Преобразователь постоянного напряжения в многоступенчатое переменное напряжение
Использование: преобразование постоянного напряжения в переменное многоступенчатое напряжение,. Существо изобретения посредством однофазного инвертора 1 постоянное напряжение преобразуется в высокочастотное переменное напряжение. Вторичная обмотка выходного тр-ра 2 разделена на секции. При определенном алгоритме коммутации ключей 3-14 переменного тока формируется многоступенчатое переменное напряжение приложенное к выходным выводам 27, 28 Число ступеней выходного напряжения в четверти периода N Nj-lXN +l), где М и Мг-число секций соответственно средней и крайних частей вторичной обмотки выходного тр-ра 1 з п. ф-лы, 2 ил. 3 4 -.1 f №№HЈJ Исключи моду/штора 9 J-M ы ь ,4 XI 00 А
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 з, и. ф-лы, 2 ил. (21) 4771236/07 (22) 19,12.89 (46) 30.06,92, Бюл, N. 24 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро геофизической техники (72) Ю, А. Мордвинов (53) 621,314.58(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 705626, кл. Н 02 М 7/515, 1976.
Авторское свидетельство СССР
И 1203673, кл. Н 02 М 7/48, 1985.
Авторское свидетельство СССР № 1417144, кл. Н 02 М 7/48, 1988, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ В МНОГОСТУПЕНЧАТОЕ
ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ р 0
Ы) „, 1744781 А1
Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике для получения квазисинусоидального напряжения с улучшенным гармоническим составом, Известен преобразователь, содержащий высокочастотный модулятор с блоком управления и согласующим трансформатором, свободные концы и промежуточные отводы двух последовательно соединенных вторичных обмоток которого подключены через ключи переменного тока к первому выходному выводу, причем точка соединения указанных обмоток соединена с вторым выходным выводом. В этом преобразователе рабочая частота согласующего трансформатора превышает выходную в К раз (К— любое целое число), Преобразователь устойчиво работает на любую нагрузку, а количество ступеней N в выходном напря>кении в два раза меньше количества ключей переменного тока; N=D/2, где D— количество ключей переменного тока. Например, и ри D=12, N=6.
Недостатками данного технического решения являются большие масса и габариты, низкая надежность, обусловленные большим количеством ключей переменного тока.
Известен также преобразователь, содер>кащий высокочастотный модулятор с блоком управления и согласующим трансформатором, свободные концы и проме>куточные отводы двух основных последовательно соединенных вторичных обмоток которого подключены через ключи переменного тока и вторичные обмотки (D—
-1) дополнительных трансформаторов к первому выходному выводу, причем первичные обмотки дополнительных трансформаторов связаны через дополнительные ключи переменного тока с дополнительной второй обмоткой согласующего трансформатора, а точка соединения указанных двух основных вторичных обмоток согласующего трансформатора соединена с вторым выходным выводом. В преобразователе рабочая частота трансформаторов превышает выходную в К раз {K — любое целое число). Преобразователь устойчиво работает на любую нагрузку, а количество ступеней в выходном напряжении N=(D,/2) 02, где 01 — количество ключей переменного тока, подключенных к основным обмоткам согласующего трансформатора; Dz — количество ключей переменного тока, подключенных к дополнительной обмотке согласующего трансформатора, Наиболее оптимальным следует считать 01=Dr, Например, при 01+02=12
N =18.
50 с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого разделена на секции, и две группы ключей переменного тока, обьединенных первыми электродами в две общие точки, вторичная обмотка выходного
55 трансформатора разделена двумя основными отводами на среднюю часть и две равные по числу витков крайние части, причем средняя часть обмотки разделена первыми промежуточными отводами íà N равных по числу витков секций, а каждая крайняя
Недостатком указанного технического решения является наличие дополнительных трансформаторов, что сказывается на надежности, массе и габаритах преобразователя в целом
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь, содержащий высокочастотный модулятор с блоком управления и согласующим трансформатором, две основ-, ные группы по 01/2 ключей переменного тока, первые силовые электроды которых соединены с промежуточными отводами и различными концами двух основных последовател ьно соединен н ых вторич н ых обмоток, а вторые силовые электроды в каждой группе объединены, две дополнительные группы по Dz/2 ключей переменного тока, первые силовые электроды которых соединены с концами и промежуточными отводами двух дополнительных последовательно соединенных вторичных обмоток, а вторые силовые электроды в каждой группе объединены и подключены к обьединенным вторым силовым электродам тиристоров соответствующей основной группы, причем точка соединения дополнительных вторичных обмоток соединена с вторым выходным выводом, а выходы блока управления соединены с управляющими электродами ключей модулятора и ключей переменного тока.
