Регулируемый инвертор

(51)4 Н 02 М 7/5395 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТ(56) Авторское свидетельство СССР Ф 972650, кл. Н 02 М 7/48, 1982.Авторское свидетельство СССР Р 1024942, кл. С 06 С 7/26, 1983. (54)(57) 1. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий и инверторных ячеек, первичная обмотка выходного трансформа.тора каждой из которых имеет промежуточные отводы, к которым подключены через защитные диоды силовые ключи, а выходные обмотки всех ячеек соединены последовательно между собой и выходными выводами инвертора, и цифровой блок управления, состоящий из задающего генератора, делителя частоты и программируемого блока памяти, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования путем программного управления амплитудой выходного напряже 1182617 ния, в цифровой блок управления введены входной регистр, преобразователь кодов, логические схемы И и усилитель-дешифратор, причем выходы регистра подключены к адресным входам преобразователя кодов, выход которого подключен к первым входам схем И, выходы которых подключены к входам усилителя-дешифратора, к выходу которого подключены цепи баз транзисторов и инверторных ячеек, а к вторым входам схем И - выход делителя частоты.2. Инвертор по и. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что выходные обмот ки инверторных ячеек выполнены в виде двух групп и соединены последовательно между собой, образуя промежуточные отводы, к которым подключены первые силовые выводы ключей перемен ного тока, вторые силовые выводы ко торых объединены, а к управляющим вы водам ключей подключены выходы указанного блока памяти, к адресным входам которого подключены выходы делителя частоты.1 826Изобретение относится к электро-технике и может быть использовано всистемах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное. 5Цель изобретения - повышение точности регулирования путем программного управления амплитудой выходного напряжения.ОНа чертеже показана функциональная схема устройства.Схема содержит входной регистр 1 с многоразрядным двоичным входом, С выхода регистра сигнал в параллель 15 ном двоичном коде поступает на вход преобразователя 2 кодов, в котором входной код преобразуется и другую группу двоичных сигналов для управления логическими схемами И (3 -3). На н горой вход схем И подается од -20 на иэ фаз прямоугольных импульсов.Выходные сигналы схем И усиливаются и дешфрруются (распределяются) посредством усилителя-дешифратора 4 и25 поступают ца упранляощие входы иннерторцых ячеек 5 -5 . Иннерторные ячейки содержат выходные трансформаторы 6 с-отводап первичной обмотки и и -парами вторичных обмоток, транзисторы 7. -7, одного такта и транзисторы 8- 8, другого такта, защитные диоды 9.-9;, диоды 10-102 пропуска обратного тока. Ключ 11 постоянного тока через ныпрямительный мост 12 подключен к обмотке 13, Первичная 35 обмотка 14 имеет отводы. Вторичные обмотки первой группы 15 -15 и 16- 16 н второй группы 17 - 17 и 18-18 через ключи 19-24 переменного тока соединены с нагрузкой 25. Задающий 0 генератор 26 через делитель 27 частоты с двумя группами выходных сигналов и блок 28 памяти соединен с цепями управления ключей переменноготока. 45Регулируемьп инвертор в режиме регулирования переменного прямоугольного напряжения работает следующим образом.Входной код управления запоминается во входном регистре 1 и поступает.на адресный вход преобразователя 2 кодов, в качестве которого может быть использовано постоянно программируемое запоминающее устройство. 55 Сигнал с преобразователя кодов управляет работой схем И (3-3), на которые подаются сигналы из фаз за 17пускающих иннерторы импульсон (ся-б).