Однофазный инвертор напряжения с многофазной широтно-импульсной модуляцией Российский патент 2023 года по МПК H02M7/5395 

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано при построении инверторов напряжения (ИН) централизованного типа, как в однофазном (ОИН), так и в трёхфазном (ТИН) исполнениях в тех областях, где требуются повышенная мощность, улучшенная электромагнитная совместимость (ЭМС) и улучшенные массогабаритные показатели. Одной из таких областей является солнечная энергетика и ветроэнергетика, а также подвижные объекты с повышенным уровнем энергопотребления.

В принципе известно решение многоуровневого трёхфазного инвертора напряжения (ТИН), в котором силовая часть каждого фазного его модуля выполнена по полумостовой схеме (см. Авторское свидетельство SU № 381144 «Регулируемый преобразователь постоянного тока в переменный с улучшенной кривой выходного напряжения» // Авторы: А.В. Иванов, В.И. Климов, В.И. Левин, публ. 15.05.1973, МПК Н02М7/52). В нём каждый фазный модуль (представляющий собой ОИН) выполнен в виде М числа полумостовых схем (образующих каналы), выходные выводы которых через М число обмоток трансформатора подключены к одному фазному выходному выводу, а другой фазный выходной вывод образован средней точкой источника питания. При её отсутствии используют среднюю точку конденсаторного делителя в виде двух последовательно соединённых конденсаторов, подключённых к шинам источника питания. Блок управления (БУ) этим ОИН представляет собой М число модуляторов ширины импульсов (МШИ), которые формируют М число сигналов с широтно-импульсной модуляцией по синусоидальному закону, которые сдвинуты между собой на тактовой частоте ШИМ на угол 2π/М. Управление ключевыми элементами (КЭ) ОИН производится с помощью этих сигналов. В простейшем случае при числе каналов М=1 выходное напряжение одной фазы имеет форму двухполярной ШИМ (ДШИМ). При увеличении числа М в выходном напряжении появляется М число дополнительных уровней, и его форма улучшается.

Недостатками данного технического решения являются низкий коэффициент использования напряжения питания (порядка 0,6 вместо 1), а также невысокое качество выходного напряжения, что в итоге не позволяет добиться высокого КПД и получить приемлемые массогабаритные показатели выходного фильтра, который с необходимостью в этом классе ОИН должен использоваться. При применении этого решения в однофазном варианте требуется средняя точка в источнике питания, что ограничивает её применение и также является одним из её недостатков.

Устранить именно эти, указанные выше, недостатки, позволяет решение ОИН, описанное в Авторском свидетельстве SU № 1793523 «Преобразователь с многофазной широтно-импульсной модуляцией», авторы: В.В., Михеев, Г.С. Мыцык, А.В. Чесноков и др. публ. 07.02.1993, МПК Н02М7/48. Это решение преобразователя с многофазной широтно-импульсной модуляцией (МШИМ) является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению и поэтому оно выбрано за прототип. Этот преобразователь относится к классу однофазных инверторов (ОИН) с МШИМ и содержит М +1 число транзисторно-диодных стоек, М число которых являются высокочастотными (ВЧ), а одна стойка низкочастотной (НЧ). Все стойки подсоединены между шинами питания для подключения их к источнику напряжения постоянного тока. Каждая стойка выполнена в виде двух последовательно соединённых транзисторов, зашунтированных обратными диодами, а М число точек их соединения в М числе ВЧ стоек подключены к одним, одноимённым по полярности концам М числа обмоток трансфильтра (ТФ), другие концы этих обмоток объединены и образуют первый силовой выходной вывод ОИН, второй его силовой выходной вывод образован точкой соединения двух транзисторов (М+1)-ой НЧ стойки, которая также подключена между шинами питания. Транзисторы силовой части ОИН получают управление от блока управления (БУ), который содержит задатчик частоты с высокой выходной частотой, синхронизирующей (через соответствующие делители частоты) алгоритмы всех узлов многофазного модулятора ширины импульсов (МФ-МШИ), который включает в себя регистры сдвига, формирователи узких импульсов, триггеры RCS и RCK типа логические элементы 2ИЛИ,2И, НЕ. Отличительная особенность предложенного здесь исполнения МФ-МШИ заключается в чисто цифровом его исполнении. При этом решается только одна задача - формирование выходного напряжения с жестко заданной его формой (с амплитудно-широтно-импульсной модуляцией - АШИМ). Это означает, что функция регулирования напряжения в нём не заложена.

