Преобразователь постоянного напряжения в переменное квазисинусоидальное 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. Преобразователь содержит основной инвертор Ј фиг.1 L 1, в цепь питания которого последовательно включены вторичные обмотки 39, 42 и 44 выходных трансформаторов 1 12, 13 первого , второго и третьего дополнительных инверторов 2, 3, 4 соответственно В цепь питания дополнительного инвертора 4 включены последовательно вторичные обмотки 40 и 43 выходных трансформаторов 11 и 12, а в цепь питания дополнительного инвертора 3 - вторичная обмотка 41 выходного трансформатора 11 Транзисторы 5-6 7-8, 9-10 допопнительных инверторов 2-4 управляются импульсами соответственно с частотой в 8, 4 и 2 раза более высокой, чем частота выходного напряжения, и воспроизводящими соответствующие функции Уолша На выходе преобразователя формируется восьмиступенчатое напряжение с коэффициентом гармоник 6% при соответствующем выборе коэффициентов трансформации обмоток 39-45 1 з.п ф-лы, 3 ил сл С 45 о 00 ы ел 00

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51>5 Н 02 M 7, ;",39

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о

ОО

6д (л

QQ (21) 4755795/07 (22) 01.11.89 (46) О?.10.91. Бюл. № 37 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М.А.Бонч-Бруевича (72) В.В.Васюков и K.Ê.Hèêèòèí (53) 621.314.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1134999, кл. Н 02 M 7/537, 1985, Авторское свидетельство СССР № 1464274, кл. Н 02 M 7/537, 1987. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения — повышение качества выходно-о напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник. Преобразователь содержит основной инвертор

„„SU „„1683158 А1

1, в цепь питания которого последовательно включены вторичные обмотки 39, 42 и 44 выходных трансформаторов 11, 12, 13 первого, второго и третьего дополнительных инверторов 2, 3, 4 соответс1венно. В цепь питания дополнительного инвертора 4 включены последовательно вторичные обмотки 40 и 43 выходных трансформаторов

11 и 12, а в цепь питания дополнительного инвертора 3 — вторичная обмотка 41 выходного трансформатора 11. Транзисторы 5-6, 7-8, 9-10 дополнительных инверторов 2-4 управляются импульсами соответственно с частотой в 8, 4 и 2 раза более высокой, чем частота выходного напряжения, и воспроизводящими соответствующие функции Уолша.

На выходе преобразователя формируется восьмиступенчатое напряжение с коэффициентом гармоник 6% при соответствующем выборе коэффициентов трансформации обмоток

39 — 45, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1683158

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода, Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.

На фиг.1 представлена принципиальная схема преобразователя для случая, когда число дополнительных инверторов N = 3; на фиг.2 — пример выполнения принципиальной схемы блока управления и генератора тактовых импульсов; на фиг.3 диаграммы напряжений, поясняющие работу преобразователя, Преобразователь содержит основной инвертор 1 и N дополнительных инверторов

2 — 4(в предлагаемом примере N =3), каждый из которых выполнен на транзисторах 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10 соответственно и содержит выходной трансформатор 11-13, соответственно, Двухтактный инвертор 1 выполнен, например, на выходном трансформаторе с отводом от средней точки 14 и на двух силовых транзисторах 15 и 16.

Блок 17 управления состоит из генератора 18 тактовых импульсов, триггерного счетчика 19 с модулем счета, равным 2, где

K — число инверторов, и дешифратора 20 с числом выходов, равным 2 . к

Генератор 18 тактовых импульсов (фиг.2) выполнен по схеме релаксационного генератора на однопереходном транзисторе 21, к эмиттеру которого подключены резистор 22 и конденсатор 23, к первой базе

Подключен резистор 24 смещения, а к второй -- последовательно соединенные резисторы 25 и 26, представляющие собой делитель напряжения. Триггерный счетчик

19.выполнен на JK-триггерах 27 — 31 по схее последовательного счетчика тактовых ,мпульсов, поступающих на счетный триггер 27 с генератора 18 через логическую схему НЕ 32. С триггерного счетчика 19 число считанных тактовых импульсов в двоичНом коде (в нашем примере — в пяти разрядах) поступает в дешифратор 20, представляющий собой преобразователь двоичНого кода числа тактовых импульсов в код управляющих напряжений транзисторных ключей 5 — 10 и 15 и 16. Дешифратор 20 в предлагаемом примере выполнен на логических схемах НЕ 33 — 35 и 0-триггерах 3638. Вторичные обмотки 39 — 45 выходных трансформаторов включены последовательно в цепи питания инверторов 2 — 4.

