Инвертор со ступенчатой, близкой к синусоидальной формой кривой выходного напряжения

Инвертор со ступенчатой, близкой к синусоидальной формой кривой выходного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (!) 55836!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.12.74 (21) 2082686 07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 06.07.77 (51) М. Кл.з Н 02М 1/12

Н 02М 7/537

Государственный комитет

Совета Министооо СССР по делам изобретений и открмтий (53) УДК 621.314 58 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Б. Позин и А. И. Ногтев (71) Заявитель (54) ИНВЕРТОР СО СТУПЕНЧАТОЙ, БЛИЗКОЙ К

СИНУСОИДАЛЬНОЙ ФОРМОЙ КРИВОЙ ВЪ|ХОДНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное синусоидальное на- 5 пряжение.

Известны инверторы со ступенчатой, близкой к синусоидальной формой кривой выходного напряжения, которые содержат ряд преобразовательных ячеек с выходным прямо- 10 угольным напряжением регулируемой скважности, выходы которых соединены последовательно и образуют цепь нагрузки (1), (2).

В инверторе для управления переключением преобразовательных ячеек используют ге- 15 нератор опорного синусоидального напряжения, сумматор и распределитель импульсов (3). Такая система управления достаточно сложна и нс обеспечивает сохранения формы выходного напряжения при неисправности 20 одной из преобразовательных ячеек.

В преобразователе каждая данная ячейка управляется суммой выходных напряжений предшествующих ячеек, но в ней также отсутствует резервирование ячеек, и в случае 25 формирования синусоиды переключение ячеек происходит с разной частотой (4).

Цель изобретения — повысить надежность и КПД инвертора. 30

Эта цель достпгаетгя тем, что генератор опорного напряжения соединен с первыми управляющими входами всех ячеек через двухполуперподный выпрямитель, а второй управляющий вход каждой данной ячейки соединен с последовательно соединенными выходами прсдшествующHx ячеек через выпрямитель и фильтр, выделяющий амплитудное значение напряжения.

На фиг. 1 представлена блок-схема инвертора спнусопдального напряжения; на фиг. 2 и 3 проиллюстрирована его работа.

Инвертор синусоидального напряжения содержит, например, семь преобразовательных ячеек 1 — 7 с прямоугольным выходным напряжением. Выходы ячеек соединены последовательно и образуют выход инвертора (клеммы АБ) . К одному входу регулирования каждой ячейки подключен маломощный опорный генератор 8 синусоидального напряжения требуемой частоты и стабильной амплитуды. Зто напряжение выпрямляется с помощью двухполупериодных выпрямителей

9 — 15. Ко второму входу регулирования каждой ячейки подключена общая клемма Б инвертора и выходная клемма б той же ячейки. Напряжение «бБ» для каждой ячейки равно сумме выходных напряжений ячеек, порядковые номера которых предшествуют номеру данной ячейки. Далее это напряже558361

3 ние трансформируется, выпрямляется с помощью соответствующего выпрямителя 16—

22 и фильтруется одним из соответствующих фильтров 23 — 29, выделяющим амплитудное значение.

Переключение транзисторов каждой ячейки происходит в момент, когда выпрямленное синусоидальное напряжение на первом входе пересекает постоянное напряжение на втором входе (фиг. 2а). Для первой ячейки это переключение происходит в нулях входной синусоиды, так как для нее напряжение на втором входе равно нулю (прямая 1 на фиг. 2a).

Выпрямленные напряжения на вторых входах

2 — 7 ячейки показаны на фиг. 2а прямыми 2, 3, 4, 5, 6 и 7 соответственно. Выходные напряжения ячеек 1 — 5 показаны на фиг. 2б—

2е соответственно. Ячейки 6 и 7 не переключаются и напряжение на их выходе равно нулю, так как прямая 6, 7 выше выпрямленной синусоиды на первом входе этих ячеек.

