Транзисторный инвертор напряжения, страница 2

Наиболее простой способ такого регулирования –смещение по фазе кривой напряжения управления транзисторов Т1 и Т4 Uбэ1=-Uбэ4 относительно кривой напряжения управления транзисторами Т2 и Т3 Uбэ2=-Uбэ3.

Временные диаграммы инвертора напряжения в общем случае угла сдвига фаз l между кривыми напряжения управления Uбэ1=-Uбэ4 и Uбэ2=-Uбэ3 приведены на рис. 3. В интервале времени J0J1 длительностью l напряжение на базах транзисторов Т2 и Т4 положительно, а на базах транзисторов Т1 и Т3 – отрицательно, и по этому транзисторы Т1 и Т3 заперты; проводящими являются плечи моста, обозначенные четными номерами. В той части интервала, когда ток нагрузки i течет в правом по схеме направлении, проводят транзисторы Т2 и Т4, а когда направление тока i противоположно, проводят диоды Д2 и Д4. В течение всего интервала проводимости четных плеч моста J0J1 к нагрузке приложено напряжение источника питания Ud, причем левый по схеме зажим нагрузки имеет положительный потенциал.

В промежутке времени J1J2 длительностью p-l положительными являются напряжения на базах транзисторов Т2 и Т1, находящихся в верхних по схеме плечах моста, и отрицательными – напряжения на базах транзисторов Т3 и Т4 в нижних плечах. Поэтому нижние плечи моста заперты, вследствии чего к нагрузке не прикладывается напряжение питания. Ток нагрузки i, протекающий за счет энергии, запасенной в индуктивности Lн, замыкается при этом через верхние плечи моста (в одном из плеч ток течет через диод, а в другом через транзистор). Выходное напряжение инвертора равняется в данном интервале времени суммарному прямому падению напряжения в открытых плечах моста, которое при принятых допущениях равняется нулю.

В интервале J2J3 длительностью l напряжение на базах транзисторов Т1 И Т3 положительно, а на базах транзисторов Т2 и Т4 отрицательно, т.е. нечетные плечи моста открыты, а четные закрыты, и поэтому к нагрузке опять приложено напряжение питания Ud, причем ее левый по схеме зажим имеет теперь отрицательный потегнциал.

В интервале J3J4 длительностью p-l открыты нижние плечи моста, через которые замыкается цепь тока нагрузки. Верхние плечи моста при этом заперты, и выходное напряжение инвертора практически равняется нулю.

Таким образом, при рассматриваемом способе регулирования импульсы выходного напряжения инвертора u  сохраняют прямоугольную форму, однако меняется их длительность, которая равняется углу сдвига фаз l между кривыми напряжения управления Uбэ1=-Uбэ4 и Uбэ2=-Uбэ3. Основной недостаток способа заключается во влиянии угла l на состав относительно низкочастотных гармониккривой выходного напряжения, что затрудняет задачу их фильтрации.

Указанного недостатка практически лишен способ регулирования выходного напряжения, заключающийся в периодическом подключении и отключении источника питания Ud с частотой ¦, значительно превышающей рабочую частоту инвертора ¦. Отключение осуществляется одновременным запиранием транзисторов верхних или нижних плеч моста. При этом ток нагрузки замыкается через другие два плеча и поэтому сохраняют непрерывность.

При данном способе регулирования кривая выходного напряжения инвертора U состоит из «пакетов» относительно высокочастотных импульсов (рис. 4). Длительность каждого пакета в однофазном инверторе равняется половине периода рабочей частоты Т/2, где Т=1/¦, Т=1/¦ - период повторения высокочастотных импульсов, а t - их длительность. Изменяя скважность высокочастотных импульсов t/Т, т.е. осуществляя широтно-импульсную модуляцию выходного напряжения на несущей частоте ¦, мы тем самым регулируем действующее значение выходного напряжения.

Спектр высших гармонических выходного напряжения при таком регулировании, естественно, изменяется, но это происходит за счет составляющих, частоты которых не ниже частоты следования высокочастотных импульсов ¦. При ¦/¦>8...16 спектр гармонических составляющих низкого порядка (третьего, пятого, седьмого) от скважности высокочастотных импульсов не зависит, и поэтому облегчаются требования к выходному фильтру.

За счет усложнения системы управления инвертором может быть обеспечена модуляция длительности высокочастотных импульсов выходного напряжения по синусоидальному закону. Тем самым удается исключить из кривой выходного напряжения высшие гармонические составляющие низкого порядка, что позволяет сильно упростить выходной фильтр и дает возможность значительно сократить его массо-габаритные показатели.

Необходимо иметь ввиду, что применение широтно-импульсной модуляции на несущей частоте приводит к значительному увеличению потерь переключения в транзисторах. В этом заключается основной недостаток данного способа регулирования выходного напряжения.