Інвертор напруги

Інвертор напруги, виконаний за мостовою схемою, що складена з двох стійок транзисторних ключів, діагональ постійного струму якої утворює вхідні виводи, а діагональ змінного струму утворює вихідні виводи інвертора напруги, містить мостовий випрямляч, підключений діагоналлю змінного струму - до вихідних виводів інвертора напруги, а діагоналлю постійного струму до вхідних виводів інвертора напруги, а також систему керування, яка містить послідовно з'єднані між собою задавальний генератор, фазорозділювач, 3 18750 4 напруги, а діагоналлю постійного струму до вхіддо другої стійки транзисторних ключів мостового них виводів інвертора напруги, а також систему інвертора напруги. керування, яка містить послідовно з'єднані між Введення в інвертор напруги, який виконаний собою задавальний генератор, фазорозділювач, за мостовою схемою, що складена з двох стійок перший блок підсилення та розв'язки, входами транзисторних ключів, діагональ постійного струму підключений до виходів фазорозділювача, а перякої утворює вхідні виводи, а діагональ змінного шою парою виходів з'єднаний з колами керування струму утворює вихідні виводи інвертора напруги, першої стійки транзисторних ключів мостового містить мостовий випрямляч, підключений діагоінвертора напруги, фазозсувальний блок і другий наллю змінного струму до вихідних виводів інверблок підсилення та розв'язки, першим входом підтора напруги, а діагоналлю постійного струму до ключеним до виходу фазозсу вального блоку, а вхідних виводів інвертора напруги, а також систевиходами з'єднаний з колами керування другої му керування, яка містить послідовно з'єднані між стійки транзисторних ключів мостового інвертора собою задавальний генератор, фазорозділювач, напруги. перший блок підсилення та розв'язки, входами Недоліком описаного інвертора напруги є непідключений до виходів фазорозділювача, а пердостатні технічні характеристики, пов'язані з низьшою парою виходів з'єднаний з колами керування кою швидкодією регулювання вихідної напруги. першої стійки транзисторних ключів мостового Основна мета структурної організації прототиінвертора напруги, фазозсувальний блок і другий пу пов'язана з перетворенням постійної вхідної блок підсилення та розв'язки, першим входом піднапруги в змінну напругу на навантаженні з можключеним до виходу фазозсувального блоку, а ливістю широкодіапазонного регулювання цієї навиходами з'єднаний з колами керування другої пруги. Процес регулювання вихідної напруги інстійки транзисторних ключів мостового інвертора вертора пов'язаний зі зсувом імпульсів керування напруги, помножувача частоти, вхід якого підклютранзисторами одної стійки мостового інвертора чений до одного з виходів фазорозділювача, а на кут (р відносно відповідних імпульсів керування вихід з'єднаний з входом фазозсувального блоку транзисторами другої стійки інвертора, що дозвота з другим входом другого блоку підсилення та ляє отримати вихідну напругу інвертора з нульорозв'язки, причому третій та четвертий входи друвими паузами, тривалість яких пропорційна напругого блоку підсилення та розв'язки підключені до ги керування uк(t). При цьому швидкодія виходів фазорозділювача, а друга пара виходів обмежується! інтервалом періоду її формування. першого блоку підсилення та розв'язки підключена В основу корисної моделі покладено задачу до другої стійки транзисторних ключів мостового створити такий інвертор напруги, в якому введенінвертора напруги, дозволяє підвищити частоту ня нових блоків і вузлів, а також виконання відпонапруги керування другої стійки транзисторних відної конфігурації з'єднань між ними, дозволило б ключів інвертора напруги, що дало змогу підвищипідвищити його технічні характеристики за рахунок ти швидкодію регулювання вихідної