Преобразователь управляемого напряжения с переменным выходным напряжением ступенчатой формы

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода дпя обеспечения нагрузки переменным напряжением синусоидальной формы. Целью изобретения является повьшение надежности и улуч шение массогабаритньк показателей преобразователя. Принцип действия преобразователя основан на формиро1 Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для обеспечения нагрузки переменным напряжением синусоидальной формы. Цель изобретения - повышение надежности и улучшение массогабаритньк показателей преобразователя. На фиг . 1 представлена функциональная схема устройства-, на фиг. 2 - временная диаграмма напряжений. вании суммарной ступенчатой формы выходного напряжения несколькими индивидуальными источниками с преобразователями переменного напряжения, формирующими каждый отдельную ступень выходного напряжения, отличающийся друг от друга различной дея- .тельностью. С целью вьфавнивания длительности работы полупроводниковых ключей индивидуальных преобразователей каждые две соседние из них управляются от одной пары спеилально введенных коммутаторов, которые через каждый цикл меняют (переключают) сигналы управления. Такая смена управляющих сигналов чер.едует длительность проводимости в каяадой паре ключевых элементов, выравнивая таким образом их среднюю токовую нагрузку. Б результате усреднения времени работы управляемых источников снижается время наработки на отказ, вследствие чего повышается надежность преобразователя . 2 шт. Преобразователь содержит блок 1 управления, К блоков 2 коммутации, N управляемых источников 3 переменного напряжения, выпрямителей 4, выходной инвертор 5, тактовый генератор 6. Каждый блок 2 коммуташш состоит из первого, второго, трегьего и четвертого кл.ючей 7-10 и логического элемента НЕ 1 1 . Первые входы первого и третьего ключей 7 и 9 первого комму (Л 4 С55 vj О) СО со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 146769 (дц 4 Н 02 М 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4250221/24-07 (22) 06. 04.87 (46) 23,03.89. Бюп, Р 11 (72) В ° В. Кондаков, А.К. Котельников и Е,В. Митрофанов (53) 621.314.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 316162, кл. Н 02 M 7/537, 1970, Авторское свидетельство СССР

Р 1176431, кл. Н 02 М 7/5395, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УПРАВЛЯЕМОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПЕРЕМЕННЬМ ВЬ?ХОЛНЬМ НАПРЯЖЕНИЕМ СТУПЕНЧАТОЙ ФОРМЫ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может бьггь использовано в системах электропитания и электропривода для обеспечения нагрузки переменным напряжением синусоидальной формы. Целью изобретения является повышение надежности и улуч шение массогабаритных показателей преобразователя, Принцип действия преобразователя основан на формиро1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использонано в системах электропитания и электропривода для обеспечения нагрузки переменным напряжением синусоидальной формы.

Цель изобретения — повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей преобразователя.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства;на фиг.2 - временная диаграмма напряжений, ванин суммарной ступенчатой формы выходного напряжения несколькими индивидуальными источниками с преобразователями переменного напряжения, формирующими каждый отдельную ступень выходного напряжения, .отличающийся друг от друга различной дея. тельностью. С целью выравнивания длительности работы полупроводниковых ключей индивидуальных преобразователей каждые две соседние из них управляются от одной пары специально введенных коммутаторов, которые через каждый цикл меняют (переключают) сигналы управления. Такая смена управляющих сигналов чередует длительность проводимости в каждой паре ключевых элементов, выравнивая таким образом их среднюю токовую нагрузку. В результате усреднения времени работы управляемых источников снижается нремя наработки на отказ, вследствие чего повышается надежность преобразователя.2 ил.

Преобразователь содержит блок 1 управления, К блоков 2 коммутации, N управляемых источников 3 переменного напряжения, выпрямителей 4, выходной инвертор 5, тактовый генератор 6 °

Каждый блок 2 коммутации с остоит из первого, второго, трегьего и четвертого ключей 7-10 и логического элемента НЕ 11.

Первые входы первого и третьего ключей 7 и 9 первого бл ка, комму146 76 тации объединены и соединены с первым соответствующим выходом блока 1 управления, нторой соответствующий выход которого соединен с первыми входами второго и четвертого ключей

8 и 10 первого блока 2 коммутации.

Выходы ключей 7 и 8, 9 и 10 попарно объединены и подключены к входам управления соответственно первого и второго управляемых источников 12 и 13.

Аналогичным образом другая пара выходов (вых, 3, вых. 4) блока 1 управления через второй блок 14 коммутации подключена к управляющим входам второй пары управляемых источников 15 и 16., Выход тактового генератора 6 в каждом блоке коммутации подключен к 20 Ф вторым входам второго и третьего ключей

8 и 9 через логический элемент HE 11, а к вторым входам первого и четвертого ключей 7 и 9 — непосредственно.

Управляющий вход непарного управ- 25 ляемого источника 17 подключен к выходу блока 1 управления непосредственно.

Выходы управляемых источников

12-13, 15 16 и 17 подключены к входам соответствующих выпрямителей

18-22, выходы которых соединены согласно-последовательно и подключены к выходному инвертору 5 выход которого, являющийся выходом преобразователя, соединен с входом тактового генератора 6.

