Інвертор або перетворювач частоти, показаний на ріс.4.19 демонструє, чого можна досягти застосовуючи сучасні потужні транзистори і новітні схемні рішення. Ця схема є інвертор з зовнішнім збудженням; постійна напруга, утворене шляхом випрямлення змінної напруги мережі, використовується для формування трифазного напруги з частотою, яка визначається логічною схемою. Інвертор може працювати як від однофазної, так і від трифазної мережі з напругою як 120 В, так і 208 В. Більше того, частота мережі може змінюватися від 47 до 1250 Гц. Частота вихідного трифазного напруги може змінюватися від 380 до 1250 Гц незалежно від частоти вхідної напруги. Вихідна напруга може бути або 120, або 208 В. Форма вихідної напруги ступінчаста і наближається до синусоїдальної, а зовсім НЕ меандр.

Цей инвертор може використовуватися для 400 Гц електроживлення літака, або для імітації в лабораторії електричної мережі літака. Він може використовуватися для живлення асинхронного електродвигуна зі змінною швидкістю, але в цьому випадку необхідно передбачити зміну напруги на двигуні прямо пропорційне частоті. Тобто на двигун, що працює при напрузі 110 В і частоті 400 Гц, необхідно подавати 220 В при подвоєною частотою 800 Гц. Якщо інвертор використовується для електроживлення двигунів, необхідно передбачити умови пуску таким чином, щоб він не піддавався надмірним перевантаженням при великих пускових токах.

Для зручності схема інвертора розбита на три частини. На рис. 4.19 показані вихідні каскади. Сигнали збудження для них надходять зі схеми, що складається з перебудовується генератора і шестікаскадного кільцевого лічильника (рис. 4.20) і блоку матрицирования та управління (рис. 4.21). Схеми на рис. 4.20 і 4.21 становлять логічну схему інвертора. Номінали компонент вказані на схемах, а інформація по конструкції трансформаторів дана в таблиці 4.4.

Рис. 4.19. Вихідні каскади 750-Вт трифазного інвертора. RCA Solid State Div.

Рис. 4.20. Перебудовуються генератор і шестікаскадний кільцевої лічильник. RCA Solid State Div.

Рис. 4.21. Матриця діодів і драйвер 750 Вт інвертора.

RCA Solid State Div.

Схема на рис 4.19 включає випрямляч напруги мережі, перемикаючі транзистори, вхідні трансформатори (71, 72 і 73) і вихідний

трансформатор (73). З огляду на те, що вихідна ланцюг трифазна, основна проблема полягає в формуванні сигналів необхідної форми на вхідних трансформаторах. Логічні елементи, необхідні для виконання цієї мети, будуть розглянуті в наступних абзацах. Зауважимо, що виконані необхідні умови для роботи як від трифазної, так і від однофазної мережі. Ємність фільтруючого конденсатора 11000 мкФ достатня для роботи при будь-якому варіанті.

Логічна частина схеми починається з перебудовується генератора на одноперехідному транзисторі Q2 (рис. 4.20). Змінний резистор з опором 75 кОм в ешптерной ланцюга дозволяє перебудовувати частоту вихідного сигналу інвертора в діапазоні від 380 до 1250 Гц. На транзисторі 27V3053 (Q3) сформований буферний каскад. Подальша матриця транзисторів є шестікаскадний кільцевої лічильник. Вихідні імпульси кільцевого лічильника з’являються на висновках з 1 по 6.

Обидві частини логічної схеми і та, що показана на рис. 4.21, отримують живлення від невеликого стабілізованого блоку живлення, що включає трансформатор Г4, транзистор 27V2102 (01), що стабілізує напругу, та ряд інших компонент. Діапазон частот мережі, в якому може працювати інвертор, значною мірою обмежується невеликим трансформатором Т4.

Частина логічної схеми, показана на рис. 4.21, містить матрицю діодів, пару транзисторів 2УУ3053 в якості драйверів для кожної з трьох фаз і первинні обмотки вхідних трансформаторів 71, 72 і 73 (кожен з цих трансформаторів має по дві вторинні обмотки, як показано на рис. 4.19). Призначення матриці діодів полягає в тому, щоб розподілити на керуючі каскади вхідну послідовність імпульсів таким чином, щоб сформувати послідовність трифазних імпульсів на вхідних трансформаторах (71, 72 і 73).

Інформація про трансформаторах дана в таблиці 4.4. Надзвичайно важлива полярність або фазування обмоток вхідних і вихідного трансформаторів, тому слід дотримуватися порядку включення, позначений точками на рис. 4.19 і 4.21. Позначення обмоток можна легко переплутати під час намотування, тому настійно рекомендується перевірити правильність фазування обмоток при низькій напрузі живлення, перш ніж намагатися підключати пристрій до силової мережі.

Таблиця 4.4. Дані трансформаторів 750 Вт трифазного інвертора.

71, Т2, 73, – Трансформатори драйвера

Сердечник 21 El Microsil

(0.006) Magnetic Metals Co.

21E/3306 Первинна 14 Вольт,

обмотка 140 витків, дріт N29, біфілярного намотування

20 витків на шар,

7 шарів

Вторинна

обмотка

4 Вольта,

52 витка, провід N29, біфнлярная намотування 13 витків на шар,

4 шари

Т4 Понижуючий ізолюючий трансформатор для живлення логічних схем

Сердечник

75EI Microsil

(0.006) Magnetic Metals Co. 75EI3306

Первинна

120 Вольт,

обмотка

1200 витків, дріт N32 100 витків на шар,

12 шарів

Вторинна

12 Вольт,

обмотка

128 витків, дріт N22 32 витка на шар,

4 шари

73 – Вихідний трансформатор

Сердечник

1.2Е/30 Microsil

(0.006) Magnetic Metals Co.

1.2E/3033O6

Первинна

120 Вольт,

обмотка

188 витків, дріт N17

(Трикутник)

47 витків на шар, 4 шари

або

208 Вольт,

325 витків, дріт N19 55 витків на шар,

6 шарів

Вторинна

120/208 Вольт,

обмотка

200 витків, дріт N17

(Зірка)

50 витків на шар, 4 шари

Осцилограма вихідної напруги однієї з фаз показана на рис. 4.22. Чутливість осцилографа становить 200 вольт на розподіл. Ступенева форма сигналу апроксимує синусоїдальну хвилю з достатньою для більшості застосувань точністю і має коефіцієнт нелінійних спотворень 14%. Якщо необхідно мати більш гладку форму сигналу, то здійснити фільтрацію в цьому випадку буде набагато легше, ніж фільтрувати прямокутний сигнал, як у звичайного інвертора.

Рис. 4.22. Форма вихідної напруги однієї з фаз 750 Вт трифазного інвертора.

Характеристики інвертора показані на рис. 4.23. Вони отримані при харчуванні інвертора від трифазної мережі 208 В, при чисто резистивної навантаженні інвертора і при частоті вихідного сигналу 400 Гц. При номінальній навантаженні вихідна напруга становить 208 В, а струм навантаження дорівнює 750 / (1.732×208) або 2.08 А.

Вихідна потужність (вати)

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.