напруги. підвищення швидкодії регулювання вихідної наСутність корисної моделі пояснюють кресленпруги. ня. На Фіг.1 показана функціональна схема інверПоставлена задача вирішується тим, що в інтора напруги. На Фіг.2 - приклад виконання першовертор напруги, який виконаний за мостовою схего блоку підсилення і розв'язки. На Фіг.3 - схема мою, що складена з двох стійок транзисторних фазозсувального блоку. На Фіг.4 - схема другого ключів, діагональ постійного струму якої утворює блоку підсилення і розв'язки.. На Фіг.5 - діаграми вхідні виводи, а діагональ змінного струму утвонапруг, які пояснюють принцип дії інвертора нарює вихідні виводи інвертора напруги, містить мопруги. На Фіг.6 - діаграми напруг, які пояснюють стовий випрямляч, підключений діагоналлю змінпринцип дії другого блоку підсилення та розв'язки. ного струму до вихідних виводів інвертора Інвертор напруги, виконаний за мостовою напруги, а діагоналлю постійного струму до вхідсхемою, що складена з двох стійок 1, 2 транзистоних виводів інвертора напруги, а також систему рних ключів 3, 4, 5, 6, діагональ постійного струму керування, яка містить послідовно з'єднані між якої утворює перший 7 та другий 8 вхідні виводи, а собою задавальний генератор, фазорозділювач, діагональ змінного струму утворює вихідні виводи перший блок підсилення та розв'язки, входами 9, 10 інвертора напруги, містить мостовий випрямпідключений до виходів фазорозділювача, а перляч 11, підключений діагоналлю змінного струму шою парою виходів з'єднаний з колами керування до вихідних виводів 9, 10 інвертора напруги, а діапершої стійки транзисторних ключів мостового гоналлю постійного струму до вхідних виводів 7, 8 інвертора напруги, фазозсувальний блок і другий інвертора напруги, а також систему керування 12, блок підсилення та розв'язки, першим входом підяка містить послідовно з'єднані між собою задаваключеним до виходу фазозсувального блоку, а льний генератор 13, фазорозділювач 14, перший виходами з'єднаний з колами керування другої блок підсилення та розв'язки 15, входами підклюстійки транзисторних ключів мостового інвертора чений до виходів фазорозділювача 14, а першою напруги, введено помножувач частоти, вхід якого парою виходів з'єднаний з колами керування перпідключений до одного з виходів фазорозділювашої стійки 1 транзисторних ключів 3, 4 мостового ча, а вихід з'єднаний з входом фазозсувального інвертора напруги, фазозсувальний блок 16 і друблоку та з другим входом другого блоку підсиленгий блок підсилення та розв'язки 17, першим вхоня та розв'язки, причому третій та четвертий входи дом підключеним до виходу фазозсувального блодругого блоку підсилення та розв'язки підключені ку 16, а виходами з'єднаний з колами керування до виходів фазорозділювача, а друга пара виходів другої стійки 2 транзисторних ключів 5, 6 мостовопершого блоку підсилення та розв'язки підключена го інвертора напруги Крім вище названих блоків до 5 18750 6 системи керування 12 входить помножувач частонапруга мостового інвертора напруги, за умови ти 18, вхід якого підключений до одного з виходів середнього значення напруги керування uк(t), пофазоро-зділювача 14, а вихід з'єднаний з входом дано діаграмою 50. фазозсувального блоку 16 та до другого входу Напруги 40 та 41 з виходу фазорозділювача другого блоку підсилення та розв'язки 17, причому 14 забеспечують дозвіл чи заборону проходження третій та четвертий входи другого блоку підсиленімпульсів 45 з виходу фазозсувного блоку 16. Нуня та розв'язки 17 підключені до виходів фазорозльовий рівень напруги 40 забороняє проходження ділювача 14, а друга пара виходів першого блоку імпульсів на транзисторний ключ 5 другої стійки підсилення та розв'язки 15 підключена до другої інвертора напруги з другого блоку підсилення