Трансформаторно-ключевой преобразователь напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичных источников питания для дискретного и дискретнофазового преобразования величины выпрямленного напряжения. Целью является упрощение. Устройство содержит трансформатор 1, выводы и п отводов вторичной обмотки которого делят ее на части 2 - 6 с равным числом витков. Части 2-6 обмотки через тиристоры 7-12 соединены с первым выходным зажимом. Средний вывод секций дополнительной обмотки трансформатора 1 подключен к второму выходному зажиму. Крайние выводы секций через тиристоры 15, 18 и диоды 16, 17 соединены с катодами соответствующих тиристоров 7 и 12. i СЛ С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСП ЬЛИК (5}) 4 Н 02 М 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с ф

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОеРетений и ОткРытий

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3914744/07 (22) 24,п4.85 (46) 23.02.87. Бюл. У 7 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) В.Е.Тонкаль, К,А.Липковский, О.В,ЛЯлько, A,Â.Íîâîñåëüöåâ и Д.Б.Уваров (53) 621.314,632(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 270043, кл. G 05 Р, 1970, Авторское свидетельство СССР

Р 601678, кл, Г 05 F 1/14, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1014110, кл. H 02 M 7/515, 1983.

Патент Великобритании Р 1516313, кл, Н 2 Р 1975.

Липковский К.А. Трансформаторноключевые исполнительные структуры преобразователей переменного напряжения. — Киев: Наукова думка, 1983, с. 118, рис.49.

„;SU, 292142 А 1 (54) TPAHCd>OPNATOPHO — КЛЮЧЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАЛРЯ)КЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичных источников питания для дискретного и дискретнофазового преобразования величины выпрямленного напряжения. Целью является упрощение. Устройство содержит трансформатор 1, выводы и и отводов вторичной обмотки которого делят ее на части 2 — 6 с равным числом витков. Части 2 — Ь обмотки через тиристоры 7 — 12 соединены с первым выходным зажимом, Средний вывод секций дополнительной обмотки трансформатора 1 подключен к второму выходному зажиму. Крайние выводы секций через тиристоры 15, 18 и диоды 16, 17 соединены с катодами соответствующих тиристоров 7 и 12.

1292142

Преобразователь позволяет реалиэо- ного напряжения Я.д,„ = 2п + 3. вать число дискретных уровней выход- 1 э.п. A-лы, .3 ил, Изобретение относится к электро-технике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах вторичных источников питания для дискретного и дис- 5 кретно-фазового преобразования величины выпрямленного напряжения, в том числе и для амплитудного квантования в преобразователях постоянного напряжения в ступенчатое переменное со звеном повышенной частоты.

Цель изобретения — упрощение уст;ройства.

На фиг.1 изображена схема преобра зователя; на фиг.2 изображен вариант

15 возможного использования трансформаторно-ключевого преобразователя напряжения в качестве амплитудного квантователя в преобразователе постоянного напряжения в ступенчатое пере20 менное со звеном повышенной частоты; на фиг.3 (а — в) представлены временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя, изображенного на фиг.2.

Трансформаторно-ключевой преобразователь напряжения (фиг. 1) содержит трансформатор 1, выводы и и отводов

30 основной вторичной обмотки которого делят ее на части 2 — 6 с равным числом витков и посредством тиристоров

7 - 12, образующих анодную группу, соединены с первым выходным зажимом преобразователя, дополнительную обмотку 13 и 14 со срецним выводом, подключенным к второму выходному зажиму преобразователя, крайние выводы которой через первую секцию катодной группы, содержащей тиристор 15

40 и диод 16, подключены к катоду крайнего тиристора 7 анодной группыи через вторую секцию катодной группы, содержащей диод 17 и тиристор )8, подключены к катоду крайнего тирис45 тора 12 анодной группы.

Для примера рассмотрим работу преобразователя с числом отводов основной вторичной обмотки трансформатора и = 4, который позволяет реализовать количество дискретных уровней выходного напряжения $ = 11. Отводы основной вторичной обмотки трансформатора 1 делят ее на части 2 — 6 с равным числом витков, а средний вывод дополнительной обмотки делит ее на две равные полуобмотки 13 и

14. Общее число витков основной и дополнительной обмотки относятся между собой как (W +W +W„+W, +W ) ° (W„+W ) = 5: 12

Трансформаторно-ключевой преобразователь напряжения работает следующим образом.

На иервичную обмотку трансформатора f подается переменное входное напряжение и на его вторичных обмотках

2 — 6 и 13, 14 наводятся напряжения соответствующих величин, Дискретное изменение величины выпрямленного напряжения на выходе преобразователя проводится путем включения соответствующих тиристоров.

Единичный дискретный уровень выходного выпрямленного напряжения Е формируется для положительного полупериода напряжения на обмотках тран сформатора 1 при включении тиристора 7, когда диод 17 находится в проводящем состоянии. Обмотки 2-6 соединены встречно по отношению к полуобмотке 14 и подключены к выходным зажимам преобразователя.При смене полярности напряжения на обмотках трансформатора 1, отключается тиристор 7, запирается диод 17 и включается тиристор 12, диод 16 находит,ся в проводящем состоянии, Обмотки

2 — 6 соединены встречно с полуобмоткой 13 и подключены к выходным зажимам преобразователя.

Второй дискретный уровень выходного выпрямленного напряжения (2Е) 3 1292 формируется для положительного полупериода напряжения на обмотках трансформатора 1 при включении тиристора 8, диод 17 находится в проводящем состоянии. Обмотки 3 — 6 соединены встречно с полуобмоткой 14 и подключены к выходным зажимам преобразователя. При смене полярности напряжения на обмотках трансформатора 1 отключается тиристор 8, 10 запирается диод 17 и включается тиристор 11, а диод 16 переходит в проводящее состояние. Обмотки 2 — 5 .соединены встречно с полуобмоткой

13 и подключены к выходным зажимам 15 преобразователя.

