ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ СО СГЛАЖИВАЮЩЕЙ ЦЕПЬЮ
VOLTAGE INVERTER WITH A SMOOTHING CIRCUIT

Предложение относится к электротехнике и используется в преобразователях частоты.
Широко известный /1/ инвертор напряжения, содержащий одно или несколько плеч, составленных из двух последовательно включенных между полюсами источника запираемых вентилей, шунтированных обратными диодами и конденсаторами. Недостаток такого резонансного инвертора состоит в относительно низкой надежности, вызванной большими пиками токов в вентилях и их увеличенном нагреве.
Наиболее близким по технической сути и достигаемым результатам является инвертор /2/ напряжения со сглаживающей цепью, содержащий одно или несколько плеч, составленных из двух последовательно включенных между полюсами источника запираемых вентилей, шунтированных обратными диодами, двух конденсаторов, каждый из которых одним выводом подключен к разным полюсам источника, резистора присоединенного к выходу инвертора. Имеется также и второй резистор включенный аналогично. Недостаток устройства состоит в сложности, обусловленной большим количеством резисторов. Техническим результатом предложения является упрощение. Технический результат достигается за счет того, что вторые выводы резистора и двух конденсаторов соединены вместе.
На чертеже фиг. 1 представлена схема инвертора напряжения со сглаживающей цепью. К источнику 1 постоянного тока присоединены два идентичных полумостовых блока 2 и 3 инвертора. Блок 2 раскрыт подробно. Блоки содержат последовательно включенные между полюсами запираемые вентили 4,5, шунтированные встречными диодами 6 и 7. Конденсаторы 8 и 9 также включены последовательно между полюсами и их средняя (общая) точка через резистор 10 соединена с общей точкой вентилей 4, 5, которая являясь выходом инвертора, присоединена к нагрузке 11, которая преимущественно имеет индуктивный характер.. Имеется блок управления 12, подающий управляющие сигналы на вентили 4, 5 блоков 2 и 3.
Инвертор работает следующим образом. Он преобразует энергию постоянного тока источника 1 в переменный ток регулируемой частоты и величины напряжения. С этой целью блок 12 управления известным образом подает на вентили 4, 5 блоков 2 и 3 управляющие сигналы. В соответствии с этими сигналами вентили 4,5 включаются и выключаются. Эти процессы переключения вентилей вызывают перенапряжения, которые смягчаются конденсаторами 8,9 совместно с резистором 10. Однако основная задача этих цепочек состоит в другом - в фильтрации выходного напряжения (на нагрузке 11). Особенно такая фильтрация полезна в моменты формирования низких значений напряжения - при переходе огибающей выходного напряжения через нуль от одной полярности до другой. Так как для формирования близкой к синусоиде форме выходного напряжения используется метод широтно-импульсной модуляции, то в моменты перехода огибающей напряжения через ноль, импульсы напряжения становятся очень короткими, а паузы - длительными. В результате в выходном напряжении возникают паузы так называемого мертвого времени. Известный метод борьбы с таким эффектом состоит в слежении за знаком выходного тока и управлении широтно-импульсной модуляцией по результатам этого слежения. Однако такой способ усложняет высоковольтный инвертор. Конденсаторы 8,9, будучи заряжены, заполняют эти паузы напряжения. При этом по сравнению с прототипом уменьшается количество резисторов, что упрощает установку и повышает ее надежность.
Источники информации
1. Патент РФ на полезную модель №5296RU. МКИ Н02Н 7/122.
2. Овчинников И.Е. Вентильные электрические двигатели и приводы на их основе. СПб., Корона-век, 2007. с. 96, рис. 3.6.