та стійки 2 транзисторних ключів 5, 6 мостового інрозв'язки 17. При цьому на вході керування транвертора напруги. зисторного ключа 5 діє від'ємна напруга 46 з перЯк транзисторні ключі 3, 4, 5, 6 у мостовому шого блоку підсилення та розв'язки 15, яка утриінверторі напруги можуть бути використані біполямує його у закритому стані. Через півперіоду при рні, польові транзистори чи гібрідні (IGBT), зашуннульовій напрузі 41, яка забороняє проходження товані зворотними діодами. імпульсів на транзисторний ключ 6 другої стійки 2 Задавальний генератор 13 виконаний по одній інвертора напруги з другого блоку підсилення та з відомих схем мультівібраторів. На виході задарозв'язки 17, на вході керування транзисторного вального генератора встановлено тригер, який ключа 6 діє від'ємна напруга 47 з першого блоку виконує роль фазорозділювача 14. Перший блок підсилення та розв'язки 15, і він знаходиться у запідсилення і розв'язки 15 побудований по напівмокритому стані. стовій схемі з нульовим виводом трансформатора, У разі максимального рівня напруги керування причому розв'язувальний трансформатор має у uк(t) (діаграма 51) на виході інвертора напруги фосвоєму складі чотири вторинні обмотки (Фіг.2). рмується знакозмінна імпульсна напруга 52. МініФазозсувальний блок 16 має у своєму складі мальному рівню напруги керування uк(t)) (діаграма генератор пилкоподібної напруги 19, а також ком53) на виході інвертора напруги відповідає знакозпаратор 20 (Фіг.3). Генератор пилкоподібної напрумінна імпульсна напруга 54. ги 19 побудований на транзисторах 21 та 22, резиЗагальна синхронізація формування імпульсів сторах 23 та 24 і конденсаторі 25. Помножувач управління транзисторними ключами двох стійнок частоти 18 представлений інтегральною мікросхеінвертора забеспечується внутрішньою побудовою мою. другого блоку підсилення та розв'язки 17. На вхід Другий блок підсилення і розв'язки 17 включає другого блоку підсилення та розв'язки 17 надхов себе два блоки підсилення та розв'язки 26, 27 дять напруги 40, 41 з виходу фазорозділювача 14, (Фіг.4). Блок підсилення та розв'язки 26 складений напруга 42 з виходу помножувача частоти 18 та з D-тригера 28, логічних елементів "НІ" 29 та "І-НІ" напруга 45 з виходу фазозсу-вального блоку 16, 30, 31, 32 і 33, трансформаторів 34, 35 та повністю причому напруга 40 надходить на вхід блоку 26, а керованих ключів з двосторонньою провідністю 36, напруга 41 надходить на вхід блоку 27. 37. Трансформатор 35 має у своєму складі дві Розглянемо роботу блоку підсилення та розвторинні обмотки 38 та 39. в'язки 26. За рахунок послідовного з'єднання DАлгоритм формування імпульсів керування тригера 28, логічних елементів "НІ" 29 та "І-НІ" 30, транзисторними ключами 3, 4, 5, 6 інвертора на31, 32 та 33, 34, трансформаторів 34, 35 та повніспруги полягає в тому, що транзистори однієї стійки тю керованих ключів з двосторонньою провідністю моста управляються імпульсами напруги, що над36, 37 формується напруга 48 на виході блоку підходять з частотою f вихідної напруги інвертора, а силення та розв'язки 26. На Фіг.6 показано діагратранзистори іншої стійки моста - високочастотниму напруги 55 на виході логічного елемета "НІ" 29, ми імпульсами, частота яких в n раз більша за діаграми напруг 56 та 57 на виході логічних елечастоту f. При цьому забезпечуються мінімальні ментів "І-НІ" 30 та 31 відповідно, діаграми напруг дінамічні втрати потужності в силових транзисто58 та 59 на виході D-тригера, діаграми напруг 60 рах на інтервалах їхньої комутації. Напруги керута 61 на виході логічних елементів "І-НІ" 32 та 33 вання транзисторними ключами 5 та 6 синхронізовідповідно, діаграми напруг 62, 63 та 64 на втовані з напругами керування транзисторними ринних обмотках трансформаторів 35 та 36 