На каждый из транзисторов 7 -7Э8 -8, иннерторных ячеек подключеночерез согласующий усилитель 4 по днесхемы И, что позволяет в зависимости от выходного кода преобразонателя2 изменять фазу запускающих импульсов на одной из пар транзисторов7 -8 72 -82, 7-8, при запирации остальных трацзисторон,В зависимости от выбора той илииной лары транзисторов, на которыеподается сигнал запуска, изменяетсяколичество включенных витков первичной обмотки 13, что приводит к изменению выходного напряжения на обмотках 15-18. При изменении полярностиимпульсов запуска путем подачи управляющего сигнала от преобразователя 2 на смежные схемы И, подключенные к тем же базамтранзисторов,изменяется полярность напряжения навыходных обмотках. Таким образом,выходной код преобразователя 2 управляет уровнем и знаком напряжения цавыходных обмотках иннерторцых ячеек,причем напряжение, равное нулю формируется путем подачи отпирающего сигнала ца транзистор 11, который черездиодный мост 12 шуцтирует обмотку 14при запертых остальных транзисторах7 - 7;, 8 -8;, При последовательномсоединснии одноименных выходных обмоток, например, 15, 15 - 15 , на ихвыходе (точки М) получают перемен -ное прямоугольное напряжение, регули.руемое от нуля до величины цифровойемкости ицнертора, с дискретностьюпо десятичной системе счисления, Цифровая емкость, или максимальное числеуровней, которое может быть синтезировано в цифровом инверторе, определяется количеством транзисторов н иннерторной ячейке 2.+ - основаниемсемиричной системы счисления и количеством ицверторных ячеек р - разрядностью ицнертора.В предлагаемом ицверторе каждая из ицнерторных ячеек 5-5 реализует один разряд системы счисления,Таким образом, если использовать семиричный код для построения цифрового инвертора, состоящего из последовательно соединенных в= + 1.ицверторных ячеек 5, , 5 , необходимо1 побеспечить соотношение выходных сигцалов между соседними иннерторцыми ячейками 5 , 5;, (при одном и том35 Допустим, необходимо сформировать уровень выходного сигнала равный 161 е, где е- уровень напряжения, соответствующий единицеОВыф щде5Число 161 е можно представить в следующем виде:161 е= е(3 7 +2 7+О 7 ), код 320.Для реализации этого числа при 45 условии синфазной подачи импульсов запуска на одноименные транзисторы всех инверторных ячеек необходимо подать запускающие импульсы на транзисторы 75 и 8 (число 147) старше го разряда (инверторная ячейка 5 з), на транзисторы 72 и 82 инверторной ячейки 52 (число "14") и ключ 11 (число "О") инверторной ячейки 5Использованием более высокого ос нования системы счисления нежели двоичное или троичное удается значительно упростить устройство в целом. Со 40 же числе кода для каждого разряда) равное семи. Каждая иэ инверторных ячеек 5 , , 5 должна обеспечи 1 фВвать семь уровней сигнала, относящих. ся между собой как числа натурального ряда: О, + 1, +2, +3.Коэффициенты передачи инверторных ячеек 5 , , 5 соотносятся между1собой по закону геометрической прогрессии со знаменателем, равным 2+ 1 О +1, где- количество отводов в каждой половине первичной обмотки 13. Наибольший коэффициент передачи инвертора по напряжению соответствует включению ключей 7 -8. 15Следующий уровень, меньший на единицу, обеспечивается включением ключей 7 и 8 и т,д. Наименьшему уровню, равному единице, соответствует включение только ключей 7; и 8,. Уровень равный нулю обеспечивается включением шунтирующего ключа 11.Например, для обеспечения заданной точности формирования переменного напряжения достаточно использовать инвертор из трех инверторных ячеек 5, 52, 5 (=3) с тремя отводами .(1 =3) и с семиричной системой счисления (основание системы Р=7). При этом р максимальная цифровая емкость генератора равна вокупность инверторных ячеек, узлов 1, 2, 3 и 4 представляют собой синтезатор амплитуды переменного прямоугольного сигнала.Дополнительные обмотки 16 -18 и ключи 19-24 используются для синтеза переменного функционального напряжения, например, синусоидального, треугольного, трапецеидального и т.