На фиг,3 показаны: U1 — выходное напряжение преобразователя; U2-U4 — выходные напряжения дополнительных инверторов 2 — 4 соответственно; U5-U1ti— управляющие напряжения, поступающие на базы транзисторов 5-10 дополнительных инверторов 2 — 4 с выходов дешифратора 20;

5 U15 и U15 — управляющие напряжения силовых транзисторов 15 и 16, поступающие с . выходов триггера 31 триггерного счетчика

19.

Преобразователь работает следующим

10 образом.

Дополнительные инверторы 2 — 4 и силовые транзисторы 15 и 16 управляются напряжениями, поступающими с выходов дешифратора 20 в заданной последователь15 ности по мере счета в триггерном счетчике

19 тактовых импульсов, сформированных генератором 18. Частота тактовых импульсов генератора 18 определяет период выходного напряжения предлагаемого

20 устройства, который разделен на 2 равных промежутков времени триггерным счетчиком 19.

На управляющие входы инверторов 2-4 подаются напряжения U5, Ов, От, Ua и О9, 25 01о, описываемые функциями Уолша и Wal (16Л), +М/а! (8Л) и Wal (4л) соответственно.

На выходах инверторов 2 — 4 формируют30 ся одно-, двух- и четырехступенчатые перемен н ые напряжения U2, Оз, U4 (фиг.3) соответственно.

Выходное напряжение преобразователя, с,"-1маемое с обмотки 45, имеет восьми35 ступенчатую форму и описывается выражением

29

U45=E Х % Wa l(I,t)

i =1,5,9,... где Yt = N45;

Y5 = N45N44

Yg = N45N42, Y13 = N45N44N43

У17 = N45N3g, Y21 = N45N44N4O, Y25 = N45N42N41;

У29 = Й45Й44 43 41.

Коэффициенты У однозначно определяют соотношения между амплитудами ступеней выходного напряжения преобразователя, т.е, степень приближения выходного сигнала к синусоидальному, что обеспечивается выбором соответствующих коэффициентов трансформации йз9, N4o, N41, N42, Йаз, N44, N45 обмоток 39-45 соответственно.

Анализ показывает, что при выборе коэффициентов

% = ) sin t W à I (i, t ) dt о

1683158 т. е Y > = 0,637; Y g = -0,264; У9 -0,052;.

У1з-0,127, ... выражение для Ups является частичной суммой ряда Уолша. При этом число ступеней выходного сигнала преобра- зователя на четверти периода равно 8, ко- 5 эффициент гармоник принимает минимальное значение, равное примерно

6, а номер первой присутствующей в спектре высшей гармоники равен 31.

Формула изобретения 10

1. Преобразователь постоянного напряжения в переменное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной инвертор, выходная цепь которого соединена с выходными выводами преобразователя, и N 15 дополнительных инверторов с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых включены последовательно в цепь питания основного инвертора, а цепь питания первого дополнительного инвертора со- 20 единена непосредственно с входными выводами преобразователя, и блок управ- . ления, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гар- 25 моник, выходные трансформаторы дополнительных инверторов выполнены с

N-М+1 вторичными обмотками, где М-1, ..., N — номердополнительного инвертора, каждый M-й дополнительный инвертор, кроме первого, по цепи питания подключен к входным выводам преобразователя через последовательно c "";е.диненные вторичные обмотки выход- лх — ðàíñôîðìàòîðîâ дополнительных инь:.:торов с номерами оТ 1 до

М вЂ” 1, а блок yrð аления выполнен обеспечивающим формирование управляющих напряжений типа функций Уолша с номерами

1,4,8...2 .

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что блок уп равления содержит

N+2 соединеннь.х последовательно счетных триггеров, N логических схем НЕ, N, D-триггеров и генератор тактовых импульсов, при атом С-входы от первого до N-ro счетных триггеров подключены соответственно к входам от первой до N-й логических схем

НЕ, выходы которых подключены соответственно к С-входам от первого до N-ro 0-триггеров, D-входы которых соединены соответственно с С-входами от третьего до (И+2 -го счетных триггеров, причем С-вход первого счетного триггера соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы (N+2)-ro счетного триггера и всех

0-триггеров соединены с выходными вы водами блока управления, 1683158

Составитель В. Моин

Редактор О.Юрковецкая Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M. Шароши

Заказ 3421 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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