Преобразователь устойчиво работает на любую нагрузку, а количество ступеней в выходном напряжении К=(01 02)/4.
Наиболее оптимальным следует считать
01-.02. Например, при 01+02=12, N=9.
Недостатком известного технического решения являются большие масса и габариты, низкая надежность, обусловленные большим количеством ключей переменного тока.
Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов преобразователя путем уменьшения количества ключей переменного тока при заданном значении N.
Поставленная цель достигается тем. что в преобразователь постоянного напря>кения в многоступенчатое переменное напряжение, содер>кащий однофазный инвертор
1744781 часть обмотки разделена вторыми промежуточными отводами на Nz равных по числу витков секций, основные отводы, вторые промежуточные отводы и свободные выводы крайних частей вторичной обмотки соединены с вторыми электродами 2(Nz+1) ключей переменного тока первой группы, первые промежуточные отводы средней части обмотки соединены с вторыми электродами (N> — 1) ключей переменного тока второй группы, общие точки первой и йторой групп ключей переменного тока соединены с выходными выводами, а число витков каждой секции крайних частей вторичной обмотки выбрано большим в (N1-1) раз, чем число витков каждой секции средней части этой обмотки.
На фиг. 1 представлена схема преобразователя; на фи г. 2 — диаграммы нап ряжений.
Преобразователь содержит однофазный инвертор 1 с выходным трансформатором 2, вторичная обмотка которого разделена на секции, и две группы ключей
3 — 8 и 9 — 14 переменного тока, объединенных первыми электродами в две общие точки, при этом вторичная обмотка выходного трансформатора разделена двумя основными отводами 15 и 16 на среднюю часть и две равные по числу витков крайние части, причем средняя часть обмотки разделена первыми промежуточными отводами 17-22 на
Nt равных по числу витков секций, а каждая крайняя часть обмотки разделена вторыми промежуточными отводами 23 и 24 на М равны; по числу витков секций, основные отводы 15 Y 16, вторые промежуточные отводы 23 и 24 и свободные 25 и 26 выводы крайних частей вторичной обмотки соединены с вторичными электродами 2(йг — 1) ключей 3 — 8 переменного тока первой группы, первые промежуточные отводы 17 — 22 средней части обмотки соединены с вторыми электродами (N1 — 1) ключей 9 — 14 переменного тока второй группы, общие точки первой и второй групп ключей переменного тока соединены с выходными выводами 27 и 28. Блок 29 управления включает в себя задающий генератор 30, счетчик 31 импульсов, преобразователь 32 кодов и усилитель
33 мощности.
На фиг. 2 представлено напряжение 34 на вторичных обмотках согласующего трансформатора, импульсы 35 — 46, управления, поступающие соответственно на ключи
3-14, переменного тока, выходное напряжение 47.
Преобразователь работает. следующим образом.
Выбираем напряжения секций 15-17, 17 — 18, 18 — 19, 19 — 20, 20 — 21, 21 — 22, 22 — 16 равными амплитуде первой ступени 0(>) а напряжения секций 25 — 23, 23 — 15, 16 — 24, 5 24 — 26 равными 60(g. Первая ступень выходного напряжения 47 формируется за счет включения ключей 5 и 9 переменного тока при положительной полярности напряжения 34 и включения ключей 6 и 14 перемен10 ного тока при отрицательной полярности напряжения 34. Вторую ступень выходного напряжения получают за счет включения ключей 5, 10 и 6, 13 переменного тока. Последующие ступени выходного напряже15 ния, включая шестую, получают аналогичным образом. В частности, шестую ступень выходного напряжения получают за счет поочередного включения ключей 5, 14 и 6, 9 переменного тока. Седьмая ступень
20 выходного напряжения формируется за счет поочередного включения ключей 4, 9 и 7, 14, т. е. суммируются напряжения секций 23 — 15 (с напряжением 60(1)) и 15 — 17 (с напряжением 0(1)), а также секций 16 — 24 (с напряже25 нием 60(>)) и 22 — 16 (с напряжением U(>)).
Далее осуществляется формирование ступеней выходного напряжения по схеме
80(1)=6U(1)+20(1);90(ц=60(1)+30(1);
30 100(ц=60(1)+40(1);
11 0(1)=60(1)+50();
12 0(1)=60(1)+60(1).
Описанное иллюстрируют диаграммы напряжений на фиг, 2.
35 Тринадцатая ступень выходного напряжения формируется за счет