Мостовой инвертор Советский патент 1990 года по МПК H02M7/538 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное синусоидальное напряжение.

Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы, пояснякчцие принцип его работы и формирования выходного напряжения.

Мостовой инвертор содержит три полумоста управляемых ключей 1-6, ключи первого 1,2 и третьего 5,6 полумостов выполнены в виде ключей переменного тока, а второго полумоста 3,4 - в виде встречно-параллельно включенных управляемого ключевого элемента (например - транзистора) и диода. К выходным выводам полумос- тов ключей 1-6 инвертора подключена первичная обмотка, состоящая из секций 7-и 8-выходного трансформатора 9. Блок управления инвертором содержит задающий генератор 10, подключенный выходом ко входу N-канапь- ного распределителя импульсов 11. На фиг. 1 для примера распределитель импульсов 11 показан выполненным се- миканальным () в виде семи последовательно соединенных IK-триггеров 12-18 с парафазными выходами Q Q QzQii Q7Qi, подключенными к шестиканальному логическому узлу 19. Выходы К,М,,...,М5Кз логического узла 19 через усилительно-развязывающий узел 20 связаны с управляющими входами М,М, .... соответствующих управляемых ключей . Связи между выходами Q ,0,,.. . ,РтР7 IK-триггеров 12-18 распределителя импульсов 11 и управляющими входами ключей I-6 осуществлены посредством логического узла 19 и определяются следующими логическими выражениями

5

0

5

0

5

0

5

0

5

M,o,o,o4o6q7 . м,р,

Mi-OjQ + Qe+OgQ, ,Р4+р4р6+р6рт М,Рг04+ргр6 (.+01Q6

Внутренняя структура логического узла 19 может быть различной, в зависимости от типа и номенклатуры используемых микросхем. Например, приведенный на фиг. I вариант логического узла 19 реализует указанные логические выражения на основе элементов И-НЕ. В этом случае, канал для формирования управляющего сигнала Ml (Ml) содержит два логических элемента 2И-НЕ 21, 22 (23, 24), входами подключенных к .выходам распределителя импульсов 11 так, что связи между ними определяются логическими выражениями: на выходе логического элемента 2И-НЕ 21 - Q,Q4 (23 - Р,р«.), на выходе логического элемента 2И-НЕ 22 06р7 (24 - ). Выходы логических элементов 2И-НЕ 21, 22 (23, 24) подключены ко входу логического элемента ЗИ 25 (26), к третьему входу которого подключен выход О ,(670 распределителя импульсов 11. На выходе логического элемента ЗИ 25 (26) формирует управляющий сигнал

М, 0 (26-М, Р,

Канал логического узла 19, предназначенный для формирования управляющего сигнала М2 (М2) ключа 3 (4) содержит логический элемент 2И-НЕ 27 (28), связи входов которого определяются логическим выражениям: 2И-НЕ 27 0.4Р6 (28 - р4р6). I

Выход логического элемента 2И-НЕ 27 (28) подключен к одному из входов логического элемента ЗИ-НЕ 29 (30), оставшиеся входы которого подсоединены к выходам упомянутых логических элементов 2И-НЕ 21, 22 (23, 24) так, что на его выходе будет сформирован сигнал, опре ццеляемый ппгииргк-чм выражением ,040«р60607, Это выра

жение тождественно равно минимизированному логическому выражению H2 Q O +0 06+060. На выходе логического элемента ЗИ-НЕ 30 будет сформирован управляющий сигнал, определя- емьй логическим выражением

ОЖ 0 7нР}04+0 б-)-ЧбР7- Для формирования управляющего сигнала МЗ (МЗ) ключом 5 (6), логический узел 19 включает два логических элемента 2И-НЕ 31 и 32 (33, 34), выходами подключенных ко входам третьего логического элемента 2И-НЕ 35 (36). Выход последнего образует выход логического узла 19 и связан с управляющим входом ключа 5 МЗ (6 - МЗ). Связи между выходами распределителя импульсов 11 и входами логических элементов 2И-НЕ 31, 32 (33, 34) определяются следующими логическими выражениями: на выходе логического элемента 2И-НЕ 31 - ,. (33 - (04) на выходе логического элемента 2И-НЕ 32 - Ог06 (34 - 0Z06). На выхо де логического элемента 2И-НЕ 35 (36), таким образом, будет сформирован сигнал, логическим выражением .- Q2.Q6 (36 - M3 q CVQ Q 0264-K)zQ6).

