Статический преобразователь с устройством для его управления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей преобразователя . Лреобразователь содержит инвертор 1, высокочастотный согласующий трансформатор 2 и коммутатор 18. Устройство 33 управления содержит последовательно соединенные генератор 34 импульсов, блок 37 управления , реверсивный счетчик 38, дешифратор 39, логический сумматор 40 и распределитель импульсов 41, Устройство обеспечивает формирование квазисинусоидального напряжения с модуляцией по треугольному закону. За счет снабжения высокочастотного согласующего трансформатора дополнительной вторичной обмоткой и выполнением устройства 33 в соответствии с алгоритмом , обеспечивающим увеличение числа уровней в кривой квазисинусоидального напряжения, уменьшаются габариты фильтра преобразователя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„1403215 A 1 (51) 4 Н 02 M 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Жюдит(:-„. (21) 4081255/24-07 (22) 02.07.86 (46) 15,06.88. Бюл. Р 22 ° (71) Институт электродинамики

AH УССР (72) В.E.Òîíêàëü, К.А.Липковский, A.Â.HoBoñåëüöåâ, N.T.Ñòðåëêoâ и В.О,Костюк (53) 621.314.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 688970, кл. Н 02 М 7/48, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 705626, кл. Н 02 М 7/515, 1979. теля. Преобразователь содержит инвертор 1, высокочастотный согласующий трансформатор 2 и коммутатор 18.

Устройство 33 управления содержит последовательно соединенные генератор 34 импульсов, блок 37 управления, реверсивный счетчик 38, дешифратор 39, логический сумматор 40 и распределитель импульсов 41. Устройство обеспечивает формирование квазисинусоидального напряжения с модуляцией по треугольному закону. 3а счет снабжения высокочастотного согласующего трансформатора дополнительной вторичной обмоткой и выполнением устройства 33 в соответствии с алгоритмом, обеспечивающим увеличение числа уровней в кривой квазисинусоидального напряжения, уменьшаются габариты фильтра преобразователя.

2 ил. (54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С

УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ЕГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей преобразоваК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

1403215

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям напряжения постоянного тока в переменное и может быть использоваУ

5 но при разработке вторичных источников питания для устройств электроавтоматики H электроприводов переменного тока, когда требуются малые массогабаритные показатели.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей статического преобразователя.

На фиг.1 приведена схема статического преобразователя с устройством для его управления, позволяющего формировать 18 уровней квазисинусоидального напряжения при 12-ти ключах и 10-ти секциях вторичной обмотки высокочастотного согласующего 200 трансформатора; на фиг.2 — функциональная схема блока управления, Статический преобразователь с устройством для ега управления содержит первичный инвертор 1, высокочастотный согласующий трансформатор 2, первичная обмотка 3 которого выполнена со средним выводом и является нагрузкой инвертора I, a вторичная содержит включенные основную 4 и дополнительную 5 обмотки, выполненные с отпайками, образующими вместе с крайними выводаМи согласно включенные секции 6-11 основной и секции 12-15 дополнительной обмоток, и средними выводами 16 и 17 соответ35 ственно. При этом числа витков в любой из секций дополнительной обмотки определяется выражением ч=-2К,. -1,/

/(N<+2), где (К „. = 6) — максймальное значение коэффициента трансформации; (w < = 30) — число витков по-ловины первичной обмотки", (М „„ = 4) число секций дополнительной вторичной обмотки трансформатора, поэтому

v = 60, а число витков в секциях основной обмотки соглаана принятому допущению равно ы@ = 4К ъ „/

/N (N<+ 2), где (N о = 6) - число секций основной обмотки отсюда =20.

Q r„0

Коммутатор 18 содержит ключи 19-24 переменного тока, подсоединенные одним силовым выводом к отпайкам и крайним выводам секций 6-11 обмотки 4, и ключи 25-30, подсоединенные аналогично к обмотке 5 трансформатора ?, а оставшиеся силовые выводы ключей 19, 21 23 и 27 и 20, 22, 24, 28 и 30 объединены соответственно в два — верхний и нижний — узла коммутатора, которые посредством кпючей 25 и 26 соединены со средним выводом 17 дополнительной обмотки и являются связующими звеньями между верхними

7 у 9 р 1 1, 1 3 и 1 5 и нижними 6, 8,, 1 0 9

12 и 14 секциями. Устройство содержит также сглаживающий фильтр 31, по входу соединенный со средними выводами 16 и 17 вторичных обмоток, а по выходу — с нагрузкой 32.

