Инвертор со ступенчатой формой кривой @ -фазного выходного напряжения

 

Союз Советскик

Социалист ическик

Республик

К АВТОРСКОМУ . СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6 ) Дополнительное к авт. с вид-ву

{22) Заявлено 16. 1О. 72 {21) 1838034/24-07 с присоединением заявки М

{23) Приоритет (5!)М. Кл.

H 02 М 7!537

5мудеуетве««ы6 к«в«тет

ВСТР

«о ае«аи «зебрете«кй и вткрнтнй (53) УДК621. 314. .58(088.8) Опубликовано 07 09. 82. Бюллетень М 33

Дата опубликования онисания 09. 09 .82

{72) Автори изобретения

Б.Л. Уан-Зо-Ли и В.С. Моин

{7I ) Заявитель (54) ИНВЕРТОР СО СТУПЕНЧАТОЙ ФОРМОЙ КРИВОЙ п1 "ФАЗНОГО ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропита" ния и электропривода для преобразования постоянного напряжения в много»

5 фазное переменное напряжение ступенчатой формы, аппроксимирующей заданную кривую, например, синусоидальную.:.

Известен инвертор со ступенчатой формой кривой выходного напряжения, содержащий основную преобразователь" ную ячейку с полумостами основных ключей и дополнительную преобразовательную ячейку с выходным трансформа-, 15 торой, вторичная обмотка которого включена последовательно в выходную цепь основной ячейки $1) .

Частота перема гни чи вани я сердечни ко в указ анно го т ран сформатора в три раза выше выходной частоты инвер»тора, но не может быть взята более высокой.

Известен также инвертор со ступенчатой формой выходного напряжения, содержащий основную и дополн ительную преобразовательную ячейки, у которого вторичные обмотки выходных трансфор". маторов дополнительных ячеек включе" ны в две последовательные цепочки, подключенные одним концом к выходному выводу инвертора (2!.

Частота перемагничивания сердечны"

kos выходных трансфор.. второе в этой схеме. может быть взята в несколько десятков раз выше выходной частоты инвертора и поэтому габариты инвертора по схеме $2) меньше, чем по схе" ме (1) . Однако наличие в силовой цепи ключей переменного тока, пропус" каащих полный ток нагрузки, создает дополнительные готери чощности.

Цель изобретения - повышение КПД при сохранении высокой рабочей час" тоты выходных трансформаторов.

3 9573

Указанная цель достигается тем, что в инверторе со ступенчатой формой кривой m-фазного выходного напряжения, содержащем основную преобразовательную ячейку с полумостами основных ключей и дополнительные преобразовательные ячейки в выходным трансформатором, имеющим две одинаковые вторичные обмотки, причем первые вторичные обмотки трансформаторов 10 всех дополнительных ячеек каждой фазы соединены между собой последовательно; образуя первую цепочку, вторые вторичные обмотки трансформаторов всех дополнительных ячеек каждой фа- 15 зы соединены между собой последова" тельно, образуя вторую цепочку, одним концом указанные цепочки подключены к выходному выводу инвертора, введе; йо я полумостов дополнительных клю- 20 чей, входные выводы которых подключены к входным выводам инвеpTopB, Bbt» ходной вывод соединен с другим концом первой указанной цепочки соответствующей фазы, а выходной вывод полумоста основных ключей данной фазы соединен с другим концом второй укаэанной це" почки, В данной схеме сохраняется положительное свойство высокой частоты пере"ь0 магничивания сердечников выходных трансформаторов и вместе с тем исключены из силовой цепи ключи переменного ока, что повышает КПД.

На фиг. 1 показан однофазный инвертор с одной дополнительной ячей" кой; на фиг. 2 « диаграммы.напряжений в схеме этого инвертора; на фиг,3 трехфазный инвертор с одной дополнительной ячейкой; на фиг. 4 - однофазный инвертор с двумя дополнительными . ячейками.

Инвертор (фиг. 1) содержит основную преобразовательную. ячейку, состоящую из двух полумостов основных ключей (транзисторов) 1"4, и дополнительную преобразовательную ячейку, выполненную, например, по мостовой схеме на транзисторах 5"8 и имеющую выходной трансформатор 9 с первичной 50 обмоткой М<, включенной на выходе дополнительной ячейки (д -6) и двумя одинаковыми вторичными обмотками Чд ! и W, которые одним концом соединены между собой и подключены к. выхОд" 55 ному выводу инвертора (А), а другим концом соединены с выходными выводами полумоста транзисторов 3 и 4 (Ь) 87 4 и выходным выводом полумоста дополнительных транзисторов 10 и 11 (точка 2) . Вторым выходным выводом инвертора, Б является выходной вывод полумоста транзистора 1 и 2. Между выводами А и Б включена нагрузка 12 инвертора.

Инвертор работает следующим об" разом.

