Инвертор со ступенчатым выходным напряжением Советский патент 1977 года по МПК H02M7/537 

(54) ИНВЕРТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

I

Изобретение относится к области лреобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания и-.электропривода для преобразования ПОСТОЯННОГО напряжения в переменное со ступенчатой, близкой к синусоидальной, формой кривой. Известны инверторы со ступенчатой, апроксимирующей синусоиду, формой кривой, выполненные на нескольких питаемых от ОДНОГО источника преобразовательных ячейках,соединенных по выходу через трансформаторы 1 или автотрансформаторы 2 . Такие инверторы имеют громоздкие трансформаторные узлы, особенно при относительно низких частотах инвертирования. Другие инверторы этого класса получают питание от источника, имеющего Несколько выводов, или от нескольких независимых источников 3

Недостаток таких инверторов заключается в сложности, а иногда в невозможности выполнения многовыводного источника питания и питающей сети.

В инверторе 4 переключение уровней ВЫХОДНОГО напряжения осуществляется посредством дополнительных ключей и диодов, подключающих накопительные конденсаторы к выходной цепи моста основных ключей. В этом инверторе

при работе на активно-индуктивную нагрузку происходит искажение формы кривой ВЫХОДНОГО напряжения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, т.е обеспечение в отличии от прототипа 4 работы на активно-индуктивную нагрузку без искажения формы выходного напряжения. Эта цель достигается тем, что в цепь питания моста основных ключей включен конденсаторно-транзисг торный умножитель напряжения .со ступенчато-изменяемым коэффициентом умножения, выполненный принципу переклчения конденсаторов Ъ параллельного соединения при заряде на последовательное соединение при разряде.

На фиг.1 показана схема предлагаемого инвертора; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Инвертор -состоцт из моста основных ключей 1-4 и N -1(где N - число ступеней ВЫХОДНОГО напряжения)цепочек с накопительными конденсаторами. Для примера на фиг.1 показан случай с N - 4. Каждая цепочка состоит из дополнительного зарядного ключа 5, 6, (для примера показаны транзисторы) , 1акопительного конденсатора 8, 9, 10 :И зарядного диода 11, 12, 13. Диод и

конденсатор каждой цепочки шунтирован дополнительным разрядным ключом 14, .15, 16 с разрядным диодом 17, 18, 19. Цепочки связаны между собой через соединительные ключи 20, 21, количество которых равно N - 2. Параллельно ключу 5 и конденсатору 8 первой цепочки включен мост основных ключей.

Формирование ступенчатого напряжения начинается в каждый из полупериодов с варяда накопительных конденсаторов, которые заряжаются через открытые на это время транзисторы 5-7 и включенные в прямом направлении диоды 11-13. Транзисторы 1-4 моста включаются во время заряда накопительных конденсаторов, формуя на нагрузке первую ступеньку выходного напряжения. Если транзисторы 1-4 моста не включены, то на нагрузке формируется ступенька с амплитудой, равной нулю.

Последовательность работы преобразователя при формирование кривой выходного напряжения с нулевой ординатой следующая. При включении первого разрядного транзистора 14 последовательно с напряжением источника пид.ания подключается напряжение первого накопительного конденсатора 8, за счет чего на.нагрузке формируется ступенька с амплитудой, равной сумме напряжения питания и напряжения накопительного конденсатора..В следующи момент времени отключается транзистор 14, но включаются транзисторы 15, и 20 подключая второй накопительный конденсатор последовательно с первым и источником питания, за счет чего к сопротивлению нагрузки прикладывается напряжение, равное по амплитуде сумме напряжения питания и напряжений двух накопительных конденсаторов. В момент времени формирования последней N -ой ступеньки включены все соединительные транзлсторы и разрядный тразистор 16 последней N - 1-ой ячейки,

.Формирование спадающего участка положительного полупериода выходного напряжения и отрицательного полупериода происходит аналогично и пояснено на фиг.2, где показаны входные напря.кения ЦБЦ / подаваемые на базы соответствующих транзисторов и обеспечивающие их открытое состояние.

Устройство позволяет получать ступенчатое выходное напряжение, близкое по форме к синусоидальному в схеме, не содержащей дополнительных источников питания с амплитудой последней ступеньки в Н. раз больше напряжения питания.

В схеме отсутствует всплеск выходного напряжения при работе на активноиндуктивную Гнагрузку (если формируетс вызсодное напряжение без нулевой ординахы). или он равен по величине амплитуды первой ступеньки ;(если формируется выходное напряжение с нулевой ординатой), так как рекуперация реактивно мощности осуществляется в первый накопительный конденсатор.

Формула изобретения

Инвертор со ступенчатым выходным нпряжением, апроксимирующим синусоиду, содержащий связанные между собой мост основных ключей, дополнительные ключк йиоды и накопительные конденсаторы, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, между входными выводами включено и -1 цепочек (где N - число ступеней выходного напряж ния) / состоящих из последовательно соединенных дополнительного зарядного ключа, накопительного конденсатора и зарядного диода, причем в каждой цепочке конденсатор и диод шунтированы последовательно включенным дополнительным разрядным ключом и разрядным диодом, между точкой соединения зарядного ключа с конденсатором в каждой данной цепочке и точкой соединения конденсатора с зарядным диодом последующей цепочки включен дополнительный соединительный 5(люч, а параллельно зарядлому ключу и конденсатору первой цепочки включен указанный мост основных ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

ГУ „

-. -----,

1ь,х