Преобразователь постоянного напряжения в многоступенчатое переменное напряжение

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник. Секции 3.1, 3.2, 3.3, 4.1, 4.2, 4.3 вторичных обмоток основного трансформатора 2 и секции 9.1, 9.2, 10.1, 10.2 вторичных обмоток дополнительных трансформаторов соединены последовательно, образуя две цепочки. Напряжения на этих обмотках, формируемые основным инвертором 1 и дополнительными инверторами 7.1, 7.2, алгебраически суммируются и с помощью основных ключей переменного тока 5.3 и 6.3 демодулируются и подаются на выходные выводы преобразователя. Дополнительные ключи 5.1, 5.2, 6.1 и 6.2 переменного тока демодулятора вводят в работу то или иное число секций 3.1, 3.2, 3.3, 4.1, 4.2, 4.3 вторичных обмоток трансформатора, обеспечивают формирование 31 ступени выходного напряжения в полупериоде. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) H 02 М 7/ 39

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П НТ СССР

t (21) 4611330/24-07 (22) 01. 12.88 (46) 30. 10. 90 ° Бюл. № 40 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро геофизической техники (72) Ю.А. Мордвинов (53) 621.314.58(088.8) .(56) Алтовское свидетельство СССР

1372549, кл. II 02 И 7/48, 1982.

Ионн В.С. Стабили ированнные транзисторные преобразователи. Энергоатомиздат, 1986, с. 289, 6-8 строкасверху, рис. 8 ° 15. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ИНОГОСТУПЕНЧАТОЕ ПЕРЕ1БН

НОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения повышение качества выходного напря- .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и . электроппивода.

Цель изобретения — повьг;ение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, На фиг. 1 и 2 показана схема преобразователя с блоком управления; на фиг. 3 — диаграммы напряжений на отдельных лементах схемы; на фиг.4— вариант при трех дополнительных инверторах; на фиг. 5 — диаграммы .на

„„ЯО„„16Î3512 х.еэия путем уменьшения коэффициента гармоник ° Секции 3.1, 3,2, .3.3, 4.1, 4.2, 4.3 вторичных обмоток основного трансформатора 2 и секции 9. 1 9,2; . 10, 1, 10.2 вторичных обмоток дополнительных трансформаторов соединены последовательно, образуя две цепочки. Напряжения на этих обмотках, формируемые основным инвертором 1 и дополнительными инверторами 7.1, 7.2, алгебраически суммируются и с помощью основных ключей переменного тока 5.3 и 6.3 демодулируются и подаются на выходные выводы преобразователя. Дополнительные ключи 5. 1, 5.2, 6. 1 и 6.2 переменного тока демодулятора вводят в работу то или иное .исло секций 3 . 1, 3.2, 3.3, 4 . 1, 4 . 2, 4 .3 вторичных обмоток основного трансформатора, .обеспечивают формирование 31 ступени выходного напряжения в полупериоде. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

С© элементах схемы для преобразователя, д выполненного по фиг. 4.

Ф

Преобразователь (фиг. 1) содержит основной инвертор f с основным трансформатором 2. Вторичные обмотки осВ новного трансформатора разделены на

Д секций 3 . 1, 3 .2, ...ЗД и 4 . 1., 4 .2, ...4Д посредством промежуточных отводов и соединены через основные ключи

5. 1 и 6. 1 переменного тока демодулятора с выходным выводом преобразователя. Промежуточные отводы через дополнительные ключи 5.2, 5.3, 6.2, 6.3

1603512

40 переменного тока демодулятора соединены с этим же выходным выводом преобразователя. Дополнительные инверторы 7. 1, 7.2 имеют дополнительные

5 трансформаторы 8. 1, 8, 2, содержащие по две вторичные обмотки 9.1, 9.2, 10.1, 10.2, соединенные последовательно с цепочками обмоток 3,1-3.3, 4.1-4.3.Блок 11 управления(фиг. 2) со- 10 держит задающий генератор 12, счетчик

