SU1325649A1 - Однофазный инвертор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах электропитани  и электропривода дл  преобразовани  посто нного напр жени  в переменное синусоидальной форьы посредством инверторов . Цель - упрощение и повышение КПД. Инвертор содержит основные 4 и 5 и дополнительные 8 и 9 модулирующие ключи, на которые подаютс  широтно- модулированные по синусоидальному закону сигналы с блока 17 управлеии , Введение вторых основного 5 и дополнительного 9 модулирующих ключей, зашунтированных возвратными диодами, позвол ет получить неискаженное синусоидальное выходное напр жение при нагрузке с любым коэффициентом мощности. 2 ил. а 9 (Л Фиг.1

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах эл ектропитани  и электропривода дл  преобразовани  посто нного напр жени  в переменное напр жение синусоидальной формы посредством инверторов.

Цель изобретени  - повышение КПД путем уменьше1ш  общего числа силовых ключей.

На фиг.1 показана принципиальна  схема инвертора; на фиг.2 - диаграммы токов и напр жений.

Инвертор (фиг.1) содержит силовой трансформатор J с первой и второй первичной 2 и вторичной 3 обмотками. Первична  обмотка 2 через первый и второй основные модулирующие ключи, выполненные на транзисторах 4 и 5, соединена с входными.выводами 6 и 7, а вторична  обмотка 3 через встречно- последовательно соединенные дополнительные модулирующие ключи, выполненные на транзисторах 8 и 9, соединена с выходными выводами инвертора 10 и 11, между которыми включен фильтрующий конденсатор 12.

Транзисторы 4,5,8 и 9 шунтированы возвратными.диодами 13-16 соответственно . Входные цепи транзисторов соединены с выходами блока 17 управлени , диаграмма выходных сигналов . которого показана на фиг.2, На вход блока 17 может быть тгодан сигнал, снимаемый с датчика 18 тока нагрузки .

Инвертор работает следующим образом .

Имеющиес  в блоке 17 задающий генератор и модул тор ширины импуль- - сов вырабатывают импульсы несущей частоты, превышающей в несколько дес тков или сотен раз выходную частоту инвертора. Ширина этих импульсов t.f. промодулирована по почти синусоидальному закону с частотой, равной выходной частоте инвертора. При этом максимальна  относительна  длительность импульса J- (фиГс.2), где Т - период несущей частоты, не превьшает значение О,5. Указанные основные импульсы посредством расп ределител , имеющегос  в блоке 17, подаютс  на транзистор 4 (5) на интервале углов от ц до f , когда ток нагрузки i проходит в пр мом направлении (фиг.2). Угол ц  вл етс  углем сдвига фаз между током и напр жением

нагрузки. В блоке 17 формируетс  также дополнительные импульсы с длительностью t| (-f), которые подаютс  на транзистор 8 в интервале углов от Т до   + Y и на транзистор 9 в интервале углов от О до tf . На интер вале углов от Т + (/ до 2/Г }i углов от t/ до 7Г посто нно открыты транзисторы 9 и 8 соответственно.Момент перехода тока нагрузки через нуль ( точ ка с/Сна фиг„2) может быть зафиксирован , например, посредством датчика 18 тока и по его команде переключаетс  указанный распределитель импуль- сов.

При рассмотренном алгоритме управлени  транзисторами инверторов схема работает как обратимый трансформатор-

ный преобразователь посто нного напр жени , работающий на повышенной частоте, коэс1)фициент передачи по напр жению которого измен етс  по- синусоидальному 3aKOHjr с периодом выход-

ной Частоты. Трансформатор 1 выпол нен либо с зазором, либо на сердечнике с невысокой проницательностью (мопермаплой, перминвар, феррит и т.п.),и поэтому вьтолн ет одновременно функции накопительного дроссел . На интервале прохождени  тока нагрузки в пр мом направлении (от у до (F) при открытом транзисторе 4 (интервал , t) в трансформаторе 1 накапливаетс  энерги , диод 16 при этом закрыт , и нагрузка питаетс  током разр да конденсатора 12), а при закрытом транзисторе 4 (интервал Тц - t) трансформатор 1 отдает накопленную энергию в нагрузку через диод 16 и транзистор 8. На интервале прохождени  тока нагрузки в инверсном направлении (от О до Lf) при открытом транзисторе 9 (интервал Цд)

происходит накапливание энергии в трансформаторе 1 со стороны обмотки 3,, а при за.крытом транзисторе 9 (ин тервал Тц - t ) н акопленна  энерги  отдаетс  з источник питани  (ток обмотки 2 проходит через диод 13). При этом инвертор работает в об- фатном режиме.

Диаграмма интервалов проводимости gg диодов 15 и 16 совпадает с аналогичной диаграммой проводимости транзисторов 8 и 9 соответственно (фиг,2) Ток диодов 13 (14) показан на диаграмме тока нагрузки (1ц на фиг,2.),

31

Как видно из диаграммы напр жени  на обмотках трансформатора 1 ( фиг,2) сердечник трансформатора пере- магничиваетс  на высокой частоте fj

1/Тц, но- подмагничиваетс  током нагрузки вьгходной частоты. При использовании частот пор дка . 20-100 кГц и ферритовых сердечников масса и габариты трансформатора 1 могут быть

уменьшены в 5-10 раз по сравнению с трансформатором на выходную частоту 400 Гц. Фильтр, формирующий синусоидальное выходное напр жение, состоит только из конденсатора 12, работающего на высокой частоте и поэтому имеющего малую массу.

Транзисторы 8 и 9 включены встречно-параллельно через диоды 16 и 15 соответственно,

Величина выходного напр жени  регу- лируетс  изменением коэффициента заполнени  ,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Однофазный инвертор, содержащий первый шунтированный возвратным диодом основной модулирующий ключ, сое- дан ющий первую первичную обмотку силового трансформатора с входными выводами, встречно-последовательно соединенные первый дополнительный модулирующий и вспомогательные ключи, зашунтированные возвратными диодами, включенные в цепь соединени  перво

   256А94

   го вывода вторичной обмотки силового трансформатора с первым выходным выводом, фильтрующий конденсатор и блок управлени  с генератором импуль- сов, широтно-модулированных по синусоидальной функции выходной частоты инвертора, пр мой и инверсный выходы которого св заны с управл ющими

   Q выходами соответственно выходного и., дополнительного модулирующих ключей, отличающийс.  тем, что с целью повьшени  КПД, введен второй шунтированный возвратным диодом новной модулирующий ключ, соедин ю- щий введенную вторую первичную обмотку силового трансформатора с входными выводами, упом нутый вспомогательный ключ использован в качестве

   20 второго дополнительного модулирующего ключа, в блок управлени  введен узел распределени  указанных широтно-модулированных импульсов по полупериодам выходной частоты, причем

   25 первые пр мой и инверсный выходы этого узла соединены с соответствующими управл ющими входами первых основного и дополнительного модулированных ключей, а вторые пр мой и

   3Q инверсный выходы этого узла соединены с соответствующими управл ющими входами вторых основного и дополнительного модулирующих ключей, а фильтрующий конденсатор подсоединен к выходным выводам, вторым из кото35

   рых  вл етс  второй вывод вторичной обмотки силового трансформатора.

   f/r/,

   Lj

   иг.2

   Редактор Г.Гербер

   Составитель Т.Ершова

   Техред.Л.Сердюкова

   Заказ 3122/53Тираж 659Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д.4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проект на ,4

   КорректорЛ,Патай