Выходное напряжение инвертора, равное сумме выходных напряжений всех ячеек, показано на фиг. 2ж. Таким образом, выходное напряжение инвертора описывает синусоиду стабильной частоты и амплитуды от маломощного генератора. Поэтому выходное напряжение инвертора, повторяющее по форме напряжение опорного генератора (но с усилением по мощности в десятки и сотни тысяч раз), также имеет постоянную частоту, форму, близкую к синусоидальной, и стабильно по амплитуде.

При выходе из строя любой из ячеек напряжение на ее выходе становится равным нулю.

Допустим, вышла из строя ячейка 2 и напряжение на ее .выходе стало равным нулю. 1огда ко второму входу ячейки 3 будет приложено единичное, а не удвоенное постоянное напряжение (см. цифры в скобках на фиг.

2а). При этом ячейка 3 будет работать также, как работала ячейка 2 до выхода ее из строя, т. е. создавать на выходе кривую, показанную на фиг. 2в. Ячейка 4 будет работать так же, как работала ячейка 3 до выхода из строя ячейки 2, ячейка 5 — как ячейка 4. Вместо ячейки 5 начинает работать не работавшая ранее ячейка 6.

Таким образом при выходе из строя любой из ячеек напряжение на выходе инвертора остается стабильным по амплитуде (или по эффективному значению) и сохраняет свою синусоидальную форму. То же самое остается и при выходе из строя любой из оставшихся шести ячеек.

В инверторе, работа которого проиллюстрирована на фиг. 2, эффективные значения выходных напряжений отдельных ячеек резко различны (фиг. 2б — 2е). Это приводит к существенному завышению габаритов выходных трансформаторов, если эти трансформаторы делать одинаковыми, или к необходимости применять для каждой из ячеек специальный выходной силовой трансформатор. Чтобы избежать этого, целесообразно формировать выходное напряжение, каждой из ячеек путем отдельного формирования переднего и заднего фронтов (фиг. 3). При этом передниефронты формируются, также как и на фиг. 2, при пересечении восходящей кривой выпрямленной синусоиды с постоянными напряжениями (фиг. За), а задние — при пересечении восходящей кривой напряжения, показанного на фиг. Зб, с теми же постоянными напряжениями. Напряжение, показанное на фиг. 86, образуется из напряжения опорного генератора путем его выпрямления и сложения с постоянным напряжением U, величина которого несколько меньше амплитуды напряжения генератора. На фиг. Зв — Зж показаны выходные напряжения отдельных ячеек, на фиг.

Зк — выходное напряжение инвертора. Из фиг. Зв — Зж видно, что эффективные значения выходных напряжений отдельных ячеек практически равны друг другу.

При выходе из строя любой из рабочих ячеек в работу включается резервная, также как это было проиллюстрировано на фиг. 2.

Формула изобретения

Инвертор со ступенчатой, близкой к синусоидальной формой кривой выходного напряжения, содержащий ряд преобразовательных ячеек с регулируемой скважностью выходного прямоугольного напряжения, в которых выходы всех ячеек соединены последовательно и образуют цепь нагрузки, первые управляющие входы всех ячеек связаны с выходом генератора опорного синусоидального напряжения, а второй управляющий вход каждой данной ячейки связан с последовательно соединенными выходами ячеек, порядковые номера которых предшествуют номеру данной ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, связь первого управляющего входа ячейки с указанным генератором выполнена через двухполупериодный выпрямитель, а связь второго управляющего входа ячейки с последовательно соединенными выходами предшествующих ячеек — через выпрямитель и фильтр, выделяющий амплитудное значение напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3579081, кл. 321 — 9, 1971.

2, Патент США № 3768000, кл. 321 — 27, 1973.

3. Патент США М 3581212, кл. 328 — 14, 1971.

4. Авторское свидетельство № 291300, кл.

Н 02р 13/16, 1969 (прототип).

558361

Составитель В. Моин

Текред М. Семенов

Редактор T. Логинова корректор Л. Орлова

Типография, ир. Сапунова, 2

Заказ 1269Л2 Изд. № 463 Т;:ранк 914 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изооретсний и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская иао., д. 4 5