В таблице приведен алгоритм включения тиристоров 7 †. 12, 15, 18 и диодов 16 и 17 при реализации каждого из S -= -11 дискретных уровней вы- 20 ходного выпрямленного напряжения.

142 пряжения в ступенчатое переменное со звеном повышенной частоты (фиг,2).

Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное со звеном повышенной частоты, в данном случае, содержит трансформаторно-ключевой преобразователь напряжения с обмотками трансАорматора

2 — 6 и тиристорами 7 — 12, обмотками трансформатора 13 и 14 с тиристорами 15 и 18 и диодами 16 и 17, первичный иннертор 19,выходными зажимами подключенный к первичной обмотке трансформатора 1, емкость фильтра 20, подключенную к зажимам постоянного тока вторичного инвертора, содержащего тиристоры с встречно-параллельно включенными диодами

21 — 24, и к выходным зажимам трансформаторно-ключевого преобразователя напряжения, нагрузку 25.

Включены тиристоры и диоды полупериод полупериод

7,7

2Е

8,17

9,17

10, 16 35

ЗЕ

9,16

4Е

5Е

6Е

8,15

7Е

8Е

9,15

9 18

9Е

10Е

11Е

Возможным вариантом использования устройства является реализация

его в качестве амплитудного квантователя Аормы выходного напряжения в преобразователе постоянного на55

Дискретный уровень выходного на пряжения

10,17

11,17

12,17

10, 15

11,15

12,15

12,16

11, 16

8,16

7,16

11,18

1Р, 18 45

8,18

9,18

Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное со звеном повышенной частоты работает следующим образом.

Однофаэный первичный инвертор 19 преобразует постоянное напряжения в переменное прямоугольной формы (фиг.За) и на обмотках трансформатора 2 — 6 и

13, 14 наводятся напряжения соответствующих величин. При включении определенных тиристоров и диодов амплитудного квантователя 7 — 12 и 15 — 18, а также ключей вторичного инвертора

21 — 24 на нагрузке 25 формируется заданная Аорма выходного ступенчатого напряжения. Каждый ступенчатый уровень выходного напряжения преобразователя может быть повторен требуемое число раз. На фиг.Зб приведен пример, когда форма выходного напряжения преобразователя близка к равносторонней трапеции, Так, положительная полуволна выходного ступенчатого напряжения преобразователя постоянного напряжения в ступенчатое переменное формируется на нагрузке при вклю" ченных ключах вторичного инвертора

:21 и 24, а также при включении тирис1торов и диодов амплитудного квантователя в соответствии с алгоритмом,приведенным на фиг.Зв. При формировании отрицательной полуволны напряжения на нагрузке 25 алгоритм включения тиристоров и диодов амплитудного квантователя повторяется, как и в случае реализации положительной полуволны выходного напряжения, при

5 1292! 42 этом включены ключи вторичного ин- Формула вертора 22 и 23.

Предлагаемый преобразователь по- 1. Трансфо зволяет реализовать число дискрет- образователь ных уровней выходного напряжения трансформатор

Я„ „„= 2n + 3, где n — число от- новной вторич водоя основной вторичной обмотки посредством т трансформатора. Общее число тиристо- анодную и кат ров предлагаемого преобразователя венно соедине равно М ц ь, = n + 4, Общее число 1О с вторым вых диодов предлагаемого преобразова- зователя, о т теля равно С„р д = 2, тем, что, с изобретения

При равенстве числа реализуемых дискретных уровней выходного выпрямленного напряжения предлагаемой и известной схем! Бизе = Б ° еда В например при S» = S„< < 11, в предлагаемой схеме требуется тиристоров и диодов N „,„= 8, С „ = 2. В известной схеме, в данном случае требуется больше полупроводниковых элементов: N = 12, С„ ь = О, Таким образом, предлагаемый трансформаторно-ключевой преобразователь напряжения позволяет уменьшать общее количество используемых полупроводниковых элементов при заданном количестве дискретных уровней выходнапряжения S а также уменьшать число используемых управляемых полупроводниковых элементов-тиристоров, что существенно упрощает преобразователь. При этом с увеличением числа уровней выходного напряжения эти преимущества выражены еще более явно. рматорно-ключевой пренапряжения, содержащий концы и п отводов осной обмотки которого иристоров, образующих одную группы соответстны с первым и связаны одными выводами преобрал и ч а ю шийся целью упрощения, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой с средним выводом, подключенным к второму выходному выводу преобразователя,катодная группа разделена на две секции, по одному тиристору и дополнительно введенному диоду в каждой, причем аноды тиристора и до20 полнительного диода первой секции ,подключены к катоду одного, а аноды тиристора и дополнительного диода второй секции — к катоду второго крайних тиристоров анодной группы, 25 катоды которых соединены с концами основной вторичной обмотки, а катоды тиристоров и дополнительных диодов разноименных секций попарно соединены и подключены к кояцам дополнительной обмотки трансформатора.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что отводы основной вторичной обмотки трансформатора делят ее на части с равным

35 числом витков, а общее число витков основной вторичной обмотки и дополнительной обмотки трансформатора относятся между собой как (и+1):2(п+2).

1292142

l 292142

@с щ ь а ® э ф

Ф» ф

Ф» Ф о

Кф ф

Юю щ

9 » »

% фф и в» W

Составитель Г,Мьщык

Техред А.КравчукКорректор С.Иекмар

Редактор Н,Марголина

Заказ 283/56 Тираж бб1 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная