Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение уровня коммутационных помех. Устройство содержит регулирующий элемент 1, включенный последовательно с нагрузкой в цепи переменного тока. Регулирующий элемент выполнен в виде моста из четырех идентичных управляемых транзисторных ключей 5-8 с трансформаторным управлением. В диагонали постоянного тока моста включен последовательный колебательный LC-контур 9. Регулирование напряжения и управление управляемыми ключами 5-8 осуществляется от блока управления методом частотно-импульсной модуляции, за счет чего достигается поставленная цель. 2 3. п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l)5 Н 02 М 5/257

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4720495/07 (22 ) 19.07.89 (46) 23.06.91. Бюл. № 23 (72) В. С. Уманский (53) 621.316.72 (088.8) (56) Заявка Японии № 56-33724, кл. G 05 F 1/44, 1981. (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В

Г! EP ЕМЕ ННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение уровня комИзобретение относится к электротехнике.

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение уровня коммутационных помех.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит регулирующий элемент I, первый силовой вывод которого соединен с первым выводом для подключения сети 2, а второй силовой вывод— с первым выводом для подключения нагрузки 3. Второй вывод для подключения нагрузки 3 и второй вывод для подключения сети 4 объединены. Регулирующий элемент I содержит идентичные первый, второй, третий и четвертый управляемые ключи 5 — 8, соединенные по схеме моста, и последовательный колебательный LC-контур 9, состоящий из катушки индуктивности 10 и конденсатора I I. Выводы первой диагонали моста связаны ссютветственно с первым и вторым выходными выводами регулирующего элемента 1, во вторую диагональ моста вклю„„SU, 1658333 А4 мутационных помех. Устройство содержит регулирующий элемент 1, включенный последовательно с нагрузкой в цепи переменного тока. Регулирующий элемент выполнен в виде моста из четырех идентичных управляемых транзисторных ключей 5 — 8 с трансформаторным управлением. В диагонали постоянного тока моста включен последовательный колебательный LÑ-контур 9. Регулирование напряжения и управление управляемыми ключами 5 — 8 осуществляется от блока управления методом частотно-импульсной модуляции, за счет чего достигается поставленная цель. 2 з. п, ф-лы, 2 ил. чен последовательный колебательны и L Сконтур 9. Входы управления первого и четвертого управляемых клюей 5 и 8 в противолежащих плечах моста связаны между собой и подключены к первому управляющему входу регулирующего элемента 1, и к первому выходу блока управления 12. Связанные между собой входы управления второго и третьего управляемых ключей 6 и 7 подключены к второму управляющему входу регулирующего элемента 1 и к второму выходу V блока управления 12. Каждый идентичный управляемый ключ 5 — 8 содержит первый и второй силовые транзисторы 13 и 14, к коллекторам которых присоединены катоды первого и второго диодов 15 и 16, аноды которых соединены с эмиттерами тех же транзисторов, а также с анодами третьего и четвертого диодов 17 и 18, катоды которых соединены соответственно с базами первого и второго силовых транзисторов 13 и 14. Коллекторы первых силовых транзисторов 13 в первом и третьем управляемых ключах 5 и 7 в смежных плечах моста связаны между собой и подключены к

1658333 первому выводу первой диагонали моста, к ее второму выводу подключены соединенные жду собой коллекторы вторых силовых транзисторов 14 второго и четвертого управляемых ключей 6 и 8., Коллекторы первых силовых транзисторов 13 управляемых ключей 6 и 8 соединены с коллекторами вторых силовых транзисторов 13 в первом и третьем управляемых ключах соответственно н с выводами второй диагонали моста.

Устройство содержит первый и второй трансформаторы 19 и 20, первые обмотки 21 которых своими первыми выводами соединены с первым выводом для подключения сети 2, а своими вторыми выводами подключены соответственно к первому и второму выходам U, V блока управления 12.

Крайние выводы вторых обмоток 22 первого и второго идентичных трансформаторов 19 и 20 подключены к базам ссютветствующих силовых транзисторов 13 и 14 в первом и четвертом управляемых ключах 5 и 8, эмиттеры тех же силовых транзисторов 13 и 14 подсоединены к отводам соответствующих вторых обмоток 22. Крайние выводы третьих обмоток 23 первого и второго трансформаторов 19 и 20 подключены к базам соответствующих силовых транзисторов 13 и 14 во втором и третьем управляемых ключах 6 и 7, причем эмиттеры тех же силовых транзисторов 13 и 14 подсоединены к отводам соответствующих третьих обмоток 23, которые включены согласно по отношению к первым и вторым обмоткам 21 и 22 первого и второго трансформаторов 19 и 20.

