SU1037395A1 - Инвертор с N ступенчатым аппроксимирующим синусоиду выходным напр жением - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может использоватьс  в системах электропитани  устройств автоматики и радиоэлектроники при преобразовании посто нного напр жени  в ступенчатое переменное, близкое по форме к синусоидальном:у . Известны инверторы с аппроксимеигаей синусоидйльной формы напр жени  пере- менным N-ступенчатым напр жением. Такие преобразователи вьшолн ютс , например , на нескольких транзисторных прео5 разовательных  чейках с последуклцим суммированием выходного ступенчатого . напр жени  с помощью трансформаторов CU. Недостатком таких преобразователей  вл етс  наличие громоздких трансформат ров при относительно низких частотах выходного напр жени . . Известны типы инверторы со ступенчатым переменным выходным напр жением, которые реализуемс  путем переключени  нескольких источников питани  иЛи одного источника с несколькими выходными напр жени ми 2 } . Недостатком известных преофазовате,лей  вл етс  необходимость получени  сложного источника питани  с несколькими выходными или р да самосто тельньк источников питани , включаемых каскадно либо автономно, но с различными выходными напр жени ми. Это приводит к увеличению габаритов устройства, снижению его надежности. Наиболее .близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  инвертор в котором создание ступенчатого перемен . ного выходного напр жени  достигаетс  тем, что питани  моста основных ключей, включень дополнительные ключи, диоды и накопительные конденсаторы, образующие умножитель напр жени  с переключарксым коэффициентом умножени  з Этог инвертор содержит N-1 цепочек (где М -число ступеней в полупериоде выходного напр жени ), состо щих из пос ледовательно соединенных зар дного ключ конденсатора и зар дного диода, мост основных ключей, входна  диагональ которого включена параллельно конденсатору и зар дному ключу первой цепочки, а выход на  диагональ соединена с выходными выводами инвертора, N-1 дополнительных ключей, М-2 перемыкающих ключей, задающий генератор формирователь импул сов и распределитель импульсов, причем все цепочки включены между входныкга выводами инвертора, каждый дополнитель ный ключ параллельно конденсатору и зар дттму диоду данной цепочки, а перемыка1с«иий клЛч включен между точкой соединени  конденсатора с зар д ш1М ключом данной цепочки и точкой соединени  зар дного диода с конденсатором последующей цепочки. Недостаток данного инвенртора состоит в наличи перемыкающих ключей, потери мощности в которых снижают КПД, а необходимость организации дополнительных каналов управлени  этими ключами усложн ет устройство и снижает его надежность . Цель изобретени  - повышение КПД и надежности. Эта цель достигаетс  тем что в инверторе с N ступенчатым, аппроксимирующим синусоиду выходным напр жением, содержащем N-1 цепочек, состо щих из последовательно соединенных зар дного ключа, конденсатора и зар дного диода, мост основных ключей, входна  диагональ которого включена параллельно конденсатору и зар дному ключу первой цепочки, а выходна  диагональ соединена с выходными выводами инвертора, 1-1 дополнительных ключей, задающий генератор, формирователь импульсов и распределитель импульсов , причем первый конец всех цепочек, с которым соединен зар дный ключ, подключен к первому входному вьгооду инвертора , а точка соединени  конденсаторй с зар дным ключом цепочки подключена через дополнительный ключ ко второму входному выводу инвенртора,. к которому подключен также второй конец последней цепочки, второй конец каждой данной цепочки , кроме последней, подключен к точке соединени  конденсатора и зар дного диода в последующей Цепочке, а зар дные ключи всех цепочек, кроме последней, выполнены с двухпол рной бл.окировкой напр жени  в запертом состо нии . При использовании в качестве ключей транзисторов зар дные ключи всех цетточек , кроме последней вьтолнены в виде согласно последовательно соединенных транзистора и диода. На фиг. 1 изображена принципиальна  схема инвертора; на фиг. 2 - диаграмма напр жени . Инвертор (фиг. 1) содержит мост основных ключей 1-4, выход которого соединен с выходными вьюодами инвертора, дополнительные ключи 5-7, зар дные ключи 8-10, каждыйИЗ которых ;соединен последовательно с конденсатором 11 - 13 и зар дным диодом 14 - 16. Блокирующие диоды 17. и 18 i включены последовательно с ключами 9 и 10. Клк чи управл ютс  распределителем 19 импульсов , формирователем 2О импульсов; и задающим генератором 21. На фиг. 2 приведены диаграммы выхо ного напр жени  управл ющих напр жений и ... U-io подаваемых на входы соответственных ключей 1....1О и напр жение и,задающего генератора. Рассмотрим процесс формировани  вы . ходного напр жени  преобразовател  дл  случа  VJ - 4 (фиг. 1), воспользовавгшись диаграммами напр жений, приведенньк на фиг. 2, в установившемс  режиме когда на накопительных конденсаторах установитс  определеннее малоизмен ю шеес  за период напр женке. Прин в величину питающего напр жени равной Е, определ ем напр жени  на нако пительных конденсаторах. Напр жение зар да накопительного конденсатора 11 последней цепочки приближенно равном Б, Напр1 жение зар да, накопительного конденсатора 12 близко к величине 2Е, поскольку его зар д происходит при одновременном включении ключей 5 и 9 от суммы напр жений источника питани  и накотительного конденсатора 11. Напр жение зар да накопительного конденсатора 13 приближенно равно ЗЕ, так как его зар д осуществл етс  от последовательно включенных конденсатора 12 и ис точника питани  при одновременном вклю чении ключей 6 и 1О. Пусть в начальный момент времени Ь to (фиг. 2) ключи 1-4 основного моста закрыты и на выходе формируетс  нулева  ступенька выходного напр жени . В момент включаютс  ключи 1,4,8 и на нагрузке формируетс  перва  ступенька напр жени , равна  Е . Одновр менно подзар жаетс  конденсатор 11 от источника питани  через зар дный диод 14 и зар дный ключ 8. Остальные ключи наход тс  в закрытом состо нии. В момент 8 закрываетс , а ключи 5 и 9 открываютс . При этом формируетс  втора  ступенька выходного 1}апр жени , величиной примерно равной IE по цепи: плюс источника питани , ключ 5, конденсатор 11, диоды 15 и 16 ключ 1, нагрузка, ключ 4, минус источника питани . Однойременно подзар жает- с  конденсатор 12. В момент 4;--t ключи 5 и 9 закрываютс , а ключи 6, 8 и 10 открываютс . В этом интервале формируетс  треть  ступенька выходного напр жени , примерно равна  3 Е по цепи: плюс источника питани , ключ 6, конденсатор 12. диод 16, ключ 1, нагрузка, ключ 4, минус источника питани . Одновременно подзар жаетс  конденсатор 13 по цепи: плюс источника пи-тани , ключ 6, конденсатор 12, диод 16, конденсатор 13, блокирующий диод 1В, ключ 10, минус источника питани  и поог зар жаетс  конденсатор 11 по цепи: плюс источника питани , диод 14, конденсатор 11, ключ 8, минус источника питани . . В момент-Ь-t 4 ключи 6, 8 и 10 закрываютс , а ключи 5, 7 и 9 открываютс . При этом-формируетс  четверта  ступенька выходного напр жени , примерно равна  4Е по цепи: плкс источника питани , ключ 7, конденсатор 13, ключ 1, нагрузка, ключ 4, минус источника питани . Одновременно подзар жаетс  конденса тар 12 по цепи: плюс источника питани . Ключ 5, конденсатор 11, диод 15, конденсатор 12, блокирующий диод 17, ключ 9, минус источника питани . В момент t-t5 ключи 5, 7 и 9 закрываютс , а ключи 6 и 8 открьюаютс . В этом интервале нагганает форктроватьс  ступенька ниспадающего участка положительной полуволны выходного напр жени . Дальнейший процесс формировани  ступеинатого выходного напр жени  происходит аналогично и прислеживаетс  с учетом диаграмм управл квдих напр жений фиг: 2). Отрицательна  полуволна вькодного напр жени  образуетс  таким же путем, но при открытых ключах 2 и 3, и закрытых ключах 1 и 4 основного моста. Благодар  введению новых св зей и использованию новых элементов - блокирующих диодов, предлагаемый преобразователь положительно отличаетс  от известного . Так, например, при формировании четырехступенчатой кривой выходного напр жени  по предлагаемому изобретению суммарное количество силовых транзисторов уменьшено по сравнению с . известным устройством 12 шт. на 1О щт., а силовых диодов с 1О шт. До 9 шт. Потери мощности снизились примерно на 4%.