Принцип работы преобразователя поясняется временными диаграммами, приведенными на фиг. 2. На этом чертеже показан U - сигнал с выхода задающего генератора 1, синхронизирующего работу преобразователя. Последовательности прямоугольных симметричных импульсов U,4-U,|g () получены на выходах распределителя импульсов 1I. Фазовый сдвиг между последовательностями импульсов составляет 1/2 NT (на фиг. 2 - ), где Т - период выходного напряжения инвертора. После осуществления соответствующих логических операций над последовательностями импульсов Пц-О, на выходах логического узла 19 будут получены новые последовательности импульсов Ml,М1,...,МЗ,МЗ. Номер каждого логического элемента 21-36 соответствует индексу последовательности импульсов, некоторые из которых представлены на фиг. 2. После усиления и гальванической развязки полученных последовательностей управляющих импульсов, осуществленных при помощи усилительно-рЈзвяэывающего узла 20, сигналы Ml,М1...МЗ,МЗ поступают на управляющие входы Ml ,

10

20

25

5540% 6

Ш...МЗ,МЗ ключей 1-6 инвертора. В результате ключи 1-6 переключаются в соответствии с заданным алгоритмом, а на обмотках трансформатора 9 будет сформировано ступенчатое напряжение с нулевой паузой вида VСоотношение чисел витков W и W2 первичных обмоток 7 и 8 трансформатора 9 должно находиться в диапазоне 1 : К, где ,43. При этом высота отдельных ступеней кривой выходного напряжения будет также изменяться: например при высота первой 15 ступени V, 0, 5Ул«,кс, а вторая ступень , при ,25. ,44VMaKC; ,8УА,сисс(фиг. 2а), при ,43 V, 0,4MVMaKC; Vz fe0,(Фиг. 2б). Длительность этих ступней также может быть задана различной и определяется числом каналов распределителя импульсов 11. При длительность паузы, первой и второй ступней равны 1/14Т.

Предлагаемый инвертор позволяет без усложнения структуры силовой части преобразователя уменьшить величину коэффициента гармоник выходного напряжения К/. Спектральный состав, а, следовательно, и величина К-, определяются параметрами К и N. Так, при ,25 и , ,1302, а при ,43 и K,0,1184.

Формула изобретения

30

1. Мостовой инвертор, содержащий три полумоста управляемых ключей, подключенных к входным выводам инвертора параллельно, и выходной трансформатор, первичная обмотка которого разделена отводом на две секции с соотношением чисел витков в них, равным К, где К 1, крайние выводы этой

обмотки соединены с выходными выводами первого и третьего полумостов управляемых ключей, выполненных как ключи переменного тока, причем выходной вывод первого полумоста соединен с выводом секции с меньшим числом витков, отвод первичной обмотки соединен с выходным выводом второго полумоста управляемых ключей, в качестве каждого из которых использован

транзистор, шунтированный встречно (включенным диодом, и блок управления, состоящий из последовательно соединенных между собой задающего генератора, N-канального распределителя импульсов, где 6, и логического узла, выходы которого связаны с управляющими входами соответствующих ключей, отличающийся тем. что, с целью повышения качества выходного напряжения, значение К не превышает 1,43, а распределитель импульсов выполнен в виде N последовательно соединенных IK- триггеров с парафазными выходами .0, Q« Q4C}j ,. .., QNQN и с объединенными счетными входами, подключенными к выходу задающего генератора, а логический узел и связи между его входами и выходами выполнены для обеспечения следующих логических выражений:

Изобретение относится к области электротехники. Цель - повышение качества выходного напряжения. Устройство содержит три полумоста управляемых ключей 1 - 6, к выходным выводам которых подключена первичная обмотка, состоящая из секции 7 и 8 первичной обмотки выходного трансформатора 9. Блок управления содержит задающий генератор 10, подключенный выходом по входу N-канального распределителя импульсов 11. Длительность ступеней, формирующих выходное напряжение, определяется числом каналов распределителя импульсов 11. Спектральный состав, а следовательно, и величина коэффициента гармоник определяется соотношением чисел витков секций 7, 8 первичной обмотки выходного трансформатора 9, наиболее оптимальная величина которого равна 1, 43. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

,Q,Q4Qn-QN, И, Q, QiQ4Q±-,QNi M4-Q,Q4+Q4Qti-i+QH-iQNt Mz-q,q4+Q4Qn-,+QiHQNi Mj-q -KhqN-i M,q2q4+qiQn-i

где М, ,М,,Мг,

Мг,М3,Мэ- сигналы на управляющих входах управляемых ключей соответственно первого, второго и третьего полумо- . стов.

1,43.

3. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью мини- мизации расчетной мощности включаемого на выходе инвертора Г-образного LC-фильтра, принято и ,25.