Стабилизированный инвертор со ступенчатым выходным напряжением

о п н с а.й.й".к ИЗОБРЕТЕН Ия Соказ СоеетскикСоцивлистичвскикРеспублик и)790083 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 6) Дополнительное к вил 22) Заявлено 06,03.78 956 5 т)М 02 М 1/12 02 М 7/53 рисоединением заяв Государственный комите(23) Приоритет Опубликовано 2 но делам изобретений н открытийДата опубликования описания 25. 12.8 Авторзобретени Н. И. Дупл(71) Заявител Рязанск итут иотехнически(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИНВЕРТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ ие которыми осуравл ощью нескольких компаичный уровень сраих разл3,отказе какой-либо ячейкипуск работы соответствуюра, и форма кривой выход- существенно искажается работоспособность инверения - повышение надежда в работу резервных ения формы выходного пряже усложнен Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания аппаратуры переменным и постоянным током,и может быть использовано при разработке вторичных источников питания,Известен инвертор со стабилизирован 5ным выходным напряжением ступенчатойсинусоидальной формы, получаемым засчет электрического суммирования выходных напряжений ряда инверторных ячеек,1 Оимеющих фазореверсирующие блоки управления, содержащие задающий генераторэталонного напряжения и схему сравнениявыпрямленных напряжений каждой ячейкис эталонным напряжением задающего гене-,ратора 1.Недостаток устрйства - большое количество связей между выходом и входомкаждой ячейки, что приводит к июсистемы управления.Известны инверторы со ступенчатойаппроксимирующей синусоиду формой выходного напряжения, содержащие несколько инверторных ячеек, выходы которых суммируются, а ществляется с п раторов, имеющбатывания 2Однако при происходит про щего компарато ного напряжения т,е. нормальная тора нарушаетсяЦель изобрет ности путем вво ячеек без искаж Зга цель достигается тем, что в стабилизированном инверторе со ступенчатым выходным напряжением заданной формы, содержащем 8 основных и резервных инверторных ячеек, соединенных по входу параллельно, а по выходу - последовательно, и подключенных по цепи управления к соответствующему выходу коммутатора, имеющего К объединенных по входу компараторов с различными уровнями сраба79008 тывания и сравнивающий усилитель, одинвход которого соединен с генераторомэталонного напряжения заданной формы,а другой вход подключен:к выходу инвертора, введены релейный пороговый элемент и интегрирующий конденсатор, Релейный пороговый элемент включен между выходом сравнивающего усилителяи входом компараторов, а параллельноэтому входу включен интегрирующий кон- Иденсатор.На фиг.1 показана структурная схемастабилизированного инвертора; на фиг.2;характеристика напряжения релейного порогового элемента; на фиг.3 - схема ре- )5лейного порогового элемента; на фиг.4 -диаграммы напряжений.Инвертор содержит ряд инверторныхячеек 1 с выходными трансформаторами 2,,входы которых подключены к общему источнику питания с напряжением Оп, авыходы соединены последовательно и подключены к выходным выводам инвертора, на которых формируется ступенчатоенапряжение 0 заданной, например синусоидальной формы. Ячейки управляютсяот коммутатора 3, содержащего ряд(по числу ячеек) компараторов 4, имеющих разные уровни срабатывания, Входыкомпараторов объединены. 30С выходными выводами инвертора соединен один вход сравнивающего усилителя5, другой вход которого соединен с генератором 6 эталонного напряжения заданнойформы, а выход соединен со входом компараторов 4 через релейный пороговыйэлемент 7, Параллельно обьединенномувходу компараторов 4 включен интегрирующий конденсатор 8.Работа инвертора протекает следующим щобразом,Пусть в начальный момент времени о(фиг.4 а) увеличивается напряжение О,полуволны синусоиды генератора 6, а выходное напряжение Он преобразователяравно нулю, Тогда на входе релейногоэлемента 7 со временем нарастаетнапряжение рассогласования 05=(Ь н Бнапряжение на выходе усилителя 5. В момент временинапряжение достигаетпорогового значения О Пор для релейного элемента 7, имеющего характеристику,изображенную на фиг,2. Релейный элементсрабатывает и на его выходе появляетсяположительное напряжение, которое обес 55печивает интенсивный заряд конденсатора8, Увеличение напряжения на конденсаторе приводит к тому, что через некоторыйпромежуток времени (единицы микросе 34кунд) срабатывает компаратор 4 коммутатора 3, обеспечивая включение первой инверторной ячейки 1. На выходе ячейкипоявляется напряжение, формирующее первую ступень выходного напряжения.Так начинается процесс формированиявозрастающего фронта полуволны выходного напряжения Ц . Включение первойячейки приводит к тому, что напряжениерассогласования 0 скачкообразно уменьшается (фиг,4 а), а релейный элемент 7возвращается в нейтральное состояние(фиг,2), при этом на конденсаторе 8 запоминается напряжение, соответствующееуровню срабатывания коммутатора 3 попервому выходу.