,tf

6

12

5

1O37395

f

С

о

с.

Us

Claims (2)

1. ИНВЕРТОР С N -СТУПЕНЧАТЫМ, АППРОКСИМИРУЮЩИМ СИНУСОИДУ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ, содержащий N-1 цепочек, состоящих из последовательно соединенных зарядного ключа, конденсатора и зарядного диода, ‘ мост основных ключей, входная диагональ которого включена параллельно конденсатору и зарядному ключу первой цепочки, а выходная диагональ соединена с выходными выводами инвертора, N *1 дополнительных ключей, задающий генера тор, формирователь импульсов и распределитель импульсов,причем первый конец всех цепочек, с которым соединен зарядный ключ, подключен к первому входному выводу инвертора, а точка соединенияяконденсатора с зарядным ключом каждой цепочки подключена через дополнительный ключ к второму входному выводу, к которому подключен также второй конец последней цепочки, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, второй конец каждой данной цепочки, кроме последней, подключен к точке соединения конденсатора с зарядным диодом в последующей цепочке, а зарядные ключи всех цепочек, кроме последней, вы-q полнены с двухполярной блокировкой напря-® жёния в запертом состоянии.

2. Инвертор по π. 1, о т л и чаюπι и Й с я гем, что зарядные ключи всех цепочек, кроме последней, выполнены в виде согласно-последовательно сое диненных транзистора и диода, а все остальные ключи инвертора - в виде транзисторов.

СО м СО ζ© сл >