Автономный инвертор с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения

Автономный инвертор с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам вторичного электроснабжения, преобразующие напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока.

В известных автономных инверторах с широтно-импульсной модуляцией (Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. - М: Энергоатомиздат, 1992, рис.3.27, с.161), стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет геометрического сложения напряжений двух автономных инверторов. Недостатками такого способа являются: большая масса и габариты преобразователя, низкое КПД и надежность работы.

Наиболее близким по техническому решению является однофазный автономный инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией, содержащий мостовою схему инвертора, выполненную на транзисторах и выходной Г-образный LC-фильтр (Розанов Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. - М: Энергоатомиздат, 1987, рис.3.10, с.136).

Недостатком автономного инвертора напряжения является то, что его система управления не обеспечивает стабилизацию выходного напряжения.

Техническим решением поставленной задачи является обеспечение стабилизации выходного напряжения автономного инвертора напряжения.

Поставленная задача достигается тем, что автономный инвертор с широкоимпульсной модуляцией выходного напряжения, содержащий мостовую схему инвертора, выходной Г-образный LC-фильтр, согласно изобретению имеет систему управления, содержащую трансформаторно-выпрямительный блок, генератор пилообразного напряжения, формирователь импульсов, задающий генератор синусоидального напряжения, генератор типа кривой, первый и второй логические элементы И, первый и второй распределительно-усилительные блоки, причем первый и второй входы трансформаторно-выпрямительного блока соединены с первым и вторым выходами автономного инвертора, а его выход соединен с первым входом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход формирователя импульсов соединен с первыми входами первого и второго логических элементов И, вторые входы которых через первый и второй входы генератора типа кривой соединены с выходом задающего генератора синусоидального напряжения, выходы первого и второго логических элементов И соединены с входами первого и второго распределительно-усилительных блоков соответственно, первый и второй выходы первого и второго усилительно-распределительных блоков соединены с управляющими входами транзисторов мостовой схемы однофазного инвертора напряжения. Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что в составе системы управления используется трансформаторно-выпрямительный блок, задающий генератор, генератор типа кривой, генератор пилообразного напряжения, формирователь импульсов, логические элементы И, распределительно-усилительные блоки, причем трансформаторно-выпрямительный блок выполняет функцию ведущего сигнала, а генератор пилообразного напряжения - опорного сигнала, что выгодно отличает предлагаемый автономный инвертор напряжения от известного, так как его система управления обеспечивает стабилизацию выходного напряжения.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией; на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу системы управления инвертором по преобразованию входного и стабилизации выходного напряжения.

Автономный инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения содержит мостовую схему инвертора 1, состоящую из четырех транзисторов 2-5, встречно параллельно эмиттер-коллектор переходам транзисторов включены диоды 6-9, вход мостовой схемы инвертора 1 подключен к входным зажимам устройства 10, 11, к которому также подключен входной конденсатор 12, первый выход мостовой схемы инвертирования 1 через катушку индуктивности 13 соединен с первым выходом инвертора 14, второй выход мостовой схемы 1 соединен с вторым выходом инвертора 15, также к выходам инвертора параллельно подключен конденсатор 16. Система управления 17 содержит трансформаторно-выпрямительный блок 18, формирователь импульсов 19, генератор пилообразного напряжения 20, генератор типа кривой 21, задающий генератор синусоидального напряжения 22, первый 23 и второй 24 логические элементы И, первый 25 и второй 26 распределительно-усилительные блоки, причем с выходными зажимами инвертора 14, 15 соединены первый и второй входы трансформаторно-выпрямительного блока 18, а его выход соединен с первым входом формирователя импульсов 19, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения 20, выход формирователя импульсов соединен с первыми входами первого 23 и второго 24 логических элементов И, вторые входы которых через первый и второй входы генератора типа кривой 21 соединены с выходом задающего генератора синусоидального напряжения 22, выходы первого 23 и второго 24 логических элементов И соединены с входами первого 25 и второго 26 распределительно-усилительных блоков соответственно, первый и второй выходы первого 25 и второго 26 усилительно-распределительных блоков соединены с управляющими входами транзисторов 2, 5 и 3, 4 мостовой схемы однофазного инвертора напряжения. Соединенные по Г-образной схеме катушка индуктивности 13 и конденсатор 16 образуют выходной фильтр 27.

Автономный инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения работает следующим образом. Входное напряжение источника питания постоянного тока u_вх преобразуется мостовой схемой инвертора в напряжение переменного тока с использованием широтно-импульсной модуляции, а выходной фильтр 27 обеспечивает требуемое качество выходного напряжения. Широтно-импульсная модуляция выходного напряжения и его стабилизация системой управления 17 осуществляется следующим образом. С выходом генератора пилообразного напряжения 20 опорный сигнал u_ГПН (фиг.2, а) поступает на второй вход формирователя импульсов 19, на первый вход которого поступает ведущий сигнал u_ТВБ, от трансформаторно-выпрямительного блока 18. Когда u_ГПН>u_ТВБ на выходе формирователя импульсов 19 формируются управляющие импульсы u_у (фиг.2, б), которые поступают на первые входы логических элементов И 23 и 24, на вторые входы логических элементов через генератор типа кривой 21, поступает сигнал синусоидального напряжения от задающего генератора 22 (фиг.2, в, г). Таким образом, когда u_ЗГ имеет положительную полярность, то управляющие импульсы с выхода логического элемента 23 через распределительно-усилительный блок 25 поступают на управляющие электроды транзисторов 2 и 5 и на выходе автономного инвертора напряжения формируется положительная волна напряжения u_вых (0÷π), когда же напряжение задающего генератора 22 u_ЗГ имеет отрицательную полярность, то управляющие импульсы с выхода логического элемента 24 через блок 26 поступают на управляющие электроды транзисторов 3 и 4 и на выходе автономного инвертора напряжения формируется отрицательная волна напряжения u_вых (π÷2π) (фиг.2, д). К примеру, если выходное напряжение инвертора u_вых уменьшится, то и уменьшится величина опорного сигнала (фиг.2, е) u_ТВБ, это приведет к увеличению времени открытого состояния транзисторов, и повышению уровня выходного напряжения инвертора u_вых (фиг.2, ж, з).

Автономный инвертор с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения, содержащий мостовую схему инвертора, выходной Г-образный LC-фильтр, отличающийся тем, что имеет систему управления, содержащую трансформаторно-выпрямительный блок, генератор пилообразного напряжения, формирователь импульсов, задающий генератор синусоидального напряжения, генератор типа кривой, первый и второй логические элементы И, первый и второй распределительно-усилительные блоки, причем первый и второй входы трансформаторно-выпрямительного блока соединены с первым и вторым выходами автономного инвертора, а его выход соединен с первым входом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход формирователя импульсов соединен с первыми входами первого и второго логических элементов И, вторые входы которых через первый и второй входы генератора типа кривой соединены с выходом задающего генератора синусоидального напряжения, выходы первого и второго логических элементов И соединены с входами первого и второго распределительно-усилительных блоков соответственно, первый и второй выходы первого и второго усилительно-распределительных блоков соединены с управляющими входами транзисторов мостовой схемы однофазного инвертора напряжения.