Дальнейший рост опорного напряжения0 приводит к увеличению напряжениярассогласования Ц и новому срабатыванию реле 7. Напряжение на конденсаторе8 увеличивается до второго уровня срабатывания коммутатора 3, при этом споследнего поступает сигнал на включение второй ячейки. Подключается в работу вторая инверторная ячейка 1, увеличивается выходное напряжение О , уменьшается 0 и переходит в нейтральноесостояние релейный элемент 7. На конденсаторе 8 запоминается напряжение, соответствующее уровню срабатывания коммутатора 3 по первым двум выходам.Таким образом формируется возрастающий фронт полуволны выходного напряжения.В момент времени . (фиг.2) напряжение Ц становится равнйм опорному напряжению Оь, поэтому реле 7 срабатывает в обратную сторону (фиг. 2). Начинается быстрое уменьшение напряженияна конденсаторе 8 вплоть до моментаотключения "лишней" ячейки, что обеспечивается срабатыванием коммутатора 3.Реле 7 переходит в нейтральное состояние, и далее процесс повторяется,Процесс формирования второй полуволнысинусоиды аналогичен.При изменении напряжения пиания 0изменяется только величина напряжениядобавки одной ячейки, логикд же работыпреобразователя остается прежней. Устройство управления всегда переключает столько ячеек, чтобы как можно ближе приблизить величину и форму выходного нанряжения к опорному, Для нормальной работынапряжение добавки одной ячейки дажепри максимальном питающем напряжениименьше порогового напряжения Оо релейного элемента 7,Инвертор при отказе одной или нескольких ячеек работает следующим образом.Пусть, например, в процессе формирова-. ния нарастающего фронта синусоиды отказывает одна из включенных ранее ячеек 1, При этом выходное напряжение уменьшается, а напряжение рассогласования5 с выхода усилителя 5 превышает пороговую величину напряжения Опор релейного элемента 7, который срабатывает в результате чего на интегрирующий конденсатор 8 подается положительное напряжение.Кои 6 денсатор 8 начинает заряжаться с постоянной времени цепи заряда, напряжение ОД на нем возрастает (фиг.4 б). Если отказ ячейки происходит в момент времени Ь 4 то через интервал времени ь. напряжегие 15 на конденсаторе 8 увеличивается настоль ко, что достигает уровня срабатывания очередного компаратора коммутатора 3.Появление сигнала на выходе этого компаратора приводит к включению следующей 20 ячейки 1, а, следовательно, к увеличению напряжения Овина выходе инвертора. Увеличение выходного напряжения вызывает уменьшение напряжения рассогласования 0 до величины, меньшей порогового значе ния релейного элемента 7, Последний переходит в нейтральное состояние, при котором ни заряд, ни разряд интегрирующего конденсатора 8 невозможны. А это обеспечивает постоянное число включенных ячеек 30 (включая ячейку, заменившую неисправную) вплоть до моментавремени, когда напряжение на выходе инвертора вновь не отличается от опорного напряжения 0 на величину большуючем,. 000, Происходит новое з 5 срабатывание реле 7, вновь изменяется напряжение на конденсаторе 8 и вновь подключается или отключается ячейка с тем, чтобы всегда выполнялось равенство напряжений 0 и 0ЩТак как постоянная заряда, (разряда интегрирующего конденсатора Ь в предлагаемой схеме очень мала (порядка нескольких микросекунд), то и замена неисправной ячейки на исправную осуществляется практически мгновенно без ухудшения формы и величины выходного напряжения, Эгим предлагаемый инвертор отличается от известного.Таким образом, предлагаемый инвертор более надежен по сравнению с известным.ф ор мула изобретен ияСтабилизированный инвертор со ступенчатым выходным напряжением заданной формы, содержащий К основных и резервных инверторных ячеек, соединенных по входу параллельно, а по выходу - после- довательно, и подключенных по цепи управления к соответствующему выходу коммутатора, имеющего И объединенных по входу компараторов с различными уровнями срабатывания, и сравнивающий усилитель, один вход которого соединен с генератором эталонного напряжения заданной формы, а другой вход подключен к выходу инвертора, о т л и ч а ю щ и й с а тем, что, с целью повышения надежности путем ввода в работу резервных ячеек без искажения формы выходного напряжения, выход сравнивающего усилителя соединен через введенный релейный пороговый элемент со входом указанных компараторов, параллельно которому включен интегрируют. щий конденсатор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЧо 505104, кл, Н 02 М 7/48, 19712. Патент США М 38200003,кл, 321-5, 1975.3, Методы повышения эффективноститранзисторных преобразовательных схем.Куйбышев, 1976, с, 49,ОДЯИС енто, г ВНИИПО За фипнаи ПП Фи 50154