Преобразователь постоянного напряжения в переменное с амплитудно-импульсной модуляцией

 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения в заданном диапазоне его регулирования. Преобразователь напряжения содержит основной инвертор 1 с первичной обмоткой 8, автотрансформатор 9 с вторичной обмоткой, кото- .рая выполнена с отводами 10, 11, свя занными с основными вьшодами 12, 13 и выходными выводами 14, 15 через . ключи 16-18 демодулятора 19. Преобразователь содержит вспомогательный инвертор 20 на управляемых ключах с двухсторонней проводимостью 21-24. Регулирование выходного напряжения преобразователя осуществляется вздимосвязанным изменением длительностей включенного состояния ключей 21-24, инвертора 20 и введением дополнительного ключа 27. Тем самым дополнительно к основному нерегулируемому каналу вводится врльтодобавочный регулируемьш канал и осуществляется частичное генератно-импульсное регулирование выходного напряжения по заданному алгоритму управления. 2 з.п, ф-лы, 6 ил., -rf- 1-7 .i ю (Л со ГС о оо v кэ L j/jJL jij Фи9,1

„„Я0„„1320872 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D4 Н 02 M 7 537

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ б 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . ;. д, К А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ С АМПЛИТУДНОИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения в заданном диапазоне его

20 (Г г, 7 fz 1Е Й и Цу

11 7 Я

t>l 8 .л- 1 ) (21) 2831809/24-07 (22) 25.10.79 (46) 30.06.87. Бюл. У 24 (71) Московский энергетический институт (72) Г.С.Мыцык и Ю.П.Иванов (53) 621.414.57(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 280629, кл. Н 02 M 7/48, 1960.

Современные задачи преобразовательной техники. Ч.4. Киев: Наукова думка, 1975, с. 126-135.

Авторское свидетельство СССР

У 959239, кл. Н 02 М 7/48, 11.03,79. регулирования. Преобразователь напряжения содержит основной инвертор 1 с первичной обмоткой 8, автотрансформатор 9 с вторичной обмоткой, кото, рая выполнена с отводами 10, ll, связанными с основными выводами 12, 13 и выходными выводами 14, 15 через . ключи 16-18 демодулятора 19. Преобразователь содержит вспомогательный инвертор 20 на управляемых ключах с двухсторонней проводимостью 21-24.

Регулирование выходного напряжения преобразователя осуществляется взаимосвязанным изменением длительностей включенного состояния ключей 21-24, инвертора 20 и введением дополнительного ключа 27. Тем самым дополнитель- Е но к основному нерегулируемому каналу вводится вольтодобавочный регулируемый канал и осуществляется частичное генератно-импульсное регулирование выходного напряжения по заданно- Д му алгоритму управления. 2 s,ï. ф-лы, о HJI ° ф 1

1320872

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания электроавтоматики и электроприводов переменного тока малой мощности (до единиц кВЛ).

Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения в заданном диапазоне его регулирования путем уменьшения его коэффициента гармоник., На фиг. 1 показана принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг.2 — блок-схема управления преобразователем; на фиг.3 — вре15 менные диаграммы, поясняющие формирование управляющих сигналов, подаваемых на входы ключей преобразователя; на фиг.4 и 5 — варианты упрощенных схем преобразователей; на фиг.б—

20 зависимости коэффициента гармоник выходного напряжения Кг(П) и амплитуды первой гармоники (U„) от угла регулирования (3 ) для предлагаемого преобразователя (сплошная линия) по сравнению с прототипом (пунктирная линия).

Преобразователь (фиг.1) содержит основной инвертор 1, выполненный на транзисторах 2 — 5. Один из выходных выводов 6 инвертора подключен к одному концу 7 основной первичной обмотки 8 автотрансформатора 9, вторичная обмотка которого выполнена с отводами 10 и 11, связанными с основными выводами 12 и 13, с выходными выводаk ми 14 и 15 преобразователя через ключи 16-18 демодулятора 19. Кроме того, преобразователь содержит вспомогатель. ный инвертор 20 на управляемых ключах с двухсторонней проводимостью

21-24. Первые силовые выводы 25 и 26 вспомогательного инвертора 20 зашунтированы дополнительным ключом 27, включены между вторым концом 28 основной первичной обмотки 8 и вторым выходным выводом 29 основного инвертора 1. Вторые силовые выводы 30 и

31 вспомогательного инвертора 20 подсоединены к концам 32 и 33 дополнительной первичной обмотки 34.

Блок управления (фиг.2) преобразователем включает в себя задающий генератор 35, модулятор ширины импульсов 36 с прямым 37 и инверсным 38 выводами, шестиканальный кольцевой распределитель импульсов 39 и логический узел 40, через которые выход задающего. генератора 35 связан с управляющими выходами ключей 2-6 основного инвертора 1 и ключей !6-18 демодулятора 19. Управляющие входы вспомогательного ключа 27 и ключей

21-24 вспомогательного инвертора 20 связаны соответственно с прямым 37 и инверсным 38 выходами модулятора ширины импульсов Зб.

Модулятор ширины импульсов 36 может быть выполнен и виде генератора пилообразного напряжения 41, компаратора 42 и двух логических элементов И-НЕ 43 и 44, выходы которых об— разуют соответственно прямой 37 и инверсный 38 выходы.

В состав логического узла 40 вхо— дят триггер 45, логические элементы

ИЛИ 46-48, логические элементы 2-2 ИИЛИ 49-50 и логические элементы НЕ

51-53.

Формирование выходного напряжения преобразователя поясняется временными диаграммами. На фиг.3 приведены временные диаграммы формирова-— ния управляющих сигналов, подаваемых на входы ключей преобразователя. Принятые обозначения ТИ1-ТИЗ вЂ” тактовые импульсы на выходе задающего генератора 35.

Напряжения на фиг.4 имеют индексы, соответствующие элементам, Н с, U>, !1 — форма напряжения на выходе преобразователя соответственно в режимах вольтосуммирования, нейтральном" и вольтовы- ;: читания.

На фиг.4 в трансформаторе используется средняя точка 54 первичной обмотки, а на фиг.5 — общая точка 55 соединения вспомогательного ключа 56 и средней точки 57 введенной первичной обмотки 58.

Принцип работы преобразователя поясняется на примере формирования напряжения с N= — 3, Р=! с паузой, где

И вЂ” число ступеней на четверти периода выходного напряжения преобразователя; P — - степень уплощения кривой намагничивания.

При подключении питания к блоку управления и силовой части преобразователя и замыкании ключей 2 и 4 основного инвертора и вспомогательного ключа 27 первичная обмотка 3 трансформатора 9 замыкается накорот0872!

О

ll5

25

3 132 ко. В напряжениях на первичной обмотке U, U формируется пауза, а один из ключей (17) демодулятора 19 остается в этот момент замкнутым, что обеспечивает прохождение реактивного тока нагрузки. При замыкании ключей 2 и 5 основного инвертора 1 и ключа 17 демодулятора 19 на выходе преобразователя формируется первая ступень положительной полуволны напряжения U„. Замыканием ключей 3, 4 и 16 формируется ступень напряжения

U„,Äàëüíåéøåå формирование напряжения

UH с амплитудно-импульсной модуляцией происходит аналогично в соответствии с временными диаграммами (фиг.3).

