состояния "-1", 0 и. 1 (фиг.4). Силовые ячейки этого варианта показаны на фиг, 5. Добавление силового ключа 13, закорачивающего первичную обмотку силового трансформатора через вы- 10 прямитель 14, при одновременном запирании основных ключей 11, обеспечивает нулевое выходное напряжение ячейки при отпирании этого ключа. Ключ 13 может использоваться также и в схеме по фиг, 2 в,15

В мостовом варианте все силовые ячейки должны выполняться на четырех ключах, управляемых от ячеек счетчика, согласно схеме фиг. 5 6 с помощью разделительных диодов 15, В тех случаях, 20 когда не требуется гальваническое разделение входа и выхода инвертора, в oG нои из ячеек может отсутствовать трансформатор, а при наличии нескольких секций источника питания схема силовой час-25 ти может быть выполнена полностью бес трансформаторной (фиг. 6 а) для троичн< го счетчика или (фиг. 6 6) для двоичного счетчика.

Стабилизация выходного напряжения в 30 предложенном инверторе происходит автоматически для случая изменения напряжения питания. Как следует из фиг. 3. при этом автоматиче-.ки изменяется число ступеней, а амплитуда и эффективное зна- 35 чение выходного напряжения инвертора остаются практически постоянными. Для более точной стабилизации U< можно корректировать величину 0 „, используя обычные замкнутые системы. 40

Предложенный инвертор содержит толь ко один нуль-орган и связанный с ним один измерительный трансформатор. Поэтому при использовании элементов микроэлектроники для всех остальных узлов 45 можно уменьшить массу и габариты системы управления инвертором.

Формула изобретения

1. Иивертор со ступенчатой, близкой к синусоидальной, формой кривой выходио- 50 б го напряжения, содержащий несколько соединенных по цепи питания параллельно, а по выходной цепи последовательно пр-образовательных ячеек, входы управления которых соединены с выходами триггеров, связанных с задающим генератором синусоидального напряжения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, он снабжен бло- ком деления и реверса питающего напряжения, блоком фазового сдвига на

90 эл.градусов, и нуль-органом, причем указанные триггеры соединены между соl бой по схеме реверсивного счетчика импульсов, а указанная связь триггеров с задаюшим генератором выполнена так, что тактовый вход счетчика импульсов соединен через нуль-орган с последовательно соединенными выходами инвертора, задающего генератора и блока деления, а входы управления реверсом счетчика импульсов и блока деления соединены с задающим генератором через блок фазового сдвига.

2. Инвертор по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что триггеры выполнены с двумя устойчивыми состояниями, а пре образовательные ячейки выполнены по двухтактной схеме.

3, Инвертор по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что триггеры выполнены с тремя устойчивыми состояниями, а преобразовательные ячейки выполнены по мостовой схеме.

4. Инвертор по и. 1, î т л и ч а к шийся тем, что триггеры выполнены с 1ремя устойчивыми состояниями, а преобразовательные ячейки выполнены по схеме с шунтированием первичной обмотки, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No. 508888, кл. Н 02 р 13/16, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М. 505104, кл. Н 02 M 7/48, 1971.

3. Авторск >е свидетельство СССР

No. 505103, кл, H 02 N, 7/48, 1971.

748743

Составитель E. Иорошин

Редактор С. Патрушева Техред М. Кузьма Корректор Г, Назарова

Заказ 4381/19 Тираж 783 Подписное

UHHHfIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4