відпоключами 3 та 4 першої стійки 1 мостового інвертовідно. Додатня напруга на вторинній обмотці 38 ра напруги, а також з напругою, яка сформована трансформатора 35 переводить ключ з двостона виході помножувача частоти 18. ронньою провідністю 36 в провідний (замкнений) За рахунок послідовного з'єднання фазороздістан, а відьємна - в непровідний (розімкнутий). лювача 14, помножувача частоти 18 та фазозсувАналогічно керують ключом з двосторонньою проного блоку 16 їхні вихідні напруги, а саме напруги відністю 37 напругою на вторинній обмотці 39 тра40 та 41 на виході фазорозділювача 14, напруга 42 нсформатора 35. на виході помножувача частоти 18, з урахуванням Побудова блоку 27 аналогічна побудові блоку пилкоподібної напруги 43 та напруги керування 44 26 (Фіг.4). На виході блоку 27 формується напруга та напруги 45 на виході фазозсувного блоку 16 49. Напруга 48 з виходу блоку підсилення та розсинхронізовані з напругами керування 46 та 47 в'язки 26 поступає на транзисторний ключ 5, а натранзисторними ключами 3 та 6 і 4 та 5 першої 1 пруга 49 з виходу блоку підсилення та розв'язки 27 та другої 2 стійок мостового інвертора напруги, а поступає на транзисторний ключ 6. також з напругами керування 48 та 49 транзисторДодатня напруга 48 на виході блоку підсиленними ключами 5 та 6 відповідно другої стійки 2 ня та розв'язки 26 має місце коли знаки напруг 42 мостового інвертора (Фіг.5). При цьому вихідна та 60 на виході помножувача частоти 18 та D 7 18750 8 тригера 28 відповідно співпадають. На інтервалах, З діаграм (діаграми Фіг.5) видно, що швидкодія коли напруги 42 та 60 додатні, додатній потенціал регулювання вихідної напруги інвертора напруги початку вторинної обмотки трансформатора 34 тим більше, чим більше коефіцієнт помноження передається на вихід блоку 26 через замкнений помножувача частоти 18. Тому введення до склаключ з двохстороньою провідністю 36, а на інтерду інвертора напруги помножувача частоти 18, а валах, коли напруга 42 та 60 нульові, додатній також організація побудови зв'язків першого 15 та потенціал кінця вторинної обмотки трансформатодругого 17 блоків підсилення та роз'вязки шляхом ра 34 передається на вихід блоку 26 через запідключення третього та четвертого входів другого мкнений ключ з двохстороньою провідністю 37. блоку підсилення та роз'вязки 17 до виходів фазоНа інтервалах часу, коли знаки напруг 42 та 60 розділювача 14, а другої пари виходів першого на виході помножувача частоти 18 та D-тригера 28 блоку підсилення та роз'вязки 15 до другої стійки 2 не співпадають, напруга 48 на виході блоку підситранзисторних ключів 5, 6 мостового інвертора лення та розв'язки 26 має від'ємне значення. На напруги, дозволяє підвищити швидкодію регулюінтервалах, коли напруга 42 додатня, а напруга 60 вання вихідної напруги інвертора напруги в п раз нульова, від'ємний потенціал кінця вторинної оббільше ніж у прототипа, при незмінній частоті кемотки трансформатору 34 передається на блоку рування f на виході фазорозділювача 14. Це пок26 через замкнений ключ з двохстороньою провідращує технічні характеристики інвертора напруги ністю 37, а на інтервалах, коли навпаки напруга 42 порівняно з прототипом. До того ж у разі випрямнульова, а напруга 60 додатня, від'ємний потенціного навантаження інвертора напруги частота наал початку вторинної обмотки трансформатору 34 пруги на виході випрямляча буде 2n раз більше передається на блоку 26 через замкнений ключ з ніж у прототипу, що дозволяє використання сгладвохстороньою провідністю 36. Далі вказаний проджувальних фільтрів на виході випрямляча з покцес повторюється. ращеними масогабаритними показниками. 9 18750 10 11 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 18750 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601