13 импульсов, первый преобразователь

14 кодов и первые выходные усилители

15 мощности, второй преобразователь

16 кодов и вторые выходные усилители

17 мощности. На фиг. 3 представлены выходное напряжение 18 преобразователя, напряжение 19 на обмотках основного трансформатора 2, напряжения

20 и 21 на обмотках дополнительного трансформатора 8.1 и 8.2. Преобразователь (фиг.4) содержит основной инвертор 22 с основным трансформатором 23, имеющим две цепочки последовательно соединенных Д секций вторичных оомоток

24 . 1, 24 .2..., 24 .Д и 25. 1, 25.2... .25.Д (A. Д = 3), ключи 26 ° 1, 26.2,. ..26.Д, 27.1, 27.2,. ..27.Д перемен1 ! ного тока, дополнительные инверторы

28.1, 28.2, 28.3 с дополнительными трансформаторами 28.1, 29 ° 2, 29.3, .содержащими по две вторичные обмотKH 30 ° 1, 30 ° 2, 31 ° 1, 31.2, 32. 1, 32.2, и блок 33 управления, выполненный nv. схеме фиг. 2. На фиг. 5 пред35 ставлено выходного напряжение 34 это го преобразователя, напряжения 35-38 соотвественно на обмотках основного

23 и дополнительных 29 трансформаторов.

ПреобразоВатель (фиг. 1) работает следующим образом.

Основной высокочастотный инвертор

1 формирует прямоугольное напряжение.19, а два (t» = 2) дополнительных инвертора — соответственно напряжения 20 и 21. Инверторы выполнены, например, по мостовым схемам, для организации нулевой паузы в их выходном напряжении. Демодулятор, выполненный на ключах 5.1, 5.2, 5 ° 3, 6. 1, 6. г 50

6.3 переменного тока, обеспечивает дискретное изменение коэффициента

/ трансформации основного трансформатора. При этом все секции обмотки 3,1, S.2, 3.3, 4. 1, 4.2, 4,3 имеют одина55 ковое количество витков. Напряжения на вторичных обмотках 9.1, 9,2 одиHsKoBb1 H Hbl 3 U», . e U» — ампли туда первой ступени выходного напряжения. Напряжения на вторичных обмотках 10.1, 10.2 также одинаковы и равны Н а напряжения на каждой секции э

3.1, 3.2, 3,3, 4.1, 4.2, 4.,3 равны

9 U».

В интервале первых четырех степеней выходного напряжения 18 (фиг,2,3) с тактовой частотой напряжения 19 поочередно включаются ключи 5.3, 6.3 переменного тока. В интервале первой ступени напряжения 18 первичные обмотки трансформаторов 2 и 8.1 закорочены через ключевые элементы инверторов 1 и 7.1, а ингертор 7.2 обеспечивает на вторичных обмотках 10.1, 10.2 напряжения U», которые поочередно подключаются к выходным выводам.

Таким образом, на выходе формирователя — первая ступень выходного напряжения. В интервале второй ступени выходного напряжения начинает работать инвертор 7,1, который обеспечивает на вторичных обмотках 9. 1, 9.2 напряжение 3 U„ . На рассматриваемом интервале времени полярности напряжений обмоток 9.1, 9.2, 10.1, 10,2 встречные и поэтому на выходе формируется напряжение 3 U » — О » = 2 U,, В интервале третьей ступени напряжения 18 работает только,инвертор 7.1 (фиг. 2, ) и к выходу подключаются только вторичные обмотки трансформатора 8.1 с напряжением 3 U,, На интервале четвертой ступени напряжения

18 работают оба инвертора 7.1, 7.2, формирующих на вторичных обмотках напряжения 3 U » и U», находящиеся в фазе, Поэтому на выходе формируется напряжение U < + 3 Ul = 4 U», Ha ин-! тервале от пятой по тринадцатую ступени выходного напряжения 18 поочередно включаются эти же ключи 5.3, 6.3 переменного тока, на всех вторичных обмотках 3.1, 4.1, 9.1, 9.2 формируются напряжения.