К недостаткам настоящего технического решения относится ограниченность области его применения - только в тех структурах преобразователей, где задача регулирования напряжения решается по цепи питания. Ещё один недостаток этого решения состоит в том, что у транзисторов НЧ стойки рабочий ток в 2 раза больше, чем у транзисторов ВЧ стоек. С позиции унификации типоразмеров транзисторов это усложняет технологию изготовления и снижает диапазон применения по мощности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение регулирования выходного напряжения М-ОИН.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей М-ОИН и его области применения за счет повышения диапазона применения по мощности.

Это достигается тем, что известный однофазный инвертор напряжения с многофазной широтно-импульсной модуляцией (М-ОИН с АШИМ), содержащий М+1 число транзисторно-диодных стоек, подсоединённых между шинами питания для подключения их к источнику напряжения постоянного тока, причём каждая из стоек выполнена в виде двух последовательно соединённых транзисторов, зашунтированных обратными диодами, каждая из М числа точек соединения транзисторов в основной группе из М числа стоек подключена к одноимённому по полярности концу одной из М обмоток основного трансфильтра, которые расположены на стержнях его общего М стержневого магнитопровода, другие концы этих обмоток объединены и образуют первый силовой выходной вывод М-ОИН, а также блок управления (БУ), включающий в себя задающий генератор высокой частоты (ЗГВЧ), последовательно включённые с ним узел делителей этой частоты (УДЧ) и формирователь парафазных сигналов Р₀ и ₀ прямоугольной формы (ФПС) со скважностью 2 и выходной частотой f₂, М канальный модулятор ширины импульсов (МШИ-j), каждый канал которого выполнен с выходными парафазными ШИМ сигналами , (j=1, 2.., M - номер канала, k=1, 2, 3,.., 4М - номер транзистора) и включает в себя логические элементы 2И и 2ИЛИ, а парафазные выходы МШИ-j предназначены для подключения их к управляющим входам соответствующих транзисторов М числа основных стоек, снабжён М-1 числом дополнительных стоек, которые вместе с одной выше упомянутой стойкой образуют дополнительную группу из М числа стоек, а также дополнительным трансфильтром, выполненным аналогично основному трансфильтру, обмотки которого одними своими концами подключены к соответствующим точкам соединения транзисторов дополнительной группы из М стоек, управляющие входы 2М числа транзисторов которых предназначены для подключения их к соответствующим выходам его блока управления, который снабжён распределителем М числа парафазных импульсов P_j и _j (РИ_j) с частотой следования f_РИ=f_т/2, последовательно сдвинутых между собой по фазе на угол δ₁=2π/М, М числом генераторов однополярного напряжения пилообразной формы (ГПН-j) с выходными сигналами (t) с тактовой частотой f_т >>f₂ , сдвинутых между собой по фазе на угол δ₂=2π/М, формирователем однополярного сигнала u_з0(t) (ФЗС) заданной, например, синусоидальной формы частоты 2f₂, М числом компараторов (К_j с тактовым и управляющим входами и с выходным сигналом , 2М числом логических узлов, каждый из которых содержит три двухвходовых логических элемента 2ИЛИ и два двухвходовых логических элемента 2И, причём взаимосвязь этих логических элементов с выходами компаратора К_j, РИ_j и узла ФПС при М=2 определяется следующими логическими выражениями:

где - алгоритмы переключения транзисторов 4-х стоек 2-ОИН с ШИМ, причём транзисторы 1÷4 образуют 1-ю мостовую инверторную ячейку (1-й канал), а транзисторы 5÷8 - 2-ю мостовую инверторную ячейку (2-й канал).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема силовой части однофазного двухканального инвертора напряжения (2-ОИН) с ОШИМ в каналах, совместно формирующих двухуровневое выходное напряжение с АШИМ (2-АШИМ); на фиг. 2 изображен упрощённый перечень осциллограмм, поясняющих принцип формирования выходного напряжения; на фиг. 3 показаны детальные осциллограммы, поясняющие логику работы БУ, формирующего алгоритмы управления транзисторами 2-ОИН по фиг. 1; на фиг. 4 представлен вариант выполнения БУ.