Устройство 33 для управления содержит последовательно соединенные генератор 34 импульсов, состоящий из последовательно соединенных задающего генератора 35 и делителя 36 частоты, прямой и инверсный выходы которого образуют выходы генератора 34, блок 37 управления, реверсивный счетчик 38, дешифратор 39, логический сумматор 40 и распределитель 4 1 импульсов, формирователь 42 импульсов управления инвертором и формирователь

43 импульсов упраз ения коммутатором.

Блок 37 содержит мультиплексор, собранный на элементах И 44 и 45 н элементе ИЛИ 46, делитель 47 частоты, два Т-триггера 48 и 49, элемент HF 50, элемент ИЛИ 51 и 52.

Первые входы элементов 44 и 45, являясь информационными входами мультиплексора, соединены соответственно с прямым и инверсным выходами генератора 34. Выходы элементов 44 и

45 соединены с входами элемента 46, выход которого связан с распределителем 41 и образует выход блока 37.

Делитель 47 вход которого подключен к выходу элемента 46, реализует коэффициент счета К ч = L/2, где — число уровней в кривой выходного напряжения преобразователя, Импульсы поступают с выхода делителя

47 на вход триггера 48. Триггер 49, связанный с прямым выходом триггера

48, прямым и инверсным выходами подключен к вторым входам элементов 45 и 44 соответственно. Выход элемента

50, соединенного входом с выходом элемента 46, абра";-ует другой выход блока 37 и связан с распределителем

41 импульсов. Элемент 51 подключен к выходам делителя 47„ триггера 48 и элемента 50, а выход образует выход блока 37, связанный с вычитающим входом реверсивного счетчика 38. Элемент 52 связан по входу с выходом элемента 46 и инверсным выходом

1403215 триггера 48. Его выход является вы- ходом блока 37, подключенным к суммирующему входу реверсивного счетчи- ка 38.

Реверсинный счетчик 38 представляет собой двоично-десятичный счетчик с коэффициентом счета К z>i L/2.

Сумматор 40 состоит из элементов

ИЛИ, число которых зависит от числа. уровней в кривой выходного напряжения. Сумматор 40 состоит из двух групп элементов — основной и дополнительной, которые могут отличаться как числом элементов m, m, так и числом 15 их входов К, К, осуществляющих ло.гическую сборку импульсов управления соответственно для ключей и групп коммутатора, силовые выводы которых подключены к отпайкам и выводам ос- 20 нонной и дополнительной обмоток. Число элементов основной группы сумматора в два раза меньше числа ключей основной группы коммутатора или числа секций основной вторичной обмотки 25 согласующего трансформатора, т.е.

m0 =N !2, при числе входов каждого элемента, равного половине общего числа ключей дополнительной группы коммутатора, т,е. К = il /2 + 1, Число элементов дополнительйой группы сумматора в дна раза меньше числа ключей дополнительной группы коммутатора, т.е. т = Ид/2 + 1, при чис- 35 ле входов каждого элемента в два раза меньшем числа ключей основной группы коммутатора или числа секций основной вторичной обмотки согласующего трансформатора, т.е. К + = Vi /2.

При этом j-й вход i-ro элемента ИЛИ основной группы сумматора 40 соедиМд нен с (i + †(j — 1)) вЂ,m выходом дешиф2 ратора 39, а любой К-й вход 1-ro эле- 45 мента ИЛИ дополнительной группы сум1 о матора 40 — с (К + — (1 — 1) j — m выl

2 ходом дешифратора 39.

Статический преобразователь с уст- 5р ройством для его управления при модуляции квазисинусоидального напряжения по треугольному закону работает следующим образом.

