Инвертор с синусоидальным выходным напряжением

. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоцналмстнческнк(22) Заявлено 17.11.80 (21) 3005627/24-07 с присоединением заявки РЙ Гооударотвкииый комитет СССР оо делам изобретений и открытий(71) Заявител рдена Ленина поим, М, И. Калини градски(54) ИНВЕРТОР С СИНУСОИДАЛЬНЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ о в ривода ег Изобретение относится к электротехнике и может быть использован системах электропитания, электроп автоматики и связи.Известны инверторы, в которых форми руется выходное напряжение в виде ступенчатой кривой, аппроксимирующей сину соиду 1Недостаток таких преобразователей. состоит в том, кго для компенсации боль шого числа гармоник требуется большое количество ячеек, каждая из которых формирует свою ступень выходного напряжегния. Это приводит к увеличению массо- габаритных характеристик и уменьшению надежности преобразователя.Наиболее близким техническим реш нием к изобретению является ключевой генератор синусоидальных колебаний с активной режекцией высших гармоник, В этом генераторе для уменыиения величины гармоник используется компенсационный усилитель, включенный параллельно нагрузке. Ключевой усилитель мощности подклкчен к нагрузке через дроссель. Если фаза и амплитудавыходногонапряжения компенсационного усилителяравны фазе и амплитуде первой гармоникинапряжения на нагрузке, то подключениекомпенсационного усилителя не изменяетрежима работы ключевого усилителя и егопервая гармоника тока замыкается только через нагрузку, Для высших гармониквыходное сопротивление компенсационногоусилителя много меньше сопротивлениянагрузки, поэтому высшие гармоники тока ключевого усилителя протекают нечерез нагрузку, а через шунтирующий еекомпенсационный Усилитель г 2 ,Однако наличие дросселя, включенногомежду ключевым усилителем и нагрузкой,существенно снижает выходную мощностьв нагрузке, т.е, использование таного ге 20 нератора как по напряжению, так и помощности мало.Недостатком устройства является также то, что компенсационный усилительне отдает мощность первой гармоники вНв чертеже приведена схема предлагаемого устройства.Инвертор содержит задающий генератор 1, ключевой усилитель 2, выход которого соединен с нагрузкой 3 через последовательный колебательный контур 4, состоящий из дросселя и конденсатора, компен, сационный усилитель 5, режимный фильтр 55 нагрузку, в тогда, когда амплитуда и фаза нв его выходе равны амплитуде и фазе первой гармоники напряжения на нагрузке создаваемого ключевым усилителем. Однако при работе в диапазоне частот амплитудные и фвзовые соотношения нарушакгся, При этом компенсационный усилитель отдает мощность первой гармоники в нагрузку. КПД компенсационного усилителя существенно мень- о ше КПД ключевого, поскольку первый работает в режиме класса А или В. Следовательно, при работе прототипа в диапазоне частот КПД системы в целом невы- сок. 15Кроме того, напряжение питания и, потребляемая мощность в компенсационном усилителе прототипа велики. Это обусловлено тем, что компенсационный усилитель включен параллельно нагрузке, 20 поэтому напряжение питания компенсационного усилителя для снижения собственных искажений должно быть равным или несколько большим напряжения на нагрузке.Цель изобретения - повышение КЛД и 25 расширение диапазона регулирования частогы.Цель достигается тем, что в инвертор, содержащий задающий генератор, ключевой усилигель мощности, в выходную цепь о которого включен последовательно дроссель и компенсационный линейный усилитель, введены два делителя напряжения, конденсатор фильтра, инвертирующий усилитель, сумматор, режекторный фильтр и вспомогательный последовательный Ь-С контур, причем выход компенсационного усилителя подключен параллельно цепочке, состоящеф из указанного дросселя в включенного последовательно с ним конденсатора, вход компенсационного усилителя через режекторный фильтр подключен к выходу сумматора, один вход которого соединен через первый делитель напряжения с выхо- дом инвертора, и второй вход соединен через последовательно включенные вспомогательный последовательный Ь -С контур, инвертирующий усилитель и второй делитель напряжения с выходом задающего генератора.50 0 16, сумматор 7, один вход которого через делитель напряжения 8, инвертирующий усилитель 9 и вспомогательный последовательный-С контур 10, идентичный последовательному контуру 4, соединен с задающим генератором 1, а второйвход чер,ез делитель напряжения 11 снагрузкой 3, Выход компенсирующегоусилителя 5 подключен параллельно контуру 4.Преобразователь напряжения работаетследующим образом,Сигнал с выхода задающего генератора 1 поступает на вход ключевогоусилителя 2, С выхода ключевого усилителя 2 выходное напряжение знакопеременной прямоугольной формы поступаетна последовательно соединенные нагрузку3 и последовательный контур 4. При отсутствии блока 5 через нагрузку протекает ток высших гармоник ключевого усилителя 2, ослабленный последовательнымрезонансным контуром 4, Для увеличения рабочей полосы частот преобразования и уменьшения массо-габаритных характеристик контуре 4, в следовательно,преобразователя, добротность контурадолжна быть мала. Поэтому фильтрующие свойства такого контура низки ичерез нагрузку протекае.г большая величина тока гармоник, Если амплитуда и фазавыходного напряжения компенсационногоусилителя 5 равны амплитуде и фазе гармоник ключевого усилителя 2, то такоеже напряжение высших гармоник будетнв контуре 4. Поэтому через нагрузкуне протекает ток высших гармоник. Впоследовательном низкодобротном контуре 4, резонансная частота которого равна средней частоте рабочего диапазонапреобразователя, индуктивное сопротивление для первой гармоники компенсируется емкостным сопротивлением, поэтому первая гармоника тока, ключевогоусилителя 2 практически не создает падения напряжения на контуре 4, Следовательно, напряжение первой гармоникинв нагрузке 3 равно нвлряжению первойгармоники ключевого усилителя 2, т.е,использование такого генератора по напряжению и мощности гораздо лучше,чем в прототипе. На последовательном контуре 4 происходит падение напряжения высших гврмоник, т,е. максимальное напряжениенв контуре 4 значительно меньше, чем падение напряжения первой гармоники на нагрузке 3, Поэтому и напряжениеИсточники информации,4 принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР558361, кл. Н 02 М 1/12, 1974.2. Труды Горьковского политехнического института им. А, А. Жданова, т. 29,вып, 7, 1973, с. 18. 5 9516 источника питания компенсационного усилителя 5, подключенного параллельно контуру 4 в предлагаемом устройстве, а следовательно, и потребляемая мошнось компенсационного усилителя 5, значительно меньше, чем в прототипе, где компенсационный усилитель подключается параллельно нагрузке, на которой выделяется большое напряжение первой гармоники,В предлагаемом устройстве первая 1 О гармоника тока протекает через компенсационный усилитель 5 только в том случае, если она имеется на его выходе. Ее устранение на входе компенсационного усилителя 5 при работе преобразо вателя в диапазоне частот осуществляется с помощью режекторного фильтра 6 и сумматора 7, на один вход которого подается напряжение первой и высших гармоник с нагрузки 3 через делитель 11, 20 а на второй первая гармоника с выхода задающего генератора 1 через делитель напряжения 8, инвертирующий усилитель 9 и последовательный контур 10, идентичный контуру 4, Благодаря действию 25 инвертируюшего усилителя 9, изменяк щего полярность входного напряжения, и контура 10 напряжения первой гармоники на входах сумматора 7 противофазны при работе преобразователя в диана- ЗО зоне частот. В режекторном фильтре б происходит дополнительно фильтрация первой гармоники, а благодаря частотным свойствам режекторных фильтров практически не происходит сдвига фаз высших гармоник.Необходимость осуществления филь- трации первой гармоники одновременно с помощью сумматора и режекторного фильтра обусловлена следующим, Поскольку величина первой гармоники в нагрузке практически всегда на несколько порядков превышает высшие гармоники, то необходимую степень подавления первой гармоники только в сумматоре при передаче высших гармоник без значительных искажений не удается. Поэтому необходимо осуществлять дополнительную фильтрацию с помощью режекторного фильтра 6, который осуществляет фильтрвцию первой гармоники и не производит сдвига фаз высших гармоник. В свою очередьподавление первой гармоники только спомошью режекторного фильтра при работе преобразователя в диапазоне частот невозможно, поскольку требуетсяфильтрация первой гармоники на несколько порядков, что приведет к резкому,уменьшению полосы пропускания режекторного фильтра и к сужению диапазонаизменения частоты. Формула изобретения Инвертор с .синусоидвльным выходным напряжением, содержащий задающий генератор, ключевой усилитель мощности, в выходную цепь которого включен последовательно дроссель и компенсационный линейный усилитель, о т л и ч в юш и й с я тем, что, с целью повышения КПД и расширения диапазона регулирования частоты, в него введены два делителя напряжения, конденсатор, фильтра, инвертируюший усилитель, сумматор, режекторный фильтр и вспомогательный последовательный Ь-С контур, причем выход компенсационного усилителя подключен параллельно цепочке, состоящей из указанного дросселя и включенного последовательно с ним конденсатора, вход компенсационного усилителя через режекторный фильтр подключен к выходу сумматора, один вход которого соединен через первый делитель напряжения с выходом инвертора, а вторбй вход соединен через последовательно включейные вспЬмогательный Ь-С контур, инвертируюший усилитель и второй делитель напряжения с выходом задающего генератора.аказ 596 илил ПП 11 "Патецтф, г, Ужгород, ул. Г 1 роектн 8/71 Тираж 721 БНИИЛИ Государственного комит по делам изобретений и отк