Блок управления 12 обеспечивает на первом и втором выходах противофазные импульсы постоянной длительности и регулируемой частоты, превышающей частоту сети, и может быть построен по известным схемам частотно-импульсного управления, в частности может содержать генератор импульсов 24, управляемый напряжением Е, 6-триггер 25, элемент задержки 26, логические элементы И 27 и 28 и ключи 29 н 30, соединенные с первым и вторым выходами U, V блока управления 12.

Преобразователь работает следующим образом.

На выходе генератора импульсов 24 формируются кратковременные импульсы Е 4, частота F 4 следования которых намного (в 10 и более раз) превышает частоту Б напряжения Б питания (см. фиг. 2). При этом частота F 4 зависит от управляющего напряжения Е. Импульсы Е поступают на счетный вход D-триггера 25, íà его неинвертирующем и инвертирующем выходах п ри этом формируются поочередно импульсы

Eg, -Ä и Е . Импульсы Е -i и Е ;-г наряду с задержанными в элементе задержки 26 импульсами Е поступают на входы логических элементов И 27 и 28. На выходах логических элементов И 27 и 28 в результате формируются поочередно импульсы Е 7 и

5

Е в, которые подаются на первый и второй выходы U u V блока управления 12 через ключи 29 и 30 и далее на первые обмотки 21 первого и второго трансформаторов 19 и 20 (см. фиг. 2). Ключи 29 и 30 под действием импульсов Е 7 и Egg отпираются и через них на шины питания Е. замыкаются цепи первых обмоток 21 первого и второго трансформаторов 19 и 20. В результате формируются импульсы Eg)-i и Е )-я промодулированные напряжением сети Е. (см. фиг. 2).

Во время положительного полупериода напряжения сети Е. на левой шине питания под действием первого импульса Е „первые силовые транзисторы 13 в первом и четвертом управляемых ключах 5 и 8 насыщаютс я. При этом начинается протекание тока Ig по цепи левая шина Е. — первый силовой транзистор 13 в первом управляемом ключе 5 — средняя секция первой обмотки 21 первого трансформатора 19 — диод 16 в первом управляемом ключе 5 — последовательный ый колебател ьный L С-контур

9 — первый силовой транзистор 13 в первом управляемом ключе 8 — средняя секция второй обмотки 22 первого трансформатора 19 — диод 16 в четвертом управляемом ключе 8 — нагрузка — правая шина питания (см. фиг. 2). Ток Ig,<, равный току Ig, протекает через нагрузку в положительном направлении, его амплитуда пропорциональна текущей величине напряжения сети Б (см. фиг. 2). Ток lg имеет вид полупериода синусоиды. Длительность импульсов тока lg равна длительности полупериода свободных колебаний последовательного колебательного LC-контура 9, она равна .Tg

= g LioC i i, где Lio, Ci i — соответственно

Г индуктивность и емкость. Протекание тока через средние секции вторых и третьих обмоток 22 и 23 первого трансформатора 19 создает на верхних секциях и на базах соответствующих силовых транзисторов напряжение положительной обратной связи, которое пропорционально току lg. Оно удерживает первые силовые транзисторы 13 в первом и четвертом управляемых ключах 5 и 8 в состоянии насыщения после окончании импульса Eig. В то же время на нижних секциях вторых и третьих обмоток 22 и 23 первого трансформатора 19 и на базах вторых силовых транзисторов 14 в первом и четвертом управляемых ключах 5 и 8 образуются отрицательные импульсы, ограничиваемые по амплитуде диодами 18. Эти импульсы удерживают вторые силовые транзисторы 14 в запертом состоянии в течение всей длительности импульса тока !9.

К моменту окончания полупериода Т9 токи Ig и Io,4 обращаются в нуль, благодаря чему напряжение положительной обратной связи на базах первых силовых транзисторов 13 в первом и в четвертом управляемых ключах 5 и 8 тоже обращается в нуль, 1658333

Формула изобретения они запираются и протекание тока прекращается (см. фиг. 2).