Однофазный первичный инвертор 1 преобразует постоянное напряжение уровня E в переменное высокочастотное типа меандр, частота которого равна

f. u f ь|(х(2 и обеспечивается генератором 34 устройства 33. Эта частота задается генератором 35 и делителем 36 с коэффициентом деления К>, где рабочая частота генератора 35 определяется выражением

f = f„„(2I — 1)К-, в результате чего на выходе генератора 34 Формируются импульсы. Единичный уровень квазисинусоидального напряжения, равный F,/3, формируется при помощи ключей 19 и 25, подключающих секцию 7 обмотки 4 трансформатора 3 к входу Фильтра 31 при прямой полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора, что обеспечивает коэффициент трансформации, равный К О= 1/3. При смене полярности на вторичной обмотке трансформатора отключаются ключи 19 и 25 и включаются ключи 20 и 26, подключающие секцию 6, что соответствует формированию второго уровня квазисинусоидального напряжения, равного 2Е/3, за счет коэффициента трансформации К = — 2/3. Третий уровень выходного напряжения, равный Е, формируется при положительной полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора

2 в результате запирания ключей 20 и

26, отпирания ключей 2.1 и 25 и подключения последонательно соединенных секций 7 и 9, которые обеспечивают коэффициент трансформации К = 1.

Алгоритм переключения ключей коммутатора и Формирования уровней квазисинусоидального напряжения при модуляции его по треугольному закону путем подключения к входу фильтра

31 секций обмоток 4 и 5 трансформатора 2 на нечетных четвертях периода кривой выходного напряжения, что также имеет место в обратной последовательности на четных четвертях, приведен в таблице.

Приведенный алгоритм, формирующий кназисинусоидальное напряжение посредством коммутатора 18, реализуется устройством 33. Единичный уровень на инверсном выходе триггера 49 позволяет прямой последовательности импульсов с прямого выхода делителя 36 задающего генератора 34 через элементы

44 и 46 поступать на вход делителя 47

1403215 с коэффициентом деления счета К =

I./?, импульсы на выходе которого фиксируют четверти периодов кривой выходного напряжения. На прямом и инверсном вьгходал триггера 48 формируются импульсы, длительность которых равняется длительности четверти пери.ода квазисинусоидального напряжения и которые совпадают по временному расположению с четными и нечетными четвертями кривой выходного сигнала, На выходах триггера 49 получаются последовательности импульсов, которые совпадают (фиксируют) с четными или нечетными полупериодами кривой выходного напряжения как по длительности, так и временному расположению. Поэтому на первом полупериоде на вход делителя 47 поступает импульсная последовательность с прямого выхода

"делителя 35, а на втором полупериоде — с инверсного выхода. Элементы 51 и 52 осуществляют суммирование по

ИЛИ импульсных последовательностей с выходов делителя 47 и триггеров 48 и 49, которые поступают на суммирующий и вычитающий входы счетчика 38;

На выходах счетчика 38 формируются сигналы, поступающие на соответствующие входы дешифратора 39, Унитар-ные коды с выходов дешифратора поступают на входы элементов ИЛИ сумматора 40 и распределитель 41. В результате этого формируются сигналы,, которые обеспечивают включение ключей коммутатора в соответствии с таблицей и формирование квазисинусоидального напряжения с модуляцией по треугольному закону.

Изобретение позволяет улучшить иассогабаритные показателя статического преобразователя постоянного напряжения в переменное синусоидальное с промежуточным формированием ;свазисинусоидальной формы кривой напряжения, что достигается увеличением чис-ла уровней в кривой квази"инусоидального напряжения, что уменьшает массу и габариты выходного сглаживающего фильтра.

Формула изобретения

Статический преобразователь с устройством для его управления, содержащий первичный инвертор, вь ход которо— го подключен к первичной обмотке с числом витков 2 ы„ высокочастотного

25 согласующего трансформат ора с коэффициентом трансформации К,, коммутатор, содержащии первую группу ключей переменного тока, выходы которых сое,цинены с соответствующими выводами