д. При этом устройство работает следующим образом.В схему управления вводится синтезатор формы, состоящий из двух групп по 1 вторичных обмоток в каждой инверторной ячейке. При этом обмотки, принадлежащие одной группе и одной инверторной ячейке, содержат одинаковое количество витков; обмотки принадлежащие одной группе, но разным инверторным ячейкам, отличаются по количеству витков в Р раз, где Р - основание системы счисления синтезатора амплитуды.Каждая группа обмоток делится на две равные подгруппы: одноименные обмотки в каждой инверторной ячейке, принадлежащие одной подгруппе, соединяются между собой последовательно, образуя промежуточные отводы, а затем обе подгруппы соединяются между собой согласно, образуя средний отвод. К крайним, промежуточным и среднему отводам подключаются ключи переменного тока. Соотношение витков в каждой инверторной ячейке между обмотками разных групп равно основанию системы счисления, выбранного для синтезатора формы. Уровень амплитуды переменного фуокционального напряжения задается, как и прежде, входным кодом управления, а необходимая форма напряжения синтезируется путем вариации последовательности коммутации ключей 19- 24 от вторичных обмоток инверторных ячеек. При этом используется ступенчатая аппроксимация необходимой формы кривой напряжения. В основе синтеза необходимого текущего уровня напряжения в любой момент времени периода выходного сигнала лежит использование также нечетной семиричной системы счисления, но в данном случае элементами счисления являются отдельные обмотки 15 -18 а разря фдами - группы последовательно соединенных обмоток.11826 17бг Ег П Щр (Ьв Ь О Зи ВНИИПИ Заказ 6117/53 Тираж 645 Подписное. Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул, Проектная,Рассмотрим для простоты вариант троичной двух, азрядной системы для синтеза формы выходного сигнала. Пер вый разряд системы представлен группой обмоток 15, и 16,. Одноименные обмотки 15 соединены между собой последовательно для всех инверторных ячеек, образуя первую подгруппу.Также соединены и обмотки 16, образуя 10 вторую подгруппу обмоток. Две подгруппы обмоток соединены согласно между собой и в точку соединения подключен ключ 23 переменного тока, а к крайним выводам группы обмоток - 15 ключи 19 и 20. Полученная группа обмоток и ключи 19, 20 и 23 образуют один разряд счисления. Аналогичным образом выполнен и второй разряд: группа обмоток 17;, 18; и ключи 21, 20 22 и 24. Соотношение витков в обмотках для двух разрядов 15-16 и 17-18 между собой равно основанию системы счисления (в данном случае равно 3). Нагрузка включена между нулевыми ключами 23 и 24, когда они включены, напряжение на нагрузке равно нулю.Работа инвертора в данном режиме проходит следующим образом.Пусть ключ 24 замкнут, тогда при 30 замыкании ключа 19 на нагрузке Формируется уровень сигнала Е, где Енаименьший уровень, определяемыйвходным кодом на регистре 1, Прираэмыкании ключа 19 и замыкании ключа 20 формируется уровень переменного напряжения Е противоположной полярности. Аналогично, замкнув ключ23 (разомкнув 24) и коммутируя ключами 21 или 22, получают уровни 3 Еили -3 Е . Варьируя сочетанием включенных ключей, можно получить уровниот - 14 Е до 14 Е, Используя большееколичество обмоток в каждом из разрядов, можно увеличить основаниесистемы, а следовательно, цифровуюемкость синтезатора Формы, что позволит с большей точностью синтезировать функциональный сигнал, Выборнеобходимого алгоритма включенияключей синтезатора Формы (19-24)в каждый дискретный момент временив течение периода выходного сигналаосуществляется блоком 28 памяти, который заранее программнруется подзаданную Форму. Считывание информации из блока памяти происходит подвоздействием входного кода, поступающего с второго выхода делителя 27частоты, запускаемого задающим генератором 26,