Преобразователь постоянного напряжения в переменное с квазиоднополосной модуляцией

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ С КВАЗИОДНОПОЛООТОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, содержащий двухфазный генератор модулирующей частоты, двухфазный генератор несущей частоты, первый и второй высокочастотные инверторы, первые выходные вьшоды которых соединены с первьми вьгаодами силовых входо з соответственно первого и второго модуляторов, о тлич ающийся тем, что, с целью повышения КПД и снижения коэффициента гармоник выходного напряжения , в него введены двенадцать фазосдвигающих блоков, дополнительный двухфазный генератор несущей частоты, третий и четвертый высокочастотные инверторы и выходной высокочастотный трансформатор, причем четыре фазосдвигающих блока включены попарно между выходами генератора модулирующей частоты и управляющими входами соответствующих модуляторов, а остальные восемь фазосдвигающих блоков - попарно между выходами генераторов несущей частоты и управляющими входами соответствующих высокочастотных инверторов, первые выходные выво ды третьего и четвертого высокочассл тотных инверторов соединены с вторыми выводами силовых входов соответственно первого и второго модуляторов, их вторые выходные выводы - с. вторь1ми выходными выводами соответственно первого и второго высокочастотных инверторов, а выходы модуляторов включены параллельно с помощью выходного высокочастотного трансформатора. ел 35 Э Э 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) ((1) А

4(5() Н 02 М ?/5 t5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с к

) м

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 367 1558/24-21 (22) 09.12.83 (46) 15.05.85. Бюл. ))- 18 (72) П.И.Фридман (7 1} Куйбышевский ордена Трудовoro

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (53} 621.376.54(088.8} (56} 1. Авторское свидетельство СССР

У 194940, кл. Н 02 М 1/04, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 657603, кл. Н 03 К ?/08, 1971. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В IIEPENEHHOE С КВАЗИОДНОПОЛОСНОЙ ИОДУЛЯЦИЕЙ, содержащий двухфазный генератор модулирующей частоты, двухфазный генератор несущей частоты, первый и второй высокочастотные инверторы, первые выходные выводы которых соединены с первыми выводами силовых входов соответственно первого и второго модуляторов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и снижения коэффициента гармоник выходного налряжения, в него введены двенадцать фазосдвигающих блоков, дополнительный двухфазный генератор несущей частоты, третий и четвертый высокочастотные инверторы и выходной высокочастотный трансформатор, причем четыре фазосдвигающих блока включены пойарно между выходами генератора модулирующей частоты и управляющими входами соответствующих модуляторов, а остальные восемь фазосдвигающих блоков — попарно между выходами генераторов несущей частоты и управляющими входами соответствующих высокочастотных инверторов, первые выходные выводы третьего и четвертого высокочастотных инверторов соединены с вторыми выводами силовых входов соответственно первого и второго модуляторов, их вторые выходные выводы — с вторыми выходными выводами соответственно первого и второго высокочастотных инверторов, а выходы модуляторов включены параллельно с помощью выходного высокочастотного трансформатора.

1156223

Изобретение относится к электротехнике и предназначено дпя использования при построении вторичных ис- точников электропитания.

Известен преобразователь постоян- 5 ного напряжения в переменное, содержащий генератор модулирующей частоты, генератор несущей частоты, модулятор, управляющие входы которого подключены к выходам генератора модулирую10

ureA частоты, а силовой вход — к выхоt ду генератора несущей частоты (1) .

Недостаток известного устройства заключается в значительных искажениях выходного напряжения. 15

Наиболее близким K изобретению является преобразователь постоянного напряжения в переменное с квазиоднополосной модуляцией, содержащей двухфазный генератор модулирующей частоты, двухфазный генератор несущей частоты, два модулятора, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами генератора модулирующей частоты, силовые входы через высокочастотные инверторы — с соответствующими выходадами генератора несущей частоты, а выходы включены между собой последовательно, образуя выход преобразова;епя ?) . ЗО

Недостатки указанного устройства закпкчаются в низком КПД, обусловленном последовательным прохождением тока нагрузки через ключевые элементы обоих модуляторов с рассеиванием на них значительной мощности, а также в существенных искажениях формы выходного напряжения, Цепью изобретения является повышение КПД устройства и снижение 4О коэффициента гармоник его вЬ ходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения н переменное с квазиоднс- 45 полосной модуляцией, содержащий двухфазный генератор модулирующей частоты, двухфазный генератор несущей частоты, первый и второй высокочастотные инверторы,перные выходные выводы 50 которых соединены с первыми выводами силовых входов соответственно первого и второго модуляторов, введены двенадцать фазосдвигающих блоков, дополнительный двухфазный .генератор несущей 55 частоты, третий и четвертый высокочастотные инверторы и выходной высокочастотный трансформатор, причем четыре фазосдвигающих блока включены попарно между выходами генератора модупирующей частоты и управляющими входами соответствующих модуляторов, а остальные восемь фазосдвигающих блоков — попарно между выходами генераторов несущей частоты и управляющими входами соответствующих высокочастотных инверторов, первь е выходные выводы третьего и четвертого высокочастотных инверторов соединены с вторыми выводами силовых входов соответственно первого и второго модуляторов, их вторые выходные выводы— с вторыми выходными выводами соответственно первого и второго высокочастотных инверторов, а выходы модуляторов включены параллельно с помощью выходного высокочастотного трансформатора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного преобразователя; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие соответственно процесс формирования выходного напряжения устройства и работу выходного высокочастотного трансформатора.