На интеравле с 14 до 22 ступени, напряжения 18 начинают поочередно переключаться ключи 5.2 и 6.2 переменного тока и в формировании выходного напряжения участвуют напряжения на обмотках 3.1, 3.2, 4.1, 4.2, 9.1, 9.2, 10.1, 10.2.

На интервале с 23 по 31 ступени напряжения 18 начинают поочередно подключаться ключи 5.1 и 6.1 переменного тока и т.д. Форма напряжений в

16035

45 последующие интервалы времени наглядно иллюстрируют лиаграммы фиг. 3.

Задающий генератор 12 блока управления (фиг. 2) формирует высокочастотные импульсы напряжения с частотой как минимум 2 f (частота напряо.u жения основного инвертора поступает на счетчик 13 импульсов, на выходе которого формируется параллельный двоичный код, который поступает на два преобразователя 14 и 16 кодов.

Каждому чачению кода, поступающему на вход преобразователя l4 кодов, на его выходе соответствует код, который обеспечивает определенную последовательность переключения ключевых элементов демодулятора на ключах

5.1,...6.1,... переменного тока. Каждому значению кода, поступающему на 20 вход преобразователя 16 кодов, на его выходе соответствует код, который обеспечивает необходимую последовательность переключения ключевых элементов инвертора 1, 7.1, 7.2.

Второй вариант статического преобразователя (фиг. 4) целесообразно применять, когда существует технологическая необходимость использова- Зр ния одинаковых трансформаторов. В этом случае на секциях вторичных обмоток 24. 1, 24 .2, 24.3, 25. 1, 25.2, 25.3 напряжения выбраны равными 7 U, ° а общее число ступеней выходного на= пряжения равно (2 N + 1) Д + N.

Форма напряжений на вторичных обмотках основного трансформатора 35 (фиг. 5) и дополнительных трансформа- 4g торов 36 — 38 наглядно иллюстрирует принцип работы предлагаемого преобразователя. Блок управления выполнен по схеме аналогичной схеме по фиг. 2.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения в многоступенчатое перемен12 б ное напряжение, содержащий основной инвертор, на выходе которого включен основной трансформатор с двумя одинаковыми вторичными обмотками, и N дополнительных иннерторов, на выходе каждого из которых включен дополнительный трансформатор с двумя одинаковыми вторичными обмотками, одни вторичные обмотки основного и всех дополнительных трансформаторов соединены последовательно, образуя первую цепочку, другие вторичные обмотки основного и всех дополнительных трансформаторов соединены последовательно, образуя вторую цепочку, одни крайние выводы первой и второй цепочек соединены с первым выходным выводом преобразователя. другие крайние выводы каждой цепочки через основной ключ переменного тока демодулятора соединены с вторым выходным выводом преобразователя, и блок управления, основные выходы которого соединены с цепями управления ключей основного и дополнительного инверторов и основных ключей переменного тока демодулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, каждая вторич-ная обмотка основного трансформатора

:разделена на Д одинаковых секций с помощью. отводов, соединенных через

2 (Д вЂ” 1) введенных дополнительных ключей переменного тока демодулятора с вторым выходным выводом преобразователя °

2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что коэффициенты трансформации дополнительных трансформаторов выбраны равными

3" 1),/Е, а каждой секции вторичной обм отки основного трансформатора—

3 И 1/Е, rpe n = 1,...N — номер до0 полнич ельного трансформатора; U амплитуда ступени выходного напряжения; Š— напряжение питания преобраз ова теля .

1б03512

Х1, Х2,13 а,62,я на клю ейм эюменли иидертпраР

)603512

1603512

Составитель В. Моин

Редактор А. Маковская Техред М.Дндык Корректор М. Максимишинец

Тираж 497

Заказ 3392

Подписное

ВНИИПИ 1 осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101