На отрезке времени t<-t< (фиг.2) формируется первая ступенька выходного напряжения 0 . При этом транзистор 2 постоянно открыт, транзисторы 1, 3 и 10 постоянно закрыты, а остальные транзисторы переключаются на частоте, в несколько десятков раз превышающей выходную частоту инвертора (например, как показано на фиг.2, в 36 раз). При этом в один полупериод от высокой частоты открыты транзисторы 6, 7 и 11 и закрыты транзисторы 4, 5 и 8, а в другой полупериод открыты транзисторы 4, 5 и 8 и закрыты 6, 7 и 11. Напряжение высокой час— тоты О„, выпрямленное транзисторами 4 и 11, формирует на нагрузке 12 первую ступень напряжения U c ампли тудой KU>, где К - коэффициент трансформации трансформатора 9, Оз„" входное напряжение инвертора.

На отрезке времени и -е5 продолжает быть открытым транзистор 2, транзисторы 4 и 1 постоянно закрыты, а остальные транзисторы переключаются на высокой частоте, причем в один полупериод этой частоты открыты транэис торы 5, 8 и 10, а в другой полупериод - транзисторы б, 7 и 3. При этом энергия из цепи нагрузки через трансформатор 9 и транзисторы 5-8 возвращается в источник питания, а к.;нагруз ке приложено напряжение (1-К) ° Uö „, формирующее вторую ступень напряжения U>Ä.

На Отрезке вре ени t>-t4 продолжает оставаться открытым транзистор 2, постоянно закрыты транзисторы 5-8 . и постоянно открыты транзисторы 3 и .10. Перемагничивание сердечника трансформатора отсутствует. К нагрузке приложено напряжение U „, формирующее третью ступень напряжения U> .

На Отрезке времени t4-t5 инвертор работает аналогично отрезку времени, t<-.t, а на отрезке вРемени t -tg аналогично отрезку времени t<- t< . Во второй полупериод выходного напряжения работа инвертора проходит по аналогии с рассмотренной (c соответствуИнвертор со ступенчатой формой кривой m--Фазного выходного напряжения, содержащий основную преобразова" тельную ячейку с полумостами основных ключей .и дополнительные преобразовательные ячейки с выходным трансформа" тором, имеющим две одинаковые вторич" ные обмотки, причем первые вторичные ,обмотки трансформаторов всех дополни" тельных ячеек соединены между собой последовательно, образуя первую цепочку, вторые вторичные обмотки трансформаторов всех дополнительных ячеек каждой фазы соединены между собой ,последовательно, образуя вторую цепочку, одним концом указанные цепочки подключены к выходному выводу инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, введено щполумостов дополнительных ключей, входные выводы этих полумостов под. ключены к входным выводам инвертора, выходной вывод этих полумостоа соеди« нен с другим концом первой укаэанной цепочки соответствующей фазы, а выходной вывод полумоста основных клю" чей данной фазы соединен с другим концом второй указанной цепочки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиве

1 Авторское свидетельство СССР

11 494831, кл. H 02 8 7/537, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

< 449435, кл. Н 02 И 7/537, 1971.

5 9573 ющей заменой номеров транзисторов на смежный в каждом полумосте). Для обеспечения нормальной работы при актив" но-индуктивной нагрузке и на отрезках времени t<-t> e 4- t5 whew инвертора должны обладать обратной проводимост be, например, т ранэи сторы должны быть шунтированы возвратными диодами (на Фиг. 1, 3 и 4 не показаны).

В трехфазном исполнении (Фиг. 3) полумосты транзисторов 3""4, 5-6, 7-8, 1О-11 и трансформаторы 9 включены в каждую из Фаз преобразователя, При этом отвод от средней точки трансформатора 9 образует выходной вывод соответствующей фазы инвертора.

Вариант инвертора (фиг. 4) имеет. две дополнительные преобразовательные ячейки,- одну на транзисторах 5-8 и трансформаторе 9 и другую на транэис» 29 торах 13-16 и трансформаторе 17. Вторичные обмотки трансформаторов 9 и 17 соединены последовательно. Укаэанные дополнительные ячейки могут работать либо поочередно (в..:этом случае неработающая ячейка выключается одновременным отпиранием транзисторов, соединенных с общим входным выводом инвертора, т.е. 5 и 6, 7 и 8, 13 и 15, 14 и 16), либо одновременно согласно 36 или встречно. Если коэффициенты трансФормации транСформаторов 9 и 17 при:нять ранвыми К и К, то на выходе инвертора Формируется напряжение из. девяти ступенек на четверть периода З с амплитудами К 0е„ (К Кл)0вх Ку0з (К 1 2) 0Ы (1-К -Ку) "0&x (1-1у) 0 (1 "K q K)) 0@, (1 К )0вхи 0вх Благо" даря этому может быть достигнута высокая степень приближения выходного щ напряжения синусоидальной формы. По сравнению с известным предлагаемый инвертор имеет более высокий КПД, во-первых, вследствие того, что по дополнительным ключам проходит ток, 87 6 в несколько раз меньший тока нагрузки, а, во-вторых, вследствие того, что падение напряжения на траэисторах . всегда меньше, чем на ключах переменного тока (тиристорах, семисторах, транзисторах с последовательным диодом и т.п.).

Формула изобретения

957387

ЙгйР

Фиг. Ф

Составитель Е. Дорошин

Редактор Л. филь Техреду Т. Маточка Корректор А, Дзятко

Заказ 6620/47 Тираж 721 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

-11/0)5 Москвад К- 5 Раушская наб. д, 4/g

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, ч