Рассмотрим работу преобразователя при N = 5 и К = 2.

Блок 1 управления вырабатывает сигналы управления (U „„ 1-4), которые с соответствующих выходов (ных. 14) через блоки 2 и 14 коммутации поступают на входы управления управляемых источников 12, 13, 15 и 16 переменного напряжения, и сигнал управления U zzp 5, который с вых. 5 поступает на вход управления управляемого источника 17 непосредственно.

Длительность сигналов управления определяется требуемой формой выходного напряжения преобразователя.При наличии сигнала управления каждый управляемый источник 3 вырабатывает напряжение повышенной частоты, кото" рое поступает далее на соответствующий выпрямитель 4. Выходы выпрямителей 4 соединены согласно-последова93

4 тельно, поэтому выпрямленные напряжения суммируются и подаются на выходной инвертор 5, формирующий выходное напряжение многоступенчатой формы U 8„„, Блок 2 коммутации произ" водит коммутацию сигналов управления для первой пары управляемых источников 12 и 13.

Пары упра вля емых и сточ ников подобраны таким образом, что сигналы управления, поступающие на них,имеют различную сумму времен рабочих импульсон в течение периода выходного напряжения преобразователя.

Тактоный генератор 6 вырабатывает тактовые импульсы со скважностью 2 (U „,), которые синхронизированы с выходным напряжением преобразователя, Длительность тактового импульса составляет один или несколько периодов выходного напряжения преобразователя. Под воздействием этих импульсов, которые поступают на тактовые входы блока 2 коммутации,пррисходит коммутация сигналов управления. Тактовые импульсы поступают на вторые входы первого и четнертого ключей 7 и 10 непосредственно с выхода тактового генератора 6, а на вторые входы второго и третьего ключей 8 и 9 — через логический элемент НЕ 11. Когда тактовый импульс имеет высокий уровень (логическая

"1"), на выходе логического элемента HF. 11 формируется сигнал низкого уровня (логический "0"). При этом .на управляющий вход управляемого источника 1? приходят сигналы управления

U „,> а на управляющий вход управляемого источника 13 — сигналы управления U „> 2.

Когда тактовый импульс имеет низкий уровень (логический "0"), на управляющий вход управляемого источника 1? приходят сигналы управления

И „р 2, а на управляющий вход управля емог о нст оч ни ка 1 3 — с и г налы управления U „ 1. (1J ь. 1, П» 2)

Таким образом, осуществляется усреднение времени работы каждого из пары управляемых источников 12 и 13.

Аналогичным образом работает блок

14 коммутации для управляемых источников 15 и 16 (U» 3, U ь„4).

Если количество управляемых источников (в данном случае N=5) нечетное, то на управляющий вход непар. ного управляемого источника 17 сиг146 7693

15

25

35 нал управления U»> 5 поступает непосредственно с блока 1 управления в

В результате усреднения времени работы управляемых источников, вопервых, снижается время наработки на отказ, вследствие чего повышается надежность пр еобра эоват еля, во-вт орых, выравнивается мощность, отдаваемая каждым управляемым источником в нагрузку, а следовательно, и мощность, рассеиваемая на каждом из них, что в случае применения унифицированной конструкции управляемого источника позволяет снизить массогабаритные показатели устройства.

Формула изобретения

Преобразователь управляемого напряжения с переменным выходным напряжением ступенчатой формы, содержащий бЛок управления с N управляющими выходами, соответствующими управля емым ист оч никам перемен ног о напряжения, N управля емых источников переменного напряжения, выход каждого из которых соединен с входом соответствующего выпрямителя, и выходной инвертор, к входу которого подключены последовательно соединенные по выходу выпрямители, о т л ича ющи йс я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения надежности, в него введены тактовый генератор, К блоков коммутации, каждый из которых

1 состоит из четырех ключей и элемента НЕ, при этом управляющие входы первого и третьего ключей каждого блока коммутации объединены и соединены с ynpaBJIIIIoI M выходом блока управления, соответствующим первому управляемому источнику переменного напряжения соответствующей пары, управляющие входы .второго и четвертого ключей каждого блока коммутации соединены с управляющим выходом блока управления, соответствующим второму управляемому источнику переменного напряжения этой же пары, тактовые входы второго и третьего ключей объединены и через элемент НЕ соединены с выходом тактового генератора, вход которого подключен к выходу инвертора, выход тактового генератора подключен к тактовым входам первого и четвертого ключей, выходы первого и второго ключей каждого блока коммутации объединены и подключены к управляющему входу первого управляемого источника переменного напряжения соответствующей пары, а объединенные выходы третьего и четвертого ключей каждого блока коммутации подключены к управляющему входу другого управляемого источника переменного напряжения этой же пары, управляющий вкод непарного управляемого источника переменного напряжения при N нечетном подключен непосредственно к соответствующему управляющему выходу блока управления °

146 7693

Составитель Е. Калинкин

Техред Л.Олийнык Корректор М. Пожо

Редактор А. Ворович

Заказ 1208/52

Тираж 645

Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-иэдатедьский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,!01