Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к преобразовательной технике. Цель изобретения - повышение эффективности использования источников питания (ИП) и ключевых элементов при одновременном повышении качества выходного напря кения ключевого преобразователя. Преобразователь содержит первый и второй ИП 1-3, 9, 10 на секциях соответственно, два дополнительных ИП 15, 17, которые соединены с ИП 9, 10 через тиристоры 16, 18. Нагрузка 19 через ключи переменного тока 6,7,13 и тиристоры 11, 12 соединена с ИП 1-3 и 9, 10. В соответствии с временной диаграьс-юй .замыкания и размыкания ключев ых элементов на нагрузке формируется ступенчатое переменное напряжение требуемой формы. 3 ил. ге iS

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 02 M 7 515

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4 1.1 9800/24-07 (22) 17.09.86 (46) 15.08.88. Вюл. Р 30 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) К.А.Липковский, О.В.Лялько, А.В.Новосельцев и Д.Б.Уваров (53) 621.314 ° 572 (088 ° 8) (56) Тонкаль В.Е.Синтез автономных инверторов модуляционного типа, Киев:

Наукова думка, 1979, 204с.. (c.81-82, рис.48,49).

Авторское свидетельство СССР

У 902172, кл. Н 02 M 7/48, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразова„„SU„„1417145 А 1 тельной технике. Цель изобретения повышение эффективности использования источников питания (ИП) и ключевых элементов при одновременном повышении качества выходного напряжения ключевого преобразователя. Преобразователь содержит первый и второй HII 1-3, 9, 10 на секциях соответственно, два дополнительных ИП 15, 17, которые соединены с ИП 9, 10 через тиристоры

16, 18. Нагрузка 19 через ключи переменного тока 6,7,13 и тиристоры 11, 12 соединена с ИП 1-3 и 9, 10, В соответствии с временной диаграммой .замыкания и размыкания ключевых элементов на нагрузке формируется ступенчатое переменное напряжение требуемой формы. 3 ил.

141 7145

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное.

Целью изобретения является повышение эффективности использования ис-, точников питания и ключевых элементов 10 при одновременном повышении качества выходного напряжения.

На фиг.1 изображена схема преобразователя постоянного напряжения н квазисинусоидальное; на фиг.2 — диаг- 15 раммы его работы; на фиг.3 — структурная схема аналоговой системы управления преобразователя, реализующей заданный алгоритм включения ключевых элементов. 20

Преобразователь постоянного напряжения н кназисинусоидальное содержит дне ключевые стадии, первая из которых содержит секционированный источник питания 1-3, крайние выводы кото- 25 рого через тиристоры 4 и 5, а промежуточные отводы через ключи 6 и 7 переменного тока соединены с общим выводом ключей секции и первым выходным выводом 8 преобразователя, Вторая 30 ключевая секция содержит секционированный. источник 9-10 питания, крайние выводы которого через тиристоры 11 и !2 а промежуточный отвод через ключ 13 переменного тока соединены с общим нынодом второй ключевой секции и вторым выходным выводом 14 преобразователя.. Крайние выводы секционированных источников 1-3 и 9-10 питания соединены между собой посредством 0 первого дополнительного источника 15 питания и тиристора 16 и также второго дополнительного источника 17 питания и тиристора 18. Тиристоры 4, 5, 11, 12, 16 и 18 шунтированы обратными,15 диодами. Между выводами 8 и 14 преобразователя подключена нагрузка 19.

Величина ЭДС секций 1-3 первого источника питания, а также первого

15 и второго 17 дополнительных источников питания выбирается равной:

Е=Е /S, где F, — амплитуда формируемого напряжения; S — число формируемых уровней. Величина ЭДС секций 9 и 10 второго источника питания ныби55 рает ся равной 4Е каждая .

Преобразователь постоянного напряжения н кназисинусоидальное работает следующим образом.

Управление ключевыми элементами

4-7, 11-13, 16 и 18 осуществляется путем их замыкания и размыкания в соответствии с алгоритмом, задаваемым системой управления (фиг.2 и 3). Для получения квазисинусоидальной формы выходного напряжения используется метод ступенчатой аппроксимации при равномерном квантовании по уровню и неравномерном квантовании по нремени.

При количестве равномерных уровней выходного ступенчатого напряжения

S=12 на одну четверть периода момента переключения имеют значения:

< о =2,39 ; О(=22,03 ; о(,) =45,13

Ключевой преобразователь реализует первый уровень выходного напряжения на первой четверти полупериода при о

a o, =2,39, когда включены ключевые элементы 5, 12 и 18 и к нагрузке 19 подключен второй дополнительный источник 17 питания, величина ЭДС ко- с торого равна Е. При о(, =/,18 реализуется второй уровень выходного ступенчатого напряжения, при этом включены ключевые элементы 7, 12 и 18, а к нагрузке 19 подключены секция 3 первого источника питания и второй дополнительный источник 17 питания, суммарная ЭДС которых равна 2Е.

