Однофазный инвертор Советский патент 1986 года по МПК H02M7/5395 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропривода и ал-ектропи- тания для преобразования постоянного напряжения в однофазное синусоидальное переменное посредством инверто- ров.

Целью изобретения является улучшение массо-габаритных показателей и расширение функциональных возможностей путем обеспече1.ия возможности работы на наг рузку с любым cos Ч .

На фиг. 1 показана принципиальная схема инвертора; на фиг. 2 - вариант подключения первичной обмотки; на фиг, 3 - временные диаграммы работы элементов схемы.

Инвертор (фиг. 1) содержит вьгход- jHoi; трансформатор 1 , первичная обмот ка 2 которого через основной модулирующий ключ 3 соединена с входными )зыводами 4 и 5.

Вторичная обмотка 6 через выпрямительный диод 7, зашунтированный дополнительным модулирующим ключом 8 5 соединена с фильтрующим конденсатором 9з параллельно которому включен инвертирующий узел 10, вьпюлненньш на инвер ирую цих ключах 11 14, соединенных по схеме моста. Выход моста соединен с выходными выводами 15 и 16, к которым подключается нагрузка 17. Каждый из к:ночей 3, 11 - 14 вьтолнен управляемог1роводящи:м в одном направлении и,неуправляемопрово- дящим в другом направлении, например в виде транзистора со встречно-параллельно включенным диодом. Все управляются с; помощью блока 18 управления, содержащего задаюш,ий генератор, модулятор ширины импульсов и распределитель импульсов.

На вход распределителя импульсов может быть подан сигнал, снимаемый с выхода датчика 19 тока нагрузки. Первичная обмотка 2. трансформатора 1 с целью за1циты ключа 3 от коммутационных перенапряжений, создаваемых индуктивностью рассеяния обмотки, может быть включена,, как показано на фиг. 2.,

Для этого последовательно включен еще один ключ 20, а концы обмотки 2 соединены с входными выводами с помощью вспомогательных диодов 21 и 22 Инвертор, работает следующим обра- 3 ом,

Вырабатываемые задающим генератором блока 18 тактовые импульсы повы

шеннои частоты модулируются по i. тельности i:o закону, близкому к соиде выходной частоты.

Эти импульсы и (фиг, 3/ подаются на транзистор ключа,3 только во время прохождения тока нагрузки в прямом направлении (,, ) Во время прохо:«дения тока нагрузки в инверсном направлении (i,, ,...„ ) транзистор

И. и г

ключа 3 закрыт, а на транзистор ключа 8 подаются импульсы, доп.олняющие до периода тактовой частоты указанные модулированные импульсы (Ug). Во время прохождения тока i(f,p

r при открытом транзисторе ключа 3 в трансформаторе 1 накапливается энергия (его сердечник выполнен с зазо- ром и. н из магнитодиэлектрика с небольшой проницаемостью), а при закp рытом транзисторе ключа 3 эта. энергия передается в конденсатор, 9 через вынрямительр ый л.иод 7. Во время прохождения тока 1 при открытом транзисторе ключа ;; энергия из цепи наг5 рузки fc конденса тора 9) передается в обмотку 6 трансформатора 1, а при закрытом транзисторе ключа 8 эта накопленная в инду1:тивности трансформатора энергия через диод ключа 3 во з- вращается з источник питания инвертора.

Таким образом, посредством трансформатора 1 и ключей 3, и 7, 8 на конденсаторе 9 формируется однополяр- ное синусоидаичьное напряжение при лю

5 бом направлении тока нагрузки (U;. ) . Это напряжение посредством ключей 1,1- 14 преобразуется в переменное синусо- и,дальное напряжение. В один полупериод выходной частоты открыты ключи 11

0 тл 14, а в другой полупериод -, ключи 12 и 13. Момент коммутации ключей 11-1.4 синхронизирован с модулирующим напряжением выходной частоты блока 18. На фиг, 3 обозначено напряжение и,

5 и ток з.ц на нагрузке, ток 1тлнм) транзистора ключей 11 и : 14, ток .J,, транзистора ключей 13 и 12, ток 1,г.|4 диода ключей 11 и 14, ток i. ,,., .,, диода ключей 13 и 12 и

СП А . ;

5 V - напряжение на обмотке 2 трансформатора 1 .

. Нереключение распределителя импульсов блока 18 с режима подачи им- 55 пульсов на транзистор ключа 3 на

режим подачи импульсов на транзистор 8 может осуществляться 5 например, по команде датчика 19 тока цепи нагрузки

0

31

в момент перехода тока нагрузкн чере нулевое значение.

В варианте выполнения инвертора (фиг.. 2) все процессы в схеме происходят аналогично описанным. Ключи 3 и 20 коммутируются одновременно (синхронно и синфазно).

Энергия, накопленная в индуктивности рассеяния первичной обмотки 2, при запирании ключей 3 и 20 переда- -зтся в источнике питания через диоды 21 и 22, ограничивая тем cai-« iM напряжения на ключах 3 и 20.

Максимальный коэффициент заполнения импульсов коммутации ключей 3 и 20 не должен превышать при этом 0,5. . Величина выходного напряжения инвертора регулируется (стабилизируется) путем изменения максимального коэффициента заполнения тактовых им- пульсов. Трансформатор имеет минимальное число обмо.ток и работает на повышенной (тактовой) частоте и поэтому его масса и габариты невелики. Габариты ключей 7, 8, 11-14 также невелики, особенно в случае, когда выходное напряжения инвертора и когд используется интегрально-гибридная технология выполнения полупроводниковых узлов.

Предлагаемый инвертор может нормально работать без исключения формы кривой выходного напряжения на нагрузку с любым коэффициентом мощности т.е. по отношению .к известному имеет расширенные функции и меньшие массу и габариты.

3044

Формула и зобретения

Однофазный инвертор, содержащий оновной модулирующий ключ, соединяющи первичную обмотку выходного трансформатора с входными выводами инвертора, фильтрующий конденсатор, первый яывод которого соединен с первым выводом вторичной обмотки выходного трансформатораJ второй вывод которой через выпрямительный диод присоединен к инвертирующему узлу на инвертирующих ключах, соединенному по выходу с выходны -1И выводами, блок уп- равлен.ия с генератором импульсов, ; юдулированных по синусоидальной .функции выходной частоты инвертора, прямой выход которого соединен с управляюгфим входом основного модулирующего ключа,- отличающий- с я тем, что, с целью улучшения мас- с.огабаритных показателей и расширения функциональны х возможностей путсг обеспечения возможности работы на нагрузку с любым cos Ч , второй вывод фильтрующего конденсатора подкгж)- чен к точке соединения выпрямительного диода с инвертирующим узлом, инвертирующие ключи которого, зашунти- рованные введенными возвратными диодами, соединены по мостовой схеме, а встречно-параллельно выпрямительному диоду включен дополнительный модулирующий ключ, управляющий вход которого подсоединен к дополнительному инверсному выходу генератора импульсов, причем ОСНОВ - модулирующий ключ зашунтировйн введенным возвратным диодом.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропривода и вторичного электропитания для преобразования постоянного напряжения в однофазное синусоидальное переменное. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности работы на нагрузку с любым cos Ч . Инвертор содержит выходной трансформатор 1, основной модулирующий ключ (ОМК) 3, выпрямительный диод 7, фильтрующий конденсатор 9, инвертирующий узел 10 на ключах t1-1 i блок 18 управления с генератором импульсов, модулированных по синуссн- дальной функции, и распределителем импульсов и датчик 19 тока. Введение дополнительного модулирующего ключа 8, возвратных диодов, шунтирующих ключи 11-14, а также ОМК 3 обеспечивает регулирование (стабилизацию) выходного напряжения путем изменения максимального коэффициента заполнения тактовых импульсов. Трансформг :-ор выполнен с зазором, имеет минимальное число обмоток ч работает на по- вьшенной частоте, что позволяет уменьшить массу и габариты преобразователя. 3 ил. (/ ГО 4 О 00 Фиг.

f

Ut,

mm

3,4

JT T+(/

JIQIL

2П

y,Z;i,3

Составитель Т, Ершова Редактор И. Бобкова Техред В.Кадар Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4017/52 Тираж 631 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-355 Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.Л