Двухтактный инвертор Советский патент 1978 года по МПК H02M7/48 

(54) ДВУХТАКТНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к электротехнике в частности к устройствам электропитания и предназначено оля преобразования постоявного напряжения в переменное.

Известны инверторы постоянного напряжения в однофазное переменное, имеющее форму, близкую к синусоидальной, выполненные в виде нескольких преобразовательных ячеек. Выхосшые напряжения ячеек с разной паузой на нуле суммируются на нагрузке, в результате чего выходное напряжение инвертора имеет форму ступенчатой кривой jjLj. Окончательное формирование кривой Эыхооного напряжения осущесгвляегся за счет включения на выходе инвертора LC фильтра.,

Такие преобразователи отличаются сравнительно сложнойсхемой управления и значительным количеством силовых элементов, в часгносги выходных трансформаторов,

определяемым числом ступеней в кривой выходного напряжения на пкгивной нагрузке.

Известны преобразователи того же наз начения с меньшим количеством выходных

трансформаторов. Выходное напряжение, имеющее форму, близкую к синусоидальной в таких инверторах осуществляется за сче переключения отводов обмоток выходного трансформатора 2, Окончательное формирование кривой выходного напряжения здес как и в первом случае, достигается за счет включения на выходе инвертора LC фильтра.

Инверторы такого вида, хотя и отличаются простотой построения, имеют огра ниченное применение, так как они требутрт использования силовых элементов (транзисторов или тиристоров), рассчитанных на повышенные значения прикладываемого напряжения по сравнению с напряжением питающего источника, Например; при получении двухступенчатой формы выходного напряжения, напряжение на ключах такого инвертора достигает двух-и трехкратного значения напряжения источника питания.

Известен также двухконтактный инвертор, который содержит мост управляемых ключей, одна диагональ которого подключена через дроссель к входным Выводам, а цругая к первичной обмотке выхоаного трансформатора, зашунтированного конденсатором 3J. Оцнако формирование синусоидального напряжения, в этом инверторе осуществляется фактически из напряжения прямоугольной формы, что требует относительно больших габаритов фильтра. Целью изобретения является уменьшение весогабаригных показателей за счет сокращения габаритов LC - фильтра. Это достигается тем, что в двухтактном инверторе, содержащем -мост управляемых ключей, одна диагональ которого подключена через дроссель к входным выводам, а другая - к рервичной.обмотке выхоаного трансформатора, зашунтированного конденса тором, обмотка выполнена- со средней точкой, которая через диод подсоединена к точ ке соединения дросселя и соответствующего входного вывода. На фиг. 1 представлена принципиальная схема овухтактного инвертора; на фиг. 2 кривая выходного напряжения преобразователя и состояние силовых ключей, соответствующее этапам его формирования. Двухтактный инвертор состоит из выход ного трансформатора 1, силовых ключей 2-5, дрЬсселя. 6, конденсатора 7, LC фильтра и коммутирующего диода 8. Управ- ление силовь1ми ключами осуществляется блоком 9. Постоянное напряжение . питания на преобразователь поступает от источника 10 постоянного напряжения. Заштрихованные прямоугольники (фиг.2) .обозначенные цифрами 2 , 3, 4, 5 показывают, открытое состояние тиристоров 2,3 и транзисторов 4,5 соответственно. Инвертор работает следующим образом. При поступлении в момент времени отпирающих сигналов на управляюш.ие электроды тиристора 2 и транзистора 5 последние открываются, в результате чего замыкается цепь питания преобразователя . от источника Ю. Энергия источника 10. . через трансформатор 1. начинает поступать в цепь.нагрузки. При эгом ток в первичной обмотке протекает от зажима а к зажиму -Б .Одновременно с передачей энергии источника 10 в цепь нагрузки происходит накопление ее в дросселе 6 и конденсаторе 7. Поскольку скорость нарастания тока в цепи питания преобразователя огран чивается индуктивным сопротивлением дрос селя 6, возрастание напряжения на нагрузке П5э.оисходит плавно по закону, близкому к синусоицальному, чему также способствует конденсатор 7. Нарастание напряжения на нагрузке происходит до такого момента вре мени t л . при котором на базу травна управляющий электрод тиристора Л отпирающий. Транзистор 5 закр1 1вается, а тиристор 3 открывается. 1ерез открытый тиристор 3 к тиристору 2 в запирающем направлении прикладь вается напряжение конденсатора 7, зарядившегося на этапе возрастания выходного напряжения. Тиристор 2 закрывается, прерывая цепь питания преобразователя от источника 10. Однако через открытый тиристор 3 и коммутирующий диод 8 в выходную цепь преобразователя продолжает поступать энергия, запасенная ранее в дросселе 6. Ток дросселя замыкается через половину первичной обмотки, протекая в направлении от зажима & к зажиму . т.е. в направлении, противоположном первоначальному. Смена направления тока в первичной обмотке грансформагорв 1 приводит к тому, что конденсатор 7 начинает перезаряжаться, и напряжение на нагрузке плавно спадает. В момент времени Т 2 (момент окончания формирования одной, например положительной, полуволны напряжения) открывается транзистор 4, в результате чего замыкается цепь питания преобразователя от источника 10 и закрывается диод 8.. Ток В: первичной обмотке трансформатора начинает протекать от зажима -В к зажиму OL. Происходит передача через трансформатор 1 в цепь нагрузки энергии источника питания и накапливание ее в дросселе 6 и конденсаторе 7. Напря жение на обмотках трансформатора меняет свою полярность на противоположную и по абсолютной величине .начин.ает возрастать. Происходит процесс формирования отрицательной полуволны выхоШ1ого напряжения, который не отличается от процесса форми рования положительной полуволны. Оптимальная последовательность и длительность импульсов, управляющих ключами, обеспечивающая наименьший коэффициент нелинейных искажений входного напряжения, зависит от характера сопротивления Нагрузки. Поэтому целесообразно схему управлениявыполнять в соответствии с конкретным применением преобразователя или делать ее гибкой, т.е. вводить обратную связь по выходному напряжению. .Вместо тиристоров силовой части могут быть использованы транзисторы с последовательно включенными диодами, предупреждающими разряд конденсатора LC -фильт-. ра через эти транзисторы в инверсном режиме. Жесткость выходной характеристики , может быть обеспечена за счет использования дросселя с определенной зависимостью индуктивности от тока подм-эгиичивания или