Инвертор со ступенчатой формой выходного напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электроснабжения устройств радиоэлектроники, автоматики и электропривода.

По основному авт. св. 699627 известен инвертор со ступенчатой формой выходного напряжения, содержащий в каждой фазе 2N мостовых преобразовательных ячеек (где N - любое целое число) , в диагонали которых включены основные дроссели со средним выводом обмотки, и в который введены N групп дополнительных дросселей со средним выводом обмотки , причем крайние выводы дросселей первой группы соединены со средними выводами основных дросседей смежных ячеек, крайние выводы дросселей каждой последующей групп соединены со средними выводами дросселей предыдущей группы, а средний вывод дросселя N-ой группы соединен с выходным зажимом дайной фазы инвертора Щ

Недостатком известного инвертора является необходимость усложнения схемы и существенного увеличения веса для получения достаточной степени приближения к синусоиде фазного напряжения при наличии нулевого вывода

источника питания. Например, для получения 5 ступенек в фазном напряжении необходимо иметь 48 силовых ключей и 21 дроссель в силовой цепи трехфазного преобразователя частоты. Для получения 9 ступенек требуется 96 силовых ключей и 45 дросселей.

Цель изобретения - улучшение массо-габаритных показателей и коэффициfOента нелинейных искажений фазного напряжения .

Указанная цель достигается тем, что в устройстве каждая фаза дополнительно снабжена двумя последователь15но соединенными ключевыми элементами, подключенными к источнику постоянного напряжения , и трансформатором,первичная обмотка которого, включена между .точками соединения дополнительных

20 ключевых элементов данной и следующей фаз, а вторичная обмотка соединена с отводом от средней точки дополнительного дросселя данной фазы.

На фиг. 1 представлена схема лагаемого инвертора со ступенчатой формой выходного напряжения с использованием Б качестве силовых ключей транзисторов) на фиг. 2 - диаграммы напряжений на основных участках схе30мы. На фиг. 1 представлен также источ ник питания, обеспечивгиощий постоянное напряжение на шинах питания преобразователя, имеющий вывод нулевой точки. Каждая из фаз А,В,С инвертора составлена из четырех основных и дополнительной стоек ключевых элементов (транзисторов). Для фазы А основные стойки состоят из транзисторов 1-8, а дополнительная - из транзисторов 9 и 10. Для фазы В основные стойки состоят из транзисторов 11-18, дополнительная - 19 и 20. Для фазы С основные стойки состоят из транзисторов 21-28, дополнительная- 29 и 30 (фиг. 1). В диагонали каждой из стоек включены дроссели 31 - 36, а отводы от средней точки обмоток этих дросселей соединены через полуобмотки дополнительных дросселей 37 - 39, К отводам от средних точек дополнительных дросселей присоединены вторичные обмотки трансформаторов 40 - 42 , первичные обмотки которых подключены к допол.нительным стойкам данной и сосед ней фазы. Отношение числа вторичных витков к Первичным принято равным 0,075:1. Управление транзисторс1МИ осуществляется от распределителя импульсов, имеющего в своем составе делиталь на 15.. В соответствии с кривыми по фиг.2 на интервале от О до 12 (основной частоты) на обмотках дросселей 31 и 32 имеется высокочастотное напряжение с , амплитудой , равной с коэффициентом заполнения один. При этом напряжение на обмотке дополнительного дрос сели 37 равно нулю. Напряжение между А(3 и силовым нулем (фиг. 2) равно ну лю.. На интервале от 12 до 48 на об мотках дросселей 31 и 32 остается вы сокочастотное напряжени12, но коэффициент заполнения становится равным 0,5. При этом на обмотке дополнительного, дросселя появляется высокочастот ное напряжение с амплитудой, равной половине напряжения . ; На интервале от 48 до 132° откры ты все верхние или соответственно вс нижние транзисторы основных стоек фа зы А. напряжения на обмотках дросселей ЗГ, 32 и 37 равны нулю. Между точ кой АО и силовым нулем приложена половина напряжения питания. Далее про цессы, повторяются в обратном порядке (фиг. 2). Одновременно с управлением основными стойками распределитель пульсов управляет транзисторами дополнительных стоек, так что на вторичных обмотках трансформаторов 40 - 42 повляются напряжения (40 f +2 (фиг. 2). ; Эти нгшряжения алгебраически складывсштся с напряжениямиU Q Q , В результате между силовым нулем и выходами инвертора получается напряжение UAO и аналогичные ему напряжения UgQ f UCQ так как ряд сигналов управления последукяцей фазой анаЛвгичен ряду управляющих сигналов для фазы А, но только сдвинут на 120. Фазное напряжение имеет шесть ступенек и коэффициент нелинейных искажений не превышающий 8%. Линейное напряжение имеет восемь ступенек и коэффициент нелинейных искажений около 7%. Частота, на которой работают дросселя, задается при расчете, исходя из частотных свойств элементов. Поскольку каждая фаза с силовым нулем образует автономный преобразователь, схему можно использовать в различных п фазных вариантах. В данном инверторе на 30 силовых ключах, 9 дросселях и трех трансформаторах удается получить шесть ступенек в напряжении между нулевым выводом источника питания и фазой при коэффициенте нелинейных искажений фазного напряжения не превышающем 8%. .Формула изобретения Инвертор со ступенчатой формой выходного напряжения по авт. св,№699б27, отличающийся тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей и коэффициента нелинейных искажений фазного напряжения каждая фаза дополнительно снабжена двумя последовательно соединенными ключевыми элементами, подключенными к источнику постоянного напряжения, и трансформатором, первичная обмотка которого включена между точками соединения дополнительных ключевых элементов данной и следующей фаз, а вторичная Обмотка .соединена с отводом от средней точки дополнительного дросселя данной фазы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР I 699627, кл. Н 02 М 7/515, 1972.