Инвертор с синусоидальным выходным напряжением Советский патент 1988 года по МПК H02M7/538 

N9 4;

00

Изобретение относится к электротехнике. Цель - повьшение КПД и упрощение. Устр-во содержит последовательно соединенные основные транзисторы 1 и 2 шунтированные возвратными диодами 3 и 4. Регулирующий транзистор 5 и накопительный дроссель 6 подключены к входным выводам. В диаго- наль переменного тока моста включена нагрузочная цель, состоящая из силового трансформатора-8, последовательно с первичной обмоткой 9 которого включен дроссель 10. Регулирующий транзистор 5 переключается с несущей частотой, при этом скважность импульсов проводимости равна двум, а к накопительному дросселю 6 прикладывается напряжение источника питания. На втором полупериоде, когда запира- . ется регулирующий транзистор 5 и отпирается диод 15, на накопительном с дросселе 6 возникает отрицательное напряжение той же амплитуды. Следовательно, уровень напряжения на накопительном конденсаторе 7 всегда можно поддерживать неизменным и равным минимальному значению источника питания 14. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

cfjue.1

j

Изобретение относится к электроехнике и может быть использовано в истемах вторичного электропитания ли электропривода для преобразоваия постоянного напряжения в перемен- oje.

Цель изобретения - повышение КПД

на .др ко пр и ва

с эт ти по кр пр пи ко пи ни же на то из ни

упрощение.

На фиг, 1 и 2 приведены два вариан д

схем инвертора, где в качестве юч-евых элементов использованы тран- сторы, отличие в предложенных ; риантах схем заключается лишь в зможности, при первом варианте, тановки верхней пары транзисторов

общем радиаторе (с объединенными ллекторами).

Пару плеч полумостовой схемы ин- рторной ячейки составляют последова- 20 льно соединенные основные транзис- ры 1 и 2, шунтированные возвратныдиодами 3 и 4. Последовательно сое™, ненные регулирующий транзистор 5

накопительный дроссель 6 подключе-

к входным вьшодам инвертора. В агональ переменного тока моста.

и нь

Д

образованного элемента 1, 2, 5, 6, 7,

между средней точкой полумоста из

3J

тельного дросселя 6 и накопительного КС нденсатора 7 включена нагрузочная цс пь, состоящая из силового трансфорМсНС

тора 8, последовательно с первич- обмоткой 9 которого соединен вы- хсдной дроссель выходного фильтра 10, Вторичная обмотка 11 трансформатора

шунтирована конденсатором фильтра и нагрузкой 13. Источника питания

8 1

Инвертор работает следующим обра- S DM.

Допустим вспомогательный транзис- Т0Р 5 под действием тока.управления о |гпирающей полярности был открыт на некоторое время, вследствие чего в и уктивности дросселя 6 накопилась э.1ектромагнитная энергия.

Когда транзистор 5 перейдет из открытого состояния в закрытое, под д|ействием противо - ЭДС индуктивное- Tk дросселя 6 диод 15 Откроется и

д

0 ,

5

5

0

5

0

5

накопленная электромагнитная знергия .дросселя передается накопительному конденсатору 7. При этом к последнему прикладывается некоторое напряжение, и конденсатор 7 заряжается, накапливая электрическую энергию.

Если транзистор 6 переключается с некоторой несущей частотой и при этом скважность импульсов проводимости равна двум, то в течение первого полупериода несущей частоты,при открытом транзисторе 5 к дросселю 6 прикладывается напряжение источника питания, а на втором полупериоде, когда запирается транзистор 5 и отпирается диод 15, на дросселе 6 возникает отрицательное напряжение той же амплитуды. Следовательно уровень напряжения на накопительном конденса-. торе 7 всегда можно поддерживать неизменным и равным минимальному значению напряжения источника питания 14.

Тогда при поочередном переключении основных транзисторов 1 и 2, к первичной обмотке 9 выходного трансформатора 8 будет приложено то напряжение источника питания 14, то напряжение . накопительного конденсатора 7.,

Рассмотрим процессы в инверторе при формировании выходного напряжения с немодулированными импульсами управления основных транзисторов 1 и 2. При этом предполагается, что накопительный конденсатор 7 заряжен. Тогда, если импульс тойа управления отпирающей полярности поступил на транзистор 1, то ток нагрузки потечет по цепи плюсовой вывод источника 14 - транзистор 1 - обмотка 9 - дроссель 10 - минусовой вывод источника 14. К обмотке 9 будет приложено напряжение источника питания (без учета падений напряжений на элементах цепи) , которое, трансформируясь, при- лоясится к конденсатору 12 и нагрузке 13. При переходе транзистора 1 из проводящего состояния в непроводящее происходит переход тока (коммутация) с запираемого транзистора 1 на воз- вратньй диод 4 и энергия, накопленная на индуктивностях рассеяния элементов нагрузочной ветви, передается кенденсатору 7 по цепи: левьш вывод дросселя 10 - конденсатор 7 диод 4 - правый вывод о обмотки 9. Вследствие этого конденсатор 7 получит дополнительный заряд. Когда потенциал

3 -14

катода диода 4 станет вьше, чем по- тен1щал анода, диод 4 закроется.

Процессы в схеме при открывании основного транзистора 2 и при запертом транзисторе 1 не отличаются от описанных. Разница лишь только в том, что при отпирании транзистора 2 ток в нагрузку поступает от накопительного конденсатора 7 по цепи: плюсовой вьгоод конденсатора 7 - дроссель 10 - обмотка 9 - транзистор 2 - минусовой вывод конденсатора 7. При запирании транзистора 2, ток переходит в диод 3 и накопленная энергия возвращается в источник питания. Очевидно, что при открытом транзисторе 2, на нагрузке изменяется полярность напряжения, а ток через нагрузку меняет свое направление.

Постоянство величины необходимого напряжения поддерживается изменением скважности импульсов управления транзистором 5. КПД повьшается благодаря только трем силовым ключам схемы и двухобмоточному силовому трансформатору.

Формула изоб ретения

ром и инверторную ячейку с основными . ключевыми элементами и выходным LC - фильтром, формирующим синусоидальное

с напряжение, подключенным выходом к выходным выводам инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и упрощения, ячейка преобразования постоянного напряжения

0 вьтолнена по полярность-инвертирующей схеме, в которой накопительньй дроссель первым выводом соединен с первым входным выводом инвертора и с первым выводом накопительного конденсатора,

5 а вторым выводом через регулирующий ключевой-элемент с вторым входным выводом инвертора и через вьтрямитель- ньш диод-с вторым выводом накопитель™ ного конденсатора, инверторная ячей0 ка вьтолнена в виде полумоста из согласно - последовательно соединенных основных ключевых элементов, подключенного между вторым вьшодом накопительного конденсатора и вторым вход25 ным выводом инвертора, а выходной LC - фильтр входом подключен между . выходом полумоста и первым входным выводом.

30 2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что вькодной LC - фильтр вьтолнен с силовым трансформатором, в цепь первичной обмотки которого включен последовательно дрос

„j- сель LC - фильтра, а вторичная обмотка шунтирована конденсатором LC - фильтра.

фиг. 2