Устройство содержит двухфазный генератор 2 модулирующей частоты, двухфазные генераторы 2 и 3 несущей частоты, фазосдвигающие блоки 415, высокочастотные инверторы

16-19, модуляторы 20 и 21 и выходной высокочастотный трансформатор 22.

Выходы генератора 1 модулирующей частоты через фазосдвигающие блоки

12, 13 и 14,15 соединены с управляющими входами соответственно модуляторов 20 и 21. Выходы генератора -2 несущей частоты через фазосдвигающие блоки 4, 5 и 8, 9 подключены к управляющим входам соответственно инверторов 16 и 18, а выходы генератора 3 несущей частоты через фазосдвигающие блоки 6, 7 и 10, 11 к управляющим входам ииверторов 17 и 19. Выходы инверторов 16 и 17 включены последовательно и соединены с силовым входом модулятора 20. Выходы инверторов 18 и 19 включены после довательно и соединены с силовым входом модулятора 21. Выходы модуляторов 20 и 21 включены параллельно с помощью выходного трансформатора 22, Устройство работает следующим образ ом.

1156223 4

На выходах каждого из двухфазных генераторов 1-3 вырабатываются прямоугольные двухполярные импульсы высокой частоты (соответственно К, F2, Г ), имеющие взаимный фазовый

h сдвиг — . Сигналы с выходов генера2 торов 2 и 3 являются управляющими для инверторов 16, 28 и 17, 19. При 10 этом фазосдвигвющие.блоки 4, 8 и

5, 9 реализуют фазовый сдвиг соответственно на углы Ы и — с 1, а фазосдвигающие блоки 6, 10 и 7, 11 на углы ot и — с(. Ha выходах инверторов 16 и 18 получаются прямоугольные двухполярные импульсы напряжения равной амплитуды с частотой F,ðåãóëèруемой паузой, соответствующей углу 2А<, и взаимным фазовыч сдвигом Я / 2 (фиг. 20

2 й,6). Импульсы, образующиеся с частотой F на выходах инверторов

t7 и 19 (фиг. É,2.), также имеют равные амплитуды и фазовый двиг

< а их регулируемая пауза соответствует углу 2 4(2 . При попарном последовательном соединении выходов инверторов 16, 17 и 18, 19 их выходные напряжения суммируются, полученные промодулированные напряжения (фиг.

2Ь,е) подаются на силовые входы соответственно модуляторов 20 и 21. Управляющие сигналы модуляторов 20 и 21 З5 имеют вид прямоугольных импульсов с частотой Г и регулируемой паузой, соответствующей углу 2 К (фиг. 2>, з) .

При этом их фазовый сдвиг составля40

7( ет — —.

На выходах модуляторов 20 и 21 формируются напряжения с амплитудно45 широтно-импульсной модуляцией и частотой первой гармоники равной ††- г -г

2 (фиг. 2 Н,к). Эти напряжения являются

5Q синфазными по первой гармонике и лротивофазными по высокочастотному заполнению. Напряжение с выхода модулятора 20 подается (через нагрузку преобразователя) на одну обмотку

55 трансформатора 22, а напряжение с выхода модулятора 21 в противофазе на его другую обмотку. К первой и второй обмоткам трансформатора 22 оказываются приложенными напряжения, 1 показанные на фиг. 38, Z.. .Их частота соответствует F + Г . По первой гармонике напряжений трансформатор 22 работает в режиме короткого замыкания (его обмотки оказываются включенными встречно-параллельно) и первая гармоника беэ искажений попадает на выход преобразователя (вместе с другими синфазными гармониками). По отношению к высокочастотному заполнению обмотки трансформатора 22 оказываются включенными согласно параллельно, так что трансформатор 22 задерживает на себе все высокочастотные гармоники, находящиеся в противофазе. На выходе преобразователя формируется напряжение 0@, (фиг. 3d), индентичное по форме суммарному выходному напряжению модуляторов 20 и 21 и отличающееся от последнего лишь уменьшенной в два раэ амплитудой. Ломаная линия (фиг. Зд) образована низкочастотными

1,- гармониками кратными — — —--2 и представляет собой выходное напряжение преобразователя без учета субгармонических составляющих, легко устраняемых. небольшим фильтром или даже при нагрузке активно-индуктивного характера.

Предложенное устройство обеспечивает уменьшение в два раза величины тока, проходящего через ключевые элементы модуляторов 20, 21, и рассеиваемой на них мощности. При этом имеет место существенное улучшение качества выходного напряжения эа счет снижения коэффициента гармоник.

Кроме того, введение в устройство фазосдвигающих блоков 4-15 позволяет реализовать регулирование ширины импульсов выходного напряжения путем измерения фазовых сдвигов 4-,cia ,(,, что дает возможность осуществлять в широких пределах регулирование или стабилизацию амплитуды первой гармоники при сохранении величины коэффициента гармоник на минимальном уровне.

115á223

1156223

fJe

Ug

UиЬ г0е, Upy,U д

Ьа

1156223

Заказ 3192/53

Тираж 646

Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Морозов

Редактор А. Гулько Техред О.Вацишина Корректор А.Зимокосов.