N секций основной вторичной обмотки, высокочастотного согласующего трансформатора, кроме средней точки, которая является первым выходом статического преобразователя и делит обмотку на две части, распределитель импульсов и задающий генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты, отличающийся тем, что, с целью улучшения иассогабаритных показателей преобразователя, высокочастотный согласующий трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмотки с N секциями, коммутатор снабжен второй группой ключей переменного тока„ статический преобразователь снабжен блоком управления, который содержит делитель частоты, два Т-триггера, два элемента И, три элемента ИЛИ и элемент НЕ, реверсивным счетчиком, дешифратором, логическим сумматором с (m „ + ш„) элементами ИЛИ, где ш, =- И /" m = N /2 + 1

30 и формирователями импульсов управле— ния инвертором и коммутатором, причем

И := S/2 при четном $/2 или М вЂ” (S + 2)/2 при нечетном $/2, N> = (S/2 — 2) при четном или N>=($/2-3) при нечетном $/2, где S — число ключеи коммутатора, число витков в любой из секций дополнительной w и основной w обмотки равно w > = К w /

/(S/2 + 1), w = 2w /N „, средняя точ40 ка дополнительной вторичной обмотки делит ее ча две части и является вторым выходом преобразователя, выходы первой группы ключей коммутатора, подключенных к соответствующей части основной

45 вторичной обмотки соединены и под9 ключены к входам соответствующих ключей второй группы, выходы которых соединены с выводами секций соответствующей части дополнительной вторичной обмотки и со средней точкой этой обмотки, которая включена встречно основной вторичной обмотке, прямой и инверсный выходы делителя частоты соединены через формирователь импульсов управления инвертором и вентилями инвертора и с первым и вторым входами блока управления, первый и второй выходы которого подключены к входам сложения и вычитания реверсив1403215 тора.

Уровень квазисинусоидального напряжения

Полярность входного напряжения

Включены

Ключи Секции

Номер

Значение

Е/3

19,25 7

20,26 6

21,25 7,9

?2,26 6,8

23,25 7,9,11

24,26 6,8,10

19,27 7,13

2 2Е/3

3 Е

4 4Е/3

5 5Е/3

6 2Е

7 2E+E/3

8 2Е+2Е/3 20,28 6,12

21,27 7,9,13

22,28 6,8,12

9 ЗЕ

10 ЗЕ+Е/3

11 3F+2F/3 23,27 7,9, 11,13

24,?8 6,8,10,12

19,29 7,13,15

20,30 6,12,14

21,29 7,9,13,15

12 4Е

13 4Е+Е/3

14 4Е+2Е/3

15 5Е ного счетчика, третий и четвертый выходы блока управления соединены с входами управления группами распределителя, выходы реверсивного счетчика

5 через дешифратор и логический сумматор соединены со входами распределителя, выходы которого через формирователь импульсов управления коммутатором соединены с управлякнцими входа- 10 ми ключей коммутатора, в блоке управления выход первого элемента ИЛИ является третьим выходом блока и соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и входом делителя частоты и через элемент НŠ— с первым входом третьего элемента ИЛИ, который является четвертым выходом блока управления, выход делителя частоты соединен с входом первого Т-триггера и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, прямой выход первого Т-триггера соединен с входом второго Т-триггера и с третьим входом третьего элемента

ИЛИ, инверсный выход первого Т-триггера подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, инверсный и прямой выходы второго Т-триггера соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, первые входы которого являются первым и вторым входами блока управления, выходы обоих элементов И подключены к входам первого элемента ИЛИ, выходы третьего и второго элементов ИЛИ являются первым и вторым выходами блока управления, в логическом сумматоре

j-й вход i-ro элемента ИЛИ из числа

m соединен с fi + — (j — 1} -м

Nà о .2 выходом дешифратора, а К-й вход 1-ro элемента ИЛИ из числа m соединен с

fK + — (1 — 1)) -м выходом дешифра1 о

1403215

11родолже i:èе таб ш н:

Включены

Ноиер Знаиенне

Секции

16 5E+E/3 22,30 6,8, 12, 14

17 5E+2E/3 23,29 7,9, 11,13,15 +

18 6Е 24,30 6,8,10,12,14

Составитель В.Миронов

Техред Л.Сердюкова

Корректор Л.Пилипенко

Редактор E.Копча

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2875/48

Ирои-тволственно-полиграфическое предприятие, г . Ужгород, ул. Пр-..к гнлч, Уровень кваэнсннусоидального напряжения

Полярность входного напряжения