Силовая часть двухканального варианта ОИН (2-ОИН) содержит 4 инверторные стойки, каждая из которых выполнена в виде двух последовательно соединённых ключевых элементов - КЭ (транзисторов): 1, 2 (- 1-ая стойка); 3, 4 (- 2-ая); 5, 6 (- 3-я); 7, 8 (- 4-я стойка), зашунтированных обратными диодами). Все 4 стойки подсоединены между шинами питания 9, 10, предназначенными для подключения их к источнику питания (ИП) 11 с напряжением постоянного тока. При односторонней проводимости ИП между шинами питания 9, 10 подключен конденсатор 12. Первые две (1-я и 2-я) стойки (с КЭ 1, 2 и 3, 4) образуют 1-ю мостовую инверторную ячейку (МИЯ-1). Вторые две (3-я и 4-я) стойки (с КЭ 5, 6 и 7, 8) образуют 2-ю мостовую инверторную ячейку (МИЯ-2). Точки соединения a и b КЭ в 1-й 3-й стойках подключены к одним разноимённым по полярности концам 2-х обмоток 13.1 и 13.2 1-го двухобмоточного трансфильтра ТФ-2(1) 13, расположенных на стержнях общего магнитопровода. Другие концы обмоток ТФ-2(1) 13 объединены и образуют один промежуточный силовой выходной вывод 13.3 2-ОИН. Точки соединения c и d КЭ 2-й и 4-й стоек по аналогии с ТФ-2(1) подключены к одним разноимённым по полярности концам 2-х обмоток 14.1 и 14.2 2-го аналогично выполненного двухобмоточного трансфильтра ТФ-2(2) 14. Другие концы обмоток ТФ-2(2) объединены и образуют второй промежуточный силовой выходной вывод 14.3 2-ОИН. Данное устройство относится к классу инверторов централизованного типа, поэтому на его выходе к промежуточным силовым выходным выводам 13.3 и 14.3 подключён LC фильтр (обычно Г образного типа) 15 в виде дросселя индуктивности 15.1 и конденсатора 15.2, обкладки которого образуют силовые выходные выводы 16, 17 для подключения к ним нагрузки.

Управление КЭ осуществляется посредством модуляторов ширины импульсов МШИ-1 и МШИ-2, расположенными в блоке управления (БУ) 18 (см.фиг. 4). КЭ 1-ой мостовой инверторной ячейки (МИЯ-1) выполнены с возможностью управления посредством 1-го модулятора ширины импульсов (МШИ-1), расположенного в БУ 18. КЭ 2-ой мостовой инверторной ячейки (МИЯ-2) выполнены с возможностью управления посредством 2-го модулятора ширины импульсов (МШИ-2), также расположенного в БУ 18.

Пример блока управления (БУ) 18 при числе каналов инвертирования М=2, представленный на фиг. 4, содержит узел задания частот 19 (которые необходимы для его функционирования), включающий в себя задатчик высокой частоты (ЗГВЧ) 19.1 и узел делителей этой частоты (УДЧ) 19.2, кратных тактовой частоте f_т развёртывающих сигналов треугольной формы (частоты f_т, где j =1, 2,,..М - номер ГПН-j). Он обеспечивает синхронизацию всех узлов БУ 18. Один из выходов УДЧ 19.2 подключён ко входу формирователя парафазных выходных сигналов P₀ и ₀ прямоугольной формы (ФПС) 20 частоты f₂, второй выход УДЧ 19.2 подключен ко входу распределителя импульсов РИ^j 21, на j-ых парафазных выходах которого (при числе М=2) формируют j-ое число парафазных сигналов P^j и Третий и четвёртый выходы УДЧ 19.2 подключены к одному из входов ГПН-1 23.1 и ГПН-2 24.1 соответственно. Несколько выходов ЗГВЧ 19.1 (на фиг. 4 их показано 2, но в зависимости от исполнения, реально может быть и больше) с соответствующими частотами подключены ко входам формирователя (однополярного) задающего сигнала (ФЗСsin) 22 заданной, например, синусоидальной формы - частоты f₂. Для модуляции сигнала задания используют М число модуляторов ширины импульсов (МШИ-j) по заданному закону - 23, 24. Каждый из них при М=2 содержит генератор напряжения пилообразной формы ГПН-1 (23.1) и ГПН-2 (24.1), выходы которых подключены к тактовым входам компараторов (К_j) 23.2 и 24.2 соответственно, а управляющие входы этих компараторов объединены и подключены к выходу ФЗСsin 22. На выходе МШИ-j формируются сигналы (см. фиг. 3, фиг. 4). БУ 18 содержит также 2М число одинаково выполненных логических устройств (ЛУ) 25, 26, 27, 28. Каждый из них содержит три двухвходовых логических элемента (ЛЭ) 2ИЛИ:

- ЛУ 25 содержит первый ЛЭ 2ИЛИ 25.1, второй ЛЭ 2ИЛИ 25.2, первый ЛЭ 2И 25.3, второй ЛЭ 2И 25.4 и третий ЛЭ 2ИЛИ 25.5;

- ЛУ 26 содержит первый ЛЭ 2ИЛИ 26.1, второй ЛЭ 2ИЛИ 26.2, первый ЛЭ 2И 26.3, второй ЛЭ 2И 26.4 и третий ЛЭ 2ИЛИ 26.5;

- ЛУ 27 содержит первый ЛЭ 2ИЛИ 27.1, второй ЛЭ 2ИЛИ 27.2, первый ЛЭ 2И 27.3, второй ЛЭ 2И 27.4 и третий ЛЭ 2ИЛИ 27.5;

- ЛУ 28 содержит первый ЛЭ 2ИЛИ 28.1, второй ЛЭ 2ИЛИ 28.2, первый ЛЭ 2И 28.3, второй ЛЭ 2И 28.4 и третий ЛЭ 2ИЛИ 28.5.

Взаимосвязи между входами ЛУ 25÷28 с ФПС 20, РИ^j 21, МШИ-j 23, 24 определяются следующими логическими выражениями:

Из представленного описания взаимосвязей между узлами БУ 18 следует закономерность синтеза БУ при значениях параметра М≥2.

Однофазный инвертор напряжения с многофазной широтно-импульсной модуляцией работает следующим образом.

Описание работы целесообразно начать с описания принципа формирования выходных напряжений каналов. БУ 18 формирует последовательности импульсов (верхний индекс обозначает № канала) для управления транзисторами (КЭ) 1, 2 и 3, 4 первых двух стоек соответственно, образующих 1-ый канал (см. фиг. 1, фиг. 2). Для этого используется МШИ-1 23, включающий в себя ГПН-1 23.1 и компаратор К₁ 23.2 (фиг. 4). В результате сравнения в компараторе К₁ 23.2 двух сигналов (с узлов ФЗСsin 22 и ГПН-1 23.1) на его выходе формируется сигнал с ШИМ (фиг. 3), поступающий на вход логического узла (ЛУ) 25 (фиг. 4), который имеет 6 входов: сигнал поступает на один из двух входов двух логических элементов (ЛЭ) 25.1 и 25.2, а на остальные 4 входа ЛУ 25 поступают сигналы Р¹, , Р₀, ₀ соответственно с РИ¹ 21 и с ФПС 20. После логической обработки пяти сигналов в соответствии с вышеприведённым логическим алгоритмами (1), (2) на выходе ЛУ 25 формируются последовательности импульсов для управления транзисторами 1, 2 первой стойки 2-ОИН.

Аналогичный процесс логической обработки сигналов производится и в ЛУ 26 с той лишь разницей что на одних входах двух его ЛЭ 26.1 и 26.2 сигналы Р¹, меняют местами. На его выходе формируются последовательности импульсов для управления транзисторами 3, 4 второй стойки.

ЛУ 27, 28 синтезированы по аналогии с ЛУ 25, 26 с той разницей, что на входы ЛЭ 27.1, 27.2, 28.1, 28.2 подают сигналы со второго ГПН-2 24.1 (а не с первого ГПН-1 23.1). На выходах ЛУ 27, 28 формируются (в соответствии с логическими выражениями (1÷4)) последовательности импульсов для управления транзисторами 5, 6 и 7, 8 3-й и 4-й стоек соответственно.

