Инвертор с -ступенчатым выводным напряжением Советский патент 1980 года по МПК H02M7/537 H02M1/12 

(54) ИНВЕРТОР С N-СТУПЕНЧАТЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

Изобретение относится к преобразо вательной технике и может быть использовано в системах электропитания И электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное со ступенчатой, близкой к синусоидальной формой кривой выходного напряжения . Известны преобразователи со ступенчатой, аппроксимирующей синусоиду формой кривой выходного напряжения, выполненные на нескольких питаемых от.одного источника преобразовательных ячейках, соединенных по выходу через трансформаторы С1, или автотрансформаторы 2. Такие преобразователи имеют громоздкие трансформаторные узлы, особенно при. низких частотах инвертирования. Преобразователи, питающиеся от источ ника, имеющего несколько ВЕЛВОДОВ, или от нескольких независимых источников 3 сложны. В преобразователе 4 переключение уровней выходного напряжения осуществляется посредство дополнительных ключей и диодов, подключающих накопительные кр.нденоаторы к выходной цепи моста основны ключей. в этом преобразователе при его ра-г боте на активно- индуктивную нагрузку п роисходит искажение формы кривой выходного -напряжения. В преобразователе 5 для формирования каждой ступеньки выходного напряжения используется один зарядный и Два разрядных ключей, а первая ступенька формируется за счет коммутации основного моста. Цель изобретения - упрощение схемы. Эта цель достигается тем, что в инверторе с N-ступеньчатым выходным напряжением, содержащем N-1 цепочек, каждая из коюрьк содержит последо- ; вательно соединенные накопительный конденсатор и диод, подключенный одним электродом к первому входному выводу инвертора, а другим электродом - к первой обкладке конденсатора, N-1. соединительных ключей, включенных между второй обкладкой конденсатора каждой данной цепочки и первой обкладкой конденсатора последующей смежной цепочки и между второй обкладкой конденсатора (К-1)-й цепочки и вторым входным выводом инвертора,, мост основных kjno4eft, подключенный по входу между первой обкладкой конденсатора первой цепочки и вторым входным выводим инвертора, а по выходу - к выходншл выводам инвертора, и зарядный ключ, соединяющий вторуто обкладку конденсатора первой цепочки со вторым входным выводом инвертора, согласно изображению, вторйе обкладки конденсаторов всех цепочек, кроме первой, подключены через разделительные.диоды ко второ обкладке конденсатора первой цепочки. Т 2 На фиг. I показана эЛёКт рМйШаК схема инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы (четырёхступенчатого формирования выход ного напряжения). Инвертор (фиг. Ij состоит из мо основ,ных ключей, например тра нзисторов 1-4, зарядного ключа - тран зистора 5, соединительных ключей 6-8 (транзисторов), разделительных диодов 9, 10, зарядных диодов 11-1 и N-J Сгде N - число ступеней выход .ного напряжения) цепочек с накопительными конденсаторами 14-16. Пер вая цепочка состоит из зарядного диода 11 и накопительного конденса тора 14. Каждая последующая цепочка .состоит из зарядного диода 12 (13), разделительного 9 (10) и накопительного 15 (16) конденса т бра. Цепочки связаны между собой через соединительные ключи 6, 7. Параллельно конденсатору 14 и зарядному ключу. 5 включен мост основных ключе . Схема работает.следующим образом формирование ступенчатого напряжения начинается в каждый из по лупериодрв с заряда накопительных к;онденсато1эов, которые заряжаются чёрез открытый на это время Франзистор 5 и включенные в прямом направлении диоды 9-13. Транзйсторы 1-4 Моста включаются во время §§ряда накопигельных . конденсаторов формируя На нагрузке первую ступень ку выходного напряжения. Если тран зистор 1-4 моста не включены, то на нагрузке формируется ступеШ ка с амплитудой, равной нулю. Паследовательность работы преоб разователя при формировании кривой выходного напряжения с нулевой ординатой следующая. При включении соединительного транзистора 6 последовательно с напряжением источн питания подключается напряжение пёртбго накопитёльного кбнденсатора 14, За счет чего на нагрузке формируется вторая ступенька с амплитудой, равной напряжения питайия и напряжения накопительного конденсатора. В следующий моviefJT времени Включ:ается соединител ный транзистор 7, подк.шочая второй акопительный конденсатор 15 после овательно с первым и источником итания,за счет чего к сопротивлеию нагрузки прикладывается напряение, равное по амплитуде сумме апряжения питания и напряжений вух накопительных конденсаторов. момент времени формирования N-й тупеньки включаются соединительные ранзисторы 6, 7 и транзистор 8 оследней N-1-й цепочки. Формирование спадающего участка оложительного полупериода выходноо напряжения и отрицательного полупериода происходит аналогично - см. фиг. 2, где показаны входные напряжения Ugy , подаваемые на базы соответствующих транзисторов и обеспечивающие их открытое состояние. Устройство позволяет получать ступенчагое выходное напряжение, близкое по форме Ксинусоидальному, с амплитудой последней ступеньки примерно в N раз большей напряжения питания. В схеме Отсутствует всплеск выходного напряжения при работе на активно-индуктивную нагрузку (если формируется выходное напряжение без нулевой ординаты) или он равен по, величине амплитуде первой ступеньки (если формируется выходное напряжение с нулевой, ординатой) , так как рекуперация реактивной мощности осуществляется в первый накопительный конденсатор. . По отношению к прототипу данное Изобретение имеет меньшее количество ключей, т.е. выполнено проще. Формула изобретения .Инвертор с Ы-ступеньчатьм выходным напряжением, аппроксимирующем синусоиду, содержащий N-1 цепочек, каждая из которых содержит последовательно соединенные накопительный конденсатор и зарядный диод, подключенный одним электродом к первому входному выводу инвертора, а другим электродом к первой обкладке указанного конденсатора, N-1 соединительных клк)чей, включенных мечщу -второй обкладкой конденсатора каждой данной цепочки и первой обклгшкой конденсатора последующей смежной цепочки и между второй обкладкой конденсатора (Ы-1)-й цепоч:ки и вторьм входнйл выводом инвертора, мост основных ключей, подключенный по входу между первой обкладкой конденсатора первой цепочки и вторым входньм Выводом инвертора, а по выводу - выходным выводам инвертора, и зарядный йлюч, соединяющий вторую обкладку конденсатора первой цепочки со вторым входным выводом инвертора, отличающийся

тем/ что, с целью упрощения, вторые обкладки конденсаторов всех цепочек, кроме первой, подключены через разделительные диоды ко второй обкладке конденсатора первой цепочки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

ГГ ПатеГт С1Ж Ж 37680;00,

кл. 321 - 27, 1973.

кл. Н 02 М 7/537, 1977 (прототип).

«а« --ч

«к и

и

У

J

J L

J С