Однофазный автономный инвертор с широтно-импульсной модуляцией переменного тока
Владельцы патента RU 2420854:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам вторичного электроснабжения, преобразующим напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока. Однофазный автономный инвертор с широтно-импульсной модуляцией переменного тока, содержащий мостовую схему инвертора, выполненную на транзисторах, обратные диоды, Г-образный LC-фильтр, отличающийся тем, что имеет систему управления, содержащую задающий генератор, генератор типа кривой, измеритель отклонения напряжения, сумматор, выпрямитель, генератор треугольного напряжения, формирователь импульсов, первый и второй логические элементы И, первый и второй усилители импульсов, причем первый и второй входы измерителя отклонения напряжения являются входами системы управления, третий вход измерителя отклонения напряжения соединен с третьим выходом задающего генератора, второй вход которого соединен с входом генератора типа кривой, а первые выходы задающего генератора и измерителя отклонения напряжения соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, выход которого через выпрямитель соединен с первым входом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора треугольного напряжения, выход формирователя импульсов соединен с первыми входами первого и второго логических элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами генератора типа кривой, выходы первого и второго логических элементов И соединены с входами первого и второго соответственно усилителей импульсов, выходы которых соединены с управляющими входами транзисторов мостовой схемы инвертора. Технический результат - повышение стабильности. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам вторичного электроснабжения, преобразующим напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока.
В известных автономных инверторах (Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. - М.: Энергоатомиздат, рис.3.27, с.161) стабилизация входного напряжения осуществляется за счет геометрического суммирования выходных напряжений двух однофазных автономных инверторов. Недостатками такого способа являются: большая масса и габариты преобразователей, низкие КПД и надежность работы.
Наиболее близким по техническому решению является однофазный автономный инвертор с широтно-импульсной модуляцией переменного тока, содержащий мостовую схему инвертора, Г-образный LC-фильтр (Розанов Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. - М.: Энергоатомиздат, 1987, рис.3.10, с.136).
Недостатком автономного инвертора является необеспечение стабилизации напряжения при изменении величины и характера нагрузки.
Техническим решением поставленной задачи является стабилизация выходного напряжения однофазного автономного инвертора.
Поставленная задача достигается тем, что однофазный автономный инвертор с широтно-импульсной модуляцией переменного тока, содержащий мостовую схему инвертора, выполненную на транзисторах и обратных диодах, Г-образный LC-фильтр, согласно изобретению имеет систему управления, содержащую задающий генератор, генератор типа кривой, измеритель отклонения напряжения, сумматор, выпрямитель, генератор треугольного напряжения, формирователь импульсов, первый и второй логические элементы И, первый и второй усилители импульсов, причем первый и второй входы измерителя отклонения напряжения являются входами системы управления, третий вход измерителя отклонения напряжения соединен с третьим выходом задающего генератора, второй вход которого соединен с входом генератора типа кривой, а первые выходы задающего генератора и измерителя отклонения напряжения соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, выход которого через выпрямитель соединен с первым входом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора треугольного напряжения, выход формирователя импульсов соединен с первыми входами первого и второго логических элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами генератора типа кривой, выходы первого и второго логических элементов И соединены с входами первого и второго соответственно усилителей импульсов, выходы которых соединены с управляющими входами транзисторов мостовой схемы инвертора.
Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что в составе системы управления однофазным автономным инвертором используются измерения отклонения напряжения, генератор типа кривой и сумматор, что позволяет обеспечивать стабилизацию выходного напряжения инвертора.
По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна аналогия заявляемые совокупности 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 однофазного автономного инвертора с широтно-импульсной модуляцией переменного тока, а на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу системы управления по преобразованию входного и стабилизации выходного напряжения инвертора.