Регулирование выходного напряжения преобразователя осуществляется взаимосвязанным изменением длительностей включенного состояния ключей 21-24, вспомогательного инвертора 20 и дополнительного ключа 27. Тем самым дополнительно к основному (по мощности) нерегулируемому каналу вводится вспомогательный (вольтодобавочный) регулируемый канал и осуществляется частичное широтно-импульсное регулирование выходного напряжения. В режи L ме вольтосуммирования(0 фиг.3) в пределах каждого полупериода напряжения промежуточной высокой частоты вс (U 8 ) в течение регулировочного интервала включаются ключи 21, 24 и выключается вспомогательный ключ 27, а в режиме вольтовычитания (V ) вклюн чают я ключи 22, 23 и выключается вспомогательный ключ 27. Алгоритмы пе реключения ключей 2-5 и ключей 16 — 1S в процессе регулирования остаются номинальными.

В нейтральном режиме (U на фиг,3) во включенном состоянии находится вспомогательный ключ 27, а ключи 2124 разомкнуты.

На фиг.4 и 5 с целью упрощения структуры преобразователя изображен основной инвертор 20, выполненный по схеме с нулевым выводом.

С целью дальнейшего упрощения при повышенной частоте выходного напряжения выходными выводами преобразователя являются концы вторичной обмотки трансформатора, т.е. в этом случае используется схема преобразователя без демодулятора. Рабочая частота трансформатора равна выходной частоте преобразователя. При сохранении регулировочных свойств качество выходного напряжения ухудшается.

Заданный диапазон регулирования выбирается соотношением чисел витков основной и вспомогательной первичных обмоток трансформатора.

Ф о р м у л а изобретения

1.Преобразователь постоянного напряжения в переменное с амплитудноимпульсной модуляцией, содержащий основной инвертор, один из выходных выводов которого подключен, по крайней мере к одному концу основной первичной обмотки трансформатора, вспомогательные ключи с двухсторонней проводимостью, связанные с дополнительной первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка последнего выполнена с отводами, которые вместе с ее концами подключены к выходным .выводам преобразователя через управляемые ключи с двухсторонней проводимостью, образующие демодулятор, блок управления, включающий в себя последовательно соединенные между собой задающий генератор, распределитель импульсов, логический узел перераспределения импульсов и усилительноразвязывающий узел, а также модулятор ширины импульсов, включенный между задающим генератором и упомяну тым логическим узлом, причем управляющие входы по крайней мере половины ключей основного инвертора через логический узел связаны с выходами задающего генератора, а управляющие входы вспомогательных ключей через логический узел связаны с выходом модулятора ширины импульсов,. отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения в заданном диапазоне его регулирования путем уменьшения его коэффициента гармоник, упомянутые вспомогательные ключи образуют инвертор, причем выходные его выводы за-, шунтированы введенным дополнительным ключом и включены между вторым концом основной первичной обмотки трансформатора и другим выходным выводом основного инвертора, входные его силовые выводы подсоединены к концам упомянутой дополнительной первичной обмотки трансфоРматора, управляющие входы дополнительного ключа и ключей инвертора связаны соответственно с одним из парафазных выходов логического элемента 2 И, причем один вход

1320872

5 последнего подключен к выходу модулятора ширины импульсов, а второй — к одному из выходов распределителя импульсов, а управляющие входы всех ключей основного инвертора через логический узел связаны с выходом за-дающего генератора.

2.Преобразователь по п.l, о т— л и ч а ю шийся тем, что при выполнении основного инвертора по схеме с нулевым выводом, в качестве упомянутого второго конца основной первичной. обмотки трансорфматора используется средняя точка этой обмотки.

З.Преобразователь по п.l, о т— л и ч а ю шийся тем, что при выполнении инвертора по схеме с нулевым выводом, в качестве одного из его выходных выводов используется общая точка соединения упомянутого дополнительного ключа со средней точ- кой дополнительной первичной обмотки °

).320872

ТИ1

ТИ2

ТЮ

Uez

gI иЯ оД

0,," Ь

0и

Ugp, 20 (Л,0гю

Оес

1320872

Составитель Н.Цишевская

Редактор Н.Горват Техред А.Кравчук Корректор Х.Пожо

Заказ 2665/55 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производствеиио-полиграфическое предприятие, г. Ужг. род, ул. Проектная,