В данном случае рассматриваются транзисторные преобразователи постоянного напряжения в переменное, обычно называемые инверторами или DC-AC преобразователями. В настоящее время разработаны различные классы инверторов, как одно, так и многофазных, принципов получения выходного напряжения близкого к синусоидальному, а также регулирования уровня выходного напряжение.
На рисунке 4.1 представлен однофазный двухтактный инвертор, где в качестве коммутирующих ключей использованы транзисторы Т1– Т4, управляемые от блока управления БУ.
Принцип действия такого однофазного инвертора заключается в следующем. Пусть транзисторы Т1 и Т4 открыты в момент времени t = 0, а Т2 и Т3 заперты (открытые и закрывание транзисторов обеспечивается БУ), тогда от источника постоянного тока потечет ток через транзистор Т1,резистор Rн и Т4. Через времени t = t1 = Т/2(Т – период выходного напряжения), которая определяет частоту переменного напряжения, закрываются транзисторыТ1 и Т4и открываются Т2 и Т3.При этомток постоянного напряжения будет протекать через транзистор Т2 резистор Rн в обратном направлении и транзистор Т3. Далее через времени t = t2 = Т/2закрываются транзисторыТ2 и Т3и открываютсяТ1 и Т4.Тогда частотавыходного напряжения на нагрузке будет равна
. (4.1)
Рисунок 4.1 – Однофазная мостовая схема инвертора
Кривая выходного напряжения вышеуказанного инвертора показана на рисунок 4.2. Кривая выходного напряжения 1имеетместо при идеальном случае, когда чисто активной нагрузке. При активно - индуктивной нагрузке кривая выходного напряжения 2имеет искаженный вид и существенно отличается от синусоиды. Однако гармонический состав напряжения в преобразователе можно улучшить с применением фильтров.
Рисунок 4.2 – Кривая выходного напряжения
На рисунке 4.3 представлена полумостовая схема инвертора с конденсаторами, где в качестве коммутирующих ключей использованы два транзистора Т1 и Т2, управляемые от блока управления БУ и два конденсатора С1и С2.
Рисунок 4.3 – Однофазный полумостовая схема инвертора с конденсаторами
Принцип действия такого однофазного полумостового инвертора с конденсаторами заключается в следующем. В исходном состоянии транзисторы Т1и Т2 закрыты при этом конденсаторы С1и С2будутзаряжены до некоторого значения напряжения. Если теперь транзистор Т1открыт, а Т2 закрыт (открытые и закрывание транзисторов обеспечивается БУ), то конденсатор С1разрежается через нагрузку Rн , т. е. ток потечет ток через транзистор Т1и резистор Rн. Через времени t = t1 = Т/2(Т – период выходного напряжения), которая определяет частоту переменного напряжения, закрывается транзисторТ1 и открывается Т2.При этомконденсатор С2 будет разрежаться через нагрузку Rн и ток через Rн потечет в обратном направлении. В это же время разраженный конденсатор С1будет заряжаться от источника постоянного тока. Через времени t = t2 = Т/2закрывается транзисторТ2 и открываетсяТ1цикл продолжится.
Кривая выходного напряжения однофазного полумостового инвертора показана на рисунок 4.4. Если конденсаторы С1и С2 имели бы бесконечную большую емкость , то кривая выходного напряжения имела бы прямоугольную форму. Из-за снижения напряжения на конденсаторе при его разряде форма кривой выходного напряжения отличается от прямоугольной.
На рисунке 4.5 представлена схема инвертора с нулем, где в качестве коммутирующих ключей использованы два управляемого транзистора Т1и Т2 а также трансформатор с нулевым выводом. Один транзистор Т1включенпоследовательноспервой половинойпервичной обмотки w1 трансформатора, а второй транзистор Т2 –к второй половинеw11 трансформатора.
Принцип действия такого инвертора с нулом заключается в следующем. Пусть транзисторы Т1 открыт в момент времени t = 0, а Т2 закрыт, тогда от источника постоянного тока потечет ток через транзистор Т1 и первую половинупервичной обмотки w1, трансформатора. Через времени t = t1 = Т/2(Т – период выходного напряжения), которая определяет частоту переменного напряжения, закрывается транзисторТ1. При этом в сердечнике трансформатора создается переменный магнитный поток, который наводит во второй обмотке w2 напряжение прямоугольной формы положительного знака. Если теперь в этот же момент времени открытТ2 , то постоянный ток потечет через транзистор Т2 и вторую половинупервичной обмотки w11 трансформатора, а через времени t = t2 = Т/2закрыть транзисторТ2, то в сердечнике трансформатора создается переменный магнитный поток, который наводит во второй обмотке w2 напряжение прямоугольной формы отрицательного знака.
Таким образом, при поочередной через полупериод коммутации транзисторов Т1 и Т2напряжениеисточника постоянного тока Uвх будет прикладываться попеременно то к одной, то к другой половинепервичной обмотки (w1, w11 )трансформатора, создавая в его сердечнике переменный магнитный поток, который наводит во второй обмотке w2 переменное напряжение прямоугольной формы.
. (4.1)