Однофазный автономный инвертор с широтно-импульсной модуляцией переменного тока содержит (фиг.1): мостовую схему инвертора, выполненную на транзисторах 1-4, к которым встречно-параллельно включены диоды 5-8, выходной Г-образный LC-фильтр, содержащий дроссель 9 и конденсатор 10, и систему управления 11, содержащую задающий генератор 12, генератор типа кривой 13, измеритель отклонения напряжения 14, сумматор 15, выпрямитель 16, генератор треугольного напряжения 17, формирователь импульсов 18, первый и второй логические элементы И 19 и 20, первый и второй усилители импульсов 21 и 22. На фиг.1 показаны выводы 23 и 24 для подключения входного напряжения постоянного тока и выводы 25 и 26 для подключения нагрузки.
Система управления однофазным автономным инвертором с широтно-импульсной модуляцией переменного тока работает следующим образом.
С задающего генератора синусоидальной формы 12 (фиг.1) сигнал uзг поступает на первый вход сумматора 15, на второй вход которого поступает сигнал Δu от измерителя отклонения напряжения 14, работа которого синхронизируется с работой задающего генератора 12. В сумматоре сигналы uзг и Δu складываются, и результирующий сигнал поступает на вход выпрямителя 16, где выпрямляется и поступает на первый вход формирователя импульсов 18 (фиг.2а, сигнал uB). На второй вход формирователя импульсов 18 поступает сигнал uГТН генератора треугольного напряжения 17 (фиг.2а), в случае когда uГТН<uB на выходе формирователя импульсов 18 формируются импульсы управления (фиг.2а, б), которые поступают на первые входы логических элементов И 19 и 20, на вторые входы которых поступает сигнал о полярности напряжения от генератора типа кривой 13 (фиг.1), при положительной полярности напряжения задающего генератора 12 срабатывает логический элемент И 19 и импульсы от формирователя импульсов 18, через усилитель импульсов 21, поступают на управляющие электроды транзисторов 1 и 4 (фиг.1) и на выходе инвертора формируется положительная полуволна выходного напряжения uВЫХ (фиг.2б от 0 до π). При отрицательной полярности напряжения задающего генератора 12 срабатывает логический элемент И 20 и импульсы от формирователя импульсов 18, через усилитель импульсов 22, поступают на управляющие электроды транзисторов 2 и 4 (фиг.1) и на выходе инвертора формируется отрицательная полуволна выходного напряжения uВЫХ (фиг.2б, от π до 2π).
К примеру, если напряжение на выходе инвертора уменьшится, тогда сигнал рассогласования Δu суммируется с сигналом задающего генератора uзг, увеличивается амплитуда сигнала uB на выходе выпрямителя 16. В результате увеличивается длительность импульсов управления на выходе формирователя импульсов 18 и увеличивается напряжение на выходе инвертора uВЫХ (фиг.2в, г).
Использование в составе системы управления однофазного автономного инвертора с широтно-импульсной модуляцией переменного тока измерителя отклонения напряжения, генератора типа кривой и сумматора выгодно отличает предлагаемую систему управления от известной, так как обеспечивается стабилизация выходного напряжения инвертора при изменении величины и характера нагрузки.
Однофазный автономный инвертор с широтно-импульсной модуляцией переменного тока, содержащий мостовую схему инвертора, выполненную на транзисторах, обратные диоды, Г-образный LC-фильтр, отличающийся тем, что имеет систему управления, содержащую задающий генератор, генератор типа кривой, измеритель отклонения напряжения, сумматор, выпрямитель, генератор треугольного напряжения, формирователь импульсов, первый и второй логические элементы И, первый и второй усилители импульсов, причем первый и второй входы измерителя отклонения напряжения являются входами системы управления, третий вход измерителя отклонения напряжения соединен с третьим выходом задающего генератора, второй вход которого соединен с входом генератора типа кривой, а первые выходы задающего генератора и измерителя отклонения напряжения соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, выход которого через выпрямитель соединен с первым входом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора треугольного напряжения, выход формирователя импульсов соединен с первыми входами первого и второго логических элементов И, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами генератора типа кривой, выходы первого и второго логических элементов И соединены с входами соответственно первого и второго усилителей импульсов, выходы которых соединены е управляющими входами транзисторов мостовой схемы инвертора.
