Способ получения заданной формы кривой выходного напряжения инвертора Советский патент 1980 года по МПК H02M7/537 H02M1/12 

Изобретение относится к преобра-зевательной технике, в частности к инверторам, используемым в качестве вторичных источников питания- систем автоматики и электропривода, преобразующим постоянное напряжение в переменное напряжение с формой, близко к синусоидальной. Для получения многоступенчатой формы выходного напряжения инверторы выполняют в виде нескольких инвертор ных ячеек, выходные напряжения которых суммируют. Известен способ формирования напряжения, при котором на выходе ykaзанных ячеек формируют прямоугольные напряжения, а сигналы управления ячейками взаимосдвигают по фазе, В таком инверторе ячейки имеют выходные трансформаторы, установленная мощность которых превышает мощность нагрузки. Кроме того, количест во ячеек при таком способе формирова ния достаточно велико, например для получения трехступенчатой формы требуется -лесть ячеек, а для шестиступенчатой формы - двенадцать ячеек i и Г21Известен также способ формирования многоступенчатого напряжения на выходе инвертора, состоящего из нескольких инверторных ячеек, при котором на выходе каждой ячейки формируют прямоугольное напряжение с паузами на нуле различной длительности з. По отношению к известным способам при этом уменьшается установленная мощность трансформаторов и ключей ячеек, так как исключается встречное включение выходов ячеек и возникающая при этом бесполезная возвратная передача энергии из цепи нагрузки в источник питания. Однако так же, как и в предьщущем случае, количество ячеек велико, что увеличивает массу и снижает КПД инвертора. Цель изобретения - снижение массо-габаритных показателями и повышение КПД, Цель достигается тем, что для получения заданной формы кривой выходного напряжения инвертора, симметричной относительно середины полуперибда, при котором на выходе основной и К дополнительных инверторных ячеек формируют двухполярные симметричные относительно середины полупериода прямоугольные импульсы с паузой на нуле с каждой стороны полупериода, имеющие длительность соответственно . эл.град., где К - номер дополнительной ячейки, а затем суммируют эти импульсы, пpoиз водят формирование дополнительных пауз на нуле в каждом полупериоде импульсов на выходе дополнительных ячеек, причем каждая из этих пауз имеет длительность (Ь эл.град. и расположена на расстоянии Jf эл.град от соответствующего фронта указанного импульса до ближайшей границы паузы. В конкретном случае трехступенчатой формы выходного напряжения используется одна дополнительная ячейка, а углы . Т Р - равиьМи 30 э.я.град,, а угол c.j равным нулю, В случае шестиступенчатой фОрм;л вьпмхдного напркжения используют; :f- }/1-1 ,цопопнительные ячейки, а углы ;гП:-И{и;..1оЮТСЯ рЫВНЫМИ , р. ..,(1ос.н/ Р- Т-1-- 30 эл . . , . 45 эл.град., а угол о, j равп.ым иучю. Данный способ позволяет уменьшить количество ячеек по отношению к извести ot.iy способу за счет многократного на протяжении полупериода участия выходного напряжения каждой дополнительиой ячейки в формкровэл.ии выходного напряжения инвертора. Тем сам-лм сиил.ается масса и га.бариты и повышггется КПД инвертора. На фиг, 1 (а, б) показана схема, реализующая предлагаег-шй способ при формировании трехступенчатого папряжев;: ;, п Д1с1 ра№.1г.г основн ; ; папряже НИИ г-|оу схеьы; на Фиг, 2 (а, б) то ve., :ои формфовании ;чяс1 1-ступен палрпжечия. Инзаг:тор (фкг. 1, а) содержит ос новную мостовую инверторную ячейку ynpaBJjrr-MHX ключах (транзисторах, т рнсторах и т.п.) 1-4 и дополнительмук полумостовую инвврторную ячейку ,на клточах 5 и 6. На выход моста, об разогаиного ключами 1,2,5,6, включе трансформатор 7, вторичная обмотка которого соадимена последовательно выходом основного моста, обрг.зуя це для пцтакня нагрузки 8. К.и ,-7н ,т.у 1э;гт сигналь; упраиленш 1Цио--1 V..o ;i ij..,,,p.-i , имеющиз вид,по кг гзаг-и. фи1. 1,6, и формируемые устройстве управления (на фпг. 1 не показгхно) , содержащем задающий гене ратор и распределитель импульсов лга бог... нзлестного вида. При коммутаци ключей на выходе основного моста об разуется прямоугольное двухполярное напряжение Uo с паузами на нуле дли тельностью d-ocH.- 30 зл.град. с каж дой стороны полупериода., а на выход трансформатора 7 - напряжение U с дополнительными паузами па нуле дли тельностью PJ.I -- 30 зл.град. на расстоянии 7 30 эл.град. Суммарное HcnuJtxeHue ка нагрузке имеет трехступенчатую форг с коэффициентом. скажений 16% и содержит высшие гароники только с порядковым номером 12п ± 1, где п 1,2,3,... и т.д. Аналогичным путем может быть выолнен инвертор с любым числом ступеей в форме выходного напряжения. Наример, на фиг. 2 показан инвертор с естиступенчатой формой УН, содержаий основную мостовую инверторную ячейку на ключах 9-12 и три дополниельных полумостовых инверторных ячек :на ключах 13-18,на выходе которых включены трансформаторы 19-21. Распределение импульсов управления, подаваемых на ключи инвертора, выполнено таким образом, чтобы на вторичных обмотках трансформаторов 19-21 формировались напряжения U, , U / и U-j, показанные на фиг. 2б На выходе инвертора формируется шестиступенчатое и + U2, + u-i напряжение U U (фиг. 2,0), имеющее коэффициент искажений 7,5% и содержащее высшие гармоники только с порядковым номером m 2k п ,- 1 , где п 1,2,3..- и т.д., т.е. с Е аинизшей 25-ой гармоникрй. Преимущество предлагаемого cno-i . соба состоит в уменьшении количества дополнительных ячеек, а именно: для формпроваипя трехступенчатой кривой (фиг. 1,6) при известном способе требуется две дополнительные ячейки, а при предлагаемом способе-одна; для формирования шестиступенчатой кривой (фиг. ,2,0) требуется соответственно пять и три дополнительных ячейки. Если уропзнь выходного напряжения позволяет выполнить основную ячейку . бестрансФорматорпой, как по5сазано на фиг. 1,а и на фиг. 2,а, то при предлагаемом способе уменьшается расчетная мощность выходных трансформаторов дополнительных ячеек по отношению к известным способам в 2--5 раз. Это видно из фиг. 1,6 и фиг. 2,6 при сопоставлении заштрихованной (проходящей через трансформаторы), и незаштрихованной (бестрансформаторной) площади кривой выходного напряжения. Вследствиеуказанных преимуществ уменьшается масса и габариты инвертора и повыишется КПД. Формула изобретения 1, Способ получения заданной формы кривой выходного напряжения инвертора, сиглметричной относительно середины полупериода, при icOTOpoM на выходе основной и К дополнительных инверторных ячеек формируют двухполярные симметричные относительно середины полупериода прямоугольные импульсы с паузой на нуле с калддой стороны полупериода, имеющие длительность-соответственно и о{.( эл.град., где К - номер дополнительной ячейки, а затем суммируют эти импульсы, отличающийся тем, что, с

целью снижения массо-габаритных показателей и повышения КПД, на выходе дополнительных ячеек формируют в полупериоде по меньшей мере одну дополнительную пару пауз на нуле, каждая из которых имеет длительность (.град. и расположена на расстоянии эл. град. от соответствующего фронта указанного импульса до ближайшей границы паузы.

2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что для получения трехступенчатой аппроксимирующей синусоиду кривой выходного напряжения инвертора устанавливают К l,, otoCHf 30 эл.град.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем/ что для получения шестиступенчатой аппроксимирующей синусоиду кривой выходного напряже- , ния инвертора устанавливают , , , eta. T-jf 15 эл.град.,

ctocH 30 эл.град., 45 эп.гради

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР o 124157, кл. Н 02 М 7/48, 1961.

2.Бедфорд Б. и др. Теория автономных инверторов. Энергия, 1969, с. 203, рис. 6-22.

3.Там же, с. 238, рис. 7-23.

V UH

идпрг Uynps

а)

70 fo (ь Cfe- fc