При dos =12«03 включены ключевые элементы 6, 12 и 18, а к нагрузке

19 подключены секции 2 и 3 и источник

17, суммарная ЭДС которых равна ЗЕ, что позволяет реализовать третий уровень выходного напряжения (фиг.2),.

И TiP

При реализации выходного кваэисинусоидального напряжения ключевые элементы обеспечивают подключение требуемых источников питания к нагрузке с возможностью прохождения тока в обоих направлениях. Это обусловливает работоспособность устройства с неизменной формой кривой выходного напряжения при любом коэффициенте мощности нагрузки.

Приведенный на фиг.2 алгоритм формирования квазисинусоидального напряжения может быть реализован при помощи аналоговой системы управления.

Блок-схема аналоговой системы управления (фиг.3) содержит генератор

20 синусоидального напряжения, выпря141714 митель. 21, блок 22 опорных источников (делитель), схему 23 сравнения, диодную матрицу (с хему выделе ни я положительных ординат) 24 и блок 25 одно5 вибраторов.

Аналоговая система управления работает следующим образом.

Генератор 20 синусоидального напряжения формирует напряжение стабиль- 1О ной амплитуды и частоты, причем частота генератора равна частоте выходного сигнала преобразователя, а амплитуда выходного сигнала выбирается наиболее удобной для реализации. 15

Синусоидальное напряжение с выхода генератора синусоидального напряжения подается на вход выпрямителя 21, который выпрямляет синусоидальный сигнал, так как импульсы управления необходимо получать в течение обоих полупериодов выходного напряжения °

Блок 22 опорных источников представляет собой делитель напряжения„ причем величина напряжения источника 25 должна быть равна амплитуде синусоидального сигнала.

Сигналы с выходов выпрямителя и делителя поступают на вход схемы 23 сравнения, где происходит сравнение выпрямленного сигнала генератора синусоидального напряжения с опорными . напряжениями, отличающимися друг от друга на одинаковые уровни. Сигналы с выхода схемы сравнения поступают на схему 24 выделения положительных ординат, выходы которой соединены с входами блока 25 одновибраторов, в котором формируются импульсы, соответствующие моментам начала и конца, 4О импульсов с выхода диодной матрицы

24, которые являются импульсами уп-! равления с фазой, соответствующей временному квантованию синусоидально.го сигнала.

Использование изобретения позволяет при заданном количестве ключевых элементов И=9 (из которых 12 тиристоров и 6 диодов) повысить эффективность использования источников питания, что характеризуется уменьшением суммарно= ЭДС единичных источников

13 питания Е = — Е, и эффективность ис12

55 пользования ключевых элементов путем увеличения числа реализуемых уровней выходного ступенчатого напряжения

S=12 что, в свою очередь, позволяет повысить качество выходного напряжения, коэффициент гармоник которого определяется величиной K„=3#, а так же уменьшить величину максимального обратного напряжения, прикладываемо1 13 го к ключевым элементам Б . = — Е„,, 06р

Формула из о бр е-ения

Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное, содержащий две ключевые секции, каждая из. которых состоит из секционированного источника питания с промежуточным отводом, крайний положительный вывод которого через тиристор в прямом направлении и крайний отрицательный вывод через тиристор в обратном направлении, а промежуточный отвод через ключ переменного тока соединены с общим выводом ключевой секции, указанные тиристоры шунтированы обратными диодами, причем общий вывод первой ключевой секции соединен с первым выходным выводом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования источников питания и ключевых элементов при одновременном повышении качества выходного напряжения, источник питания первой ключевой секции снабжен дополнительным отводом, который через дополнительный ключ переменного тока соединен с общим выводом данной. ключевой секции, и двумя дополнительными источниками питания, причем отрицательный вывод первого дополнительного источника соединен с крайним положительным выводом источника питания первой ключевой секции, положительный вывод через дополнительный тиристор в прямом направлении соединен с крайним отрицательным выводом источника питания второй ключевой секции, положительный вывод второго дополнительного источника соединен с крайним отрицательным выводом источника питания первой ключевой секции, отрицательный вывод через дополнительный тиристор в обратном направлении соединен с крайним положительным выводом источника питания второй ключевой секции, указанные тиристоры шунтированы обратными диодами, а общий вывод второй ключевой секции соединен с вторым выходным выводом преобразователя

1417145 фарЗ

Составитель Г.Мьщык

Техред Л.Олийнык

Корректор Л.Латай

Редактор A.Ëåæíènà

Заказ 4075/54

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 665 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауп(ская наб., д. 4/5 йоги улраВления

4А798И