Далее на втором выходе V блока управления 12 и на первой обмотке 2! первого трансформатора 19 появляется первый импульс Elg „(см. фиг. 2). Этим аналогично описанному выше во время положительного полупериода Е достигается насыщение первых силовых транзисторов 13 во втором и третьем управляемых ключах 6 и 7. Ток lg при этом протекает по цепи первый силовой транзистор 13 в третьем управляемом ключе 7 — средняя секция второй обмотки 22 второго трансформатора 20 — диод 16— последовательный колебательны и L С- контур

9 — силовой транзистор 13 во втором управляемом ключе 6 — средняя секция третьей обмотки 23 второго трансформатора 20— диод 16 во втором управляемом ключе 6— нагрузка. Импульс тока l прн этом имеет направление, противоположное предыдущему импульсу, а импульс тока /з,4 совпадает с направлением тока в предыдущем импульсе (см. фнг. 2).

Далее процессы повторяются. Чередование полярности импульсов тока 19 позволяет использовать энергию, накопленную в конденсаторе 11 к концу каждого импульса.

1. Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий регулирующий элемент, первый силовой вывод которого соединен с первым выводом для подключения сети, а второй силовой вывод — с первым выводом для подключения нагрузки, второй вывод для подключения сети объединен с вторым выводом для подключения нагрузки, н блок управления, с первым выходом которого соединен первый управляющий вход регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения уровня коммутационных помех, регулирующий элемент содержит идентичные первый, второй, третий и четвертый управляемые ключи, соединенные по схеме моста, а также после;.овательный колебательный LÑ-контур, блок управления снабжен вторым выходом, причем выводы первой диагонали моста соединены соответственно с первым н вторым силовыми выводами регулирующего элемента, ьо вторую диагональ моста включен последовательный колебательный LC-контур, входы управления первого и четвертого управляемых ключей в противолежащих плечах моста связаны между собой и подключены к первому управляющему входу регулирующего элемента, связанные между собой входы управления второго и третьеro управ10

50 ляемых ключей подключены к второму управляющему входу регулирующего элемента и к второму выходу блока управления, формирующего на первом и втором выходах идентичные противофазные импульсы постоянной длительности и регулируемой частоты, превышающей частоту сети.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что каждый идентичный управляемый ключ содержит первый и второй силовые транзисторы эмиттеры которых связаны между собой, а к коллекторам которых присоединены катоды первого и второго диодов, аноды которых соединены с эмиттерами тех же силовых транзисторов, а также с анодами третьего и четвертого диодов, катоды которых связаны соответственно с базами первого и второго силовых транзисторов, при этом коллекторы первых силовых транзисторов в первом и третьем управляемых ключах в смежных плечах моста соединены между собой и подключены к первому выводу первой диагонали моста, к ее второму выводу подключены соединенные между собой коллекторы вторых силовых транзисторов второго и четвертого управляемых ключей, коллекторы первых силовых транзисторов упомянутых управляемых ключей соединены с коллекторами вторых силовых транзисторов в первом и третьем управляемых ключах соответственно и с выводами второй диагонали моста.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем. что в него введены идентичные первый и второй трансформаторы, первые обмотки которы» своими первыми выводами соединены с первым выводом для подключения сети, а своими вторыми выво да ми подключены соответственно к перво му и второму выходам блока управления, причем крайние выводы вторых обмоток, которые выполнены трехсекционными, первого и второго трансформаторов подклю цны к базам соответствующих первого и второго силовых транзисторов в первом и четвертом управляемых ключах, эмиттеры тех же силовых транзисторов связаны между собой через среднюю секцию соответствуюгцих вторых обмоток, крайние выводы третьНх обмоток, выполненных трехсекционными, первого и второго трансформаторов подкл ючен ы к базам соответствующих первого и второго силовых транзисторов во втором и третьем управляемых ключах, причеvl эмит теры тех же силовых транзисторов связаны между собой через среднюю секцию соответствующих третьих обмоток, которые включены согласно по отношению к первым и вторым обмоткам первого и второго трансформаторов.

1658333

Еп

Е

2 1

Фиг. 1

Ег, о

Ег1

Егв

Eg),lJ

221 U

ЩГ. 2

Составитель А Зенченко

Редактор М. Кузнецова Техред А. Кравчук Кор ректор М. С а м бор с ка я

Заказ 2435 Тираж 388 Подписное

И1!1!1ПИ 1осударств«нного комнтста по изобрет«ниям и открытиям при ГКНТ СССР

118()85, Москва, Ж 35, Рау шская наб, д. 4/5

Пр<н<знодств«нно-изд«тсльский комбн<гат кПат«нт>, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101