ОДНОФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР С МНОГОУРОВНЕВЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

КНИ выходного напряжения в этом случае составляет 9.3%. Как видно из табл. 1, если на выходе инвертора для дальнейшего улучшения качества выходного напряжения понадобится установка фильтра, то он должен быть рассчитан на частоту 5-й гармоники. Основным недостатком устройства 3 являются значительные затраты на оборудование - 4 однофазных мостовых инвертора, каждый из которых содержит 4 транзистора и 4 диода - для реализации схемы понадобится как минимум 16 управляемых вентилей, а также выходной суммирующий трансформатор.
Задачей заявляемой полезной модели является упрощение схемы преобразователя - сокращение количества элементов при его реализации, а также улучшение качества выходного напряжения инвертора.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в преобразователе, содержащем два однофазных инверторных моста, вход одного из которых подключен к источнику питания, а выходы обоих инверторных мостов соединены с первичными обмотками суммирующего трансформатора, имеющими одинаковое число витков, вторичная обмотка которого соединена с нагрузкой, вход того моста, который подключен к источнику питания, шунтирован ветвью из двух последовательно соединенных конденсаторов, емкость которых соотносится как 1:2, а вход дрзтого моста подключен к конденсатору с большей емкостью.
Техническое решение поясняется чертежами - на фиг. 1 представлена силовая схема преобразователя, а на фиг.2 - способ формирования кривой выходного напряжения и алгоритм управления вентилями преобразователя, которые обозначены цифрами 2-5 и 12-15.
Предлагаемое устройство содержит источник питания 1 с напряжением 0.75Um (Um-амплитуда напряжения нагрузки), к которому подключен первый инвдугорный мост, содержащий четыре транзистора 2-5 и четыре обратных диода 6-9, вход первого инверторного моста шунтирован ветвью из двух последовательно соединенных конденсаторов 10-11. Конденсатор 11 заряжен до напряжения 0.25Um и имеет в два раза большую емкость, чем конденсатор 10, который заряжен до напряжения 0.5Um. К конденсатору И с большей емкостью подключен второй инверторный мост, содержащий четыре транзистора 12-15 и четыре обратных диода 16-19. Выходные напряжения обоих инверторных мостов суммируются с помощью трансформатора 20, первичные обмотки которого соединены с выходами мостов, а к вторичной обмотке подключается активно-индуктивная нагрузка 21.
Функционирование предлагаемого устройства происходит следующим образом (фиг.2):
-на интервале от 7с/24 до 37i;/24 открыты транзисторы 12 и 15 второго моста, при этом на его выходе формируется положительный импульс напряжения с амплитудой 0.25Um - первая ступень напряжения на нагрузке;
-на интервале от Зя/24 до 2l7u/24 открыты транзисторы 2 и 5 первого моста, при этом на его выходе формируется положительный импульс напряжения с амплитудой 0.75Um;
-на интервале от 37с/24 до 571/24 открыты транзисторы 13 и 14 второго моста, при этом на его выходе формрфуется отрицательный импульс напряжения с амплитудой 0.25Um - при суммировании с выходным напряжением первого моста получаем вторую ступень напряжения нагрузки с амплитудой +0.5Um;
./Ж-на интервале от 5л/24 до 87i;/24 работает только нервый мост (открыты транзисторы 2 и 5) , который формирует третью положительную ступень выходного напряжения с амплитудой 0.75Um;
-на интервале от 87С/24 до 1б7г/24 проводят вентили 12 и 15 второго моста, при этом на его выходе формируется положительный импульс напряжения с амплитудой 0.25Um - при сложении с напряжением первого моста  четвертую ступень напряжения нагрузки с амплитудой Um.
На остальной части периода выходной частоты в силу симметрии преобразователь функционирует аналогичным образом с учетом того, что изменяется полярность соответствующих импульсов (см. фиг.2).
Следует отметить, что в отличие от прототипа, последний угол управления (точка отсчета 4-й ступени) в нашем случае равен 87С/24, а не 77Г/24 - это позволяет уменьшить КНИ и ослабить 5, 7, 23 и 25-ю гармоники. Гармонический состав получаемого при этом 4-ступенчатого выходного напряжения представлен в таблице 2.
Таблица 2.
Коэффициент нелинейных искажений выходного напряжения составляет при этом 9.1%. Как видно из табл.2, если на выходе преобразователя для дальнейшего улучшения качества выходного напряжения понадобится установка фильтра, то он будет рассчитан на частоту 9-й гармоники, а не 5-й, как у прототипа. Кроме того, заметим, что для заявляемого инвертора ни одна из высших гармоник не превышает 3 %-го содержания от основной, тогда как у прототипа содержание 5-й, 23- и 25-й гармоник составляет более 4%.
Таким образом, технический эффект от использования предлагаемого устройства заключается в том, что заявляемый преобразователь обеспечивает возможность функционирования на активно-индуктивнзто нагрузку с квазисинусоидальным 4-ступенчатым выходным напряжением улз шенной формы. Заявляемый инвертор позволяет уменьшить КНИ и ослабить 5, 7, 23 и 25-ю гармоники в кривой выходного напряжения, содержание же остальных высших гармоник не превышает 3% от основной. Кроме того, в отличие от прототипа предлагаемое устройство содержит в два раза меньше управляемых вентилей.
Список используемых источников:
1.Умаров Б.У. и др. Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное.// АС № 1 387 149 А1, кл.Н02М 7/48, 1988, бюл.№13.
2.Шрейпер Р.Т. Способ бестрансформаторного статического преобразования постоянного тока в переменный.//АС СССР № 165816, 1964,бюл.№20.
З.Мыцык Г.С. и др. Способ преобразования постоянного напряжения в многоступенчатое переменное.// АС № SU 1 046 876 А, КЛ.Н02М 7/48, 1983, бюл. №37. Первый проректор профессор: Авторы:
/ /yyjx, Атоян В.Р. Голембиовский Ю.М. Колдаев Р. В.