Четыре стойки (на транзисторах 1÷8 - фиг. 1) образуют 2 мостовые инверторные ячейки (МИЯ): МИЯ -1 на транзисторах 1÷4 представляет собой 1-й канал (с 1-й и 2-й стойками), а МИЯ-2 на транзисторах 5÷8 - 2-й канал (с 3-й и 4-й стойками). При этом обмотки ТФ-1 13.1 и 13.2 работают совместно с 1-ой стойкой 1-ой МИЯ-1 и с 3-ой стойкой 2-ой МИЯ-2, а обмотки ТФ-2 14.1 и 14.2 работают совместно со 2-ой стойкой 1-ой МИЯ-1 и с 4-ой стойкой 2-ой МИЯ-2. Управляющие сигналы подают на те транзисторы, например, 1, 5, тех стоек (1-й и 3-й), которые подключены к одному ТФ (в данном примере ТФ-1) таким образом, чтобы токи в его обмотках протекали в одном направлении (пространственно, например, в ТФ-1 сверху вниз). Учитывая разную полярность включения этих обмоток относительно этих токов, результирующий магнитный поток от основных гармоник тока этих обмоток в магнитопроводе ТФ-1 при этом будет равен нулю. При поданных аналогичным образом управляющих сигналах на транзисторы 4, 8 токи в обмотках ТФ-2 будут протекать снизу вверх. В результате основная гармоника тока (с содержанием тока нагрузки в канале) проходит через каждую обмотку ТФ-1 и ТФ-2 беспрепятственно. При формировании, например, положительной полуволны выходного напряжения токи протекают (по части от тока нагрузки) через транзистор 1 1-ой стойки и транзистор 5 3-й стойки, далее ток в полном объёме протекает через нагрузку, затем по тока нагрузки через две обмотки ТФ-2 и через транзисторы 4, 8 (2-й и 4-й стоек соответственно). Таким образом, на рассмотренном отрезке времени ток нагрузки начинает свой путь от положительного вывода источника питания и заканчивает его на отрицательном его выводе. При этом проходя через пару нечётных транзисторов и через пару чётных транзисторов при М=2 он делится строго пополам между транзисторами каждой пары. В общем же случае он делится на М частей. Благодаря этому свойству М-ОИН можно строить на транзисторах, рабочий ток которых в М раз меньше тока нагрузки. При формировании отрицательной полуволны выходного напряжения работают транзисторы 3, 2 и транзисторы 7, 6. В результате взаимодействия с ТФ-1 и ТФ-2 на выходе 2-ОИН формируется двухуровневое напряжение с амплитудно-широтно-импульсной модуляцией 2-АШИМ (фиг. 2).

Таким образом, выше изложенные процессы в более обобщённом виде можно сформулировать так: синфазные гармоники напряжений в этих 2-х каналах и созданный ими в нагрузке суммарный ток проходят через обмотки ТФ 13 и 14 беспрепятственно, равномерно распределяясь при этом между каналами. Согласно проектному замыслу эти (синфазные) гармоники (включая, прежде всего, 1-ю гармонику) в каналах уже должны иметь одинаковое содержание, но даже в случае некоторого нарушения этого условия (по технологическим причинам), электромагнитные связи между обмотками ТФ обеспечивают: во-первых, выравнивание значений токов между каналами; а, во-вторых, последующее их суммирование. В этом заключается первое примечательное и полезное свойство ТФ. Второе полезное свойство - фильтрация. Оно заключается в том, что те высшие гармоники напряжения в каналах, которые образуют симметричные М фазные системы в каналах, полностью задерживаются ТФ, так что в нагрузку они не проходят. С учётом работы ТФ как заграждающего фильтра (для определённых гармоник) на выходе МИЯ-1 и МИЯ-2 формируются два напряжения с формой ОШИМ, сдвинутые между собой на тактовой частоте на угол π, причём синфазные по основной гармонике. Благодаря свойствам ТФ-1 и ТФ-2 на выходе 2-ОИН из 2-х напряжений с ОШИМ, сдвинутых между собой на тактовой частоте на угол 2π/М формируется результирующее напряжение с новой двухуровневой формой - с амплитудно-широтно-импульсной модуляцией (2-АШИМ при М=2, фиг. 2, 3), которая характеризуется значительно меньшими искажениями и соответственно меньшими ресурсными затратами на фильтрацию (по сравнению, например, с одноканальным ОИН с ОШИМ выходного напряжения).

В общем случае число каналов М может быть увеличено в соответствии с потребностью. При этом число уровней квантования в выходном напряжении на его периода всегда будет равно числу М (не считая нулевых пауз в начале и в конце каждого его полупериода).

При использовании для построения М-ОИН с М-АШИМ транзисторов ограниченной мощности, благодаря настоящему изобретению возможности получения повышенных мощностей инвертирования значительно возрастают. При этом выполняется функция регулирования напряжения и снижаются ресурсные затраты на фильтрацию.

Данное изобретение может быть отнесено к категории не очевидных решений. Это заключение может быть подтверждено следующими положениями. Анализ доступных источников информации показал, что использование известных средств синтеза БУ 18 ОИН на базе двух модуляторов ширины импульсов (МШИ) позволяет получить лишь менее качественную форму - только с ОШИМ, но не с 2-АШИМ, которая получена в данном изобретении. Положительный эффект достигается специальной (достаточно простой в аппаратной реализации) логической обработкой сигналов с МШИ.

Поставленная в изобретении цель достигается тем, что каждая из М числа используемых безразрывных развёртывающих сигналов (развёрток), сдвинутых между собой на тактовой частоте на угол 2π/М, после сравнения их в М числе МШИ с сигналом задания, из М числа полученных результатов сравнения (в виде М числа соответствующих последовательностей импульсов) после определённой логической их обработки формируют 2М число последовательностей импульсов для управления транзисторами 2М числом стоек М-ОИН. Можно сказать, что из двух (или М числа) МШИ формируют четыре (или 2М число) МШИ, используя при этом значительно меньшие аппаратные затраты по сравнению с традиционным способом синтеза 4-х (или 2М) МШИ.

Массогабаритные показатели трансфильтров определяются значением тактовой частоты МШИ и мощностью М-ОИН - S₂₍₁₎ (по основной гармонике). Для оценки этого показателя целесообразно использовать относительную габаритную их мощность ТФ-М - , приведённую по частоте к выходной частоте f₂. С достаточной для инженерной практики точностью можно считать, что показатель от от показателя S₂₍₁₎ не зависит. Он определяется только частотой, близкой к тактовой частоте (и несколько меньшей её). Проведённое на основе имитационного компьютерного моделирования 2-ОИН исследование (при выходной частоте его напряжения f₂ =50 Гц и значении тактовой частоты f_т =1200 Гц) дало следующий результат: , который свидетельствует о несомненной перспективности использования ТФ-М при синтезе новых ресурсосберегающих решений инверторов.

Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности за счёт обеспечения функции регулирования напряжения и расширить область применения по мощности при унификации ключевых элементов.

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники, может быть использовано при построении инверторов напряжения (ИН) централизованного типа, как в однофазном (ОИН), так и в трёхфазном (ТИН) исполнениях и направлено на расширение функциональных возможностей М-ОИН и его области применения за счет повышения диапазона применения по мощности. Известный однофазный инвертор напряжения с многофазной широтно-импульсной модуляцией (М-ОИН с АШИМ), содержащий М+1 число транзисторно-диодных стоек, подсоединённых между шинами питания для подключения их к источнику напряжения постоянного тока. Каждая из стоек выполнена в виде двух последовательно соединённых транзисторов, зашунтированных обратными диодами, каждая из М числа точек соединения транзисторов в основной группе из М числа стоек подключена к одноимённому по полярности концу одной из М обмоток основного трансфильтра, которые расположены на стержнях его общего М стержневого магнитопровода. Другие концы этих обмоток объединены и образуют первый силовой выходной вывод М-ОИН. Блок управления (БУ), включающий в себя задающий генератор высокой частоты (ЗГВЧ), последовательно включённые с ним узел делителей этой частоты (УДЧ) и формирователь парафазных сигналов Р₀ и ₀ прямоугольной формы (ФПС) со скважностью 2 и выходной частотой f₂, М канальный модулятор ширины импульсов (МШИ-j), каждый канал которого выполнен с выходными парафазными ШИМ сигналами , (j=1, 2.., M - номер канала, k=1, 2, 3,.., 4М – номер транзистора) и включает в себя логические элементы 2И и 2ИЛИ. Парафазные выходы МШИ-j предназначены для подключения их к управляющим входам соответствующих транзисторов М числа основных стоек, снабжён М-1 числом дополнительных стоек, которые вместе с одной выше упомянутой стойкой образуют дополнительную группу из М числа стоек, а также дополнительным трансфильтром, выполненным аналогично основному трансфильтру, обмотки которого одними своими концами подключены к соответствующим точкам соединения транзисторов дополнительной группы из М стоек, управляющие входы 2М числа транзисторов которых предназначены для подключения их к соответствующим выходам его блока управления, который снабжён распределителем М числа парафазных импульсов P_j и _j (РИ_j) с частотой следования f_РИ=f_т/2, последовательно сдвинутых между собой по фазе на угол δ₁=2π/М, М числом генераторов однополярного напряжения пилообразной формы (ГПН-j) с выходными сигналами (t) с тактовой частотой f_т >>f₂ , сдвинутых между собой по фазе на угол δ₂=2π/М, формирователем однополярного сигнала u_з0(t) (ФЗС) заданной, например, синусоидальной формы частоты 2f₂, М числом компараторов (К_j с тактовым и управляющим входами и с выходным сигналом , 2М числом логических узлов, каждый из которых содержит три двухвходовых логических элемента 2ИЛИ и два двухвходовых логических элемента 2И. 4 ил.

Однофазный инвертор напряжения с многофазной широтно-импульсной модуляцией (М-ОИН с ШИМ), содержащий М+1 число транзисторно-диодных стоек, подсоединённых между шинами питания для подключения их к источнику напряжения постоянного тока, причём каждая из стоек выполнена в виде двух последовательно соединённых транзисторов, зашунтированных обратными диодами, каждая из М числа точек соединения транзисторов в основной группе из М числа стоек подключена к одноимённому по полярности концу одной из М обмоток основного трансфильтра, которые расположены на стержнях общего М стержневого магнитопровода, другие концы этих обмоток объединены и образуют первый силовой выходной вывод М-ОИН, а также блок управления (БУ), включающий в себя задающий генератор высокой частоты (ЗГВЧ), последовательно включённые с ним узел делителей этой частоты (УДЧ) и формирователь парафазных сигналов Р₀ и прямоугольной формы (ФПС) со скважностью 2 и выходной частотой f₂, М канальный модулятор ширины импульсов (МШИ-j), каждый канал которого выполнен с выходными парафазными ШИМ сигналами (j=1, 2.., M – номер канала, k=1, 2, 3,.., 4⋅М – номер транзистора) и включает в себя логические элементы 2И и 2ИЛИ, а парафазные выходы МШИ-j предназначены для подключения их к управляющим входам соответствующих транзисторов М числа основных стоек, отличающийся тем, что он снабжён М-1 числом дополнительных стоек, которые вместе с одной выше упомянутой стойкой образуют дополнительную группу из М числа стоек, а также дополнительным трансфильтром, выполненным аналогично основному трансфильтру, обмотки которого одними своими концами подключены к соответствующим точкам соединения транзисторов дополнительной группы из М стоек, управляющие входы 2М числа транзисторов которых предназначены для подключения их к соответствующим выходам его блока управления, который снабжён распределителем М числа парафазных импульсов P_j и с частотой следования f_РИ=f_т/2, последовательно сдвинутых между собой по фазе на угол δ₁=2π/М, М числом генераторов однополярного напряжения пилообразной формы (ГПН-j) с выходными сигналами с тактовой частотой f_т>>f₂, сдвинутых между собой по фазе на угол δ₂=2π/М, формирователем однополярного сигнала u_з0(t) (ФЗС) заданной, например, синусоидальной формы частоты 2f₂, М числом компараторов (К_j) с тактовым и управляющим входами и с выходным сигналом , 2М числом логических узлов, каждый из которых содержит три двухвходовых логических элемента 2ИЛИ и два двухвходовых логических элемента 2И, причём взаимосвязь этих логических элементов с выходами компаратора К_j, РИ_j и узла ФПС при М=2 определяется следующими логическими выражениями:

где – алгоритмы переключения транзисторов 4-х стоек 2-ОИН с ШИМ, причём транзисторы 1÷4 образуют 1-ю мостовую схему инверторной ячейки (верхний индекс 1), а транзисторы 5÷8 – 2-ю мостовую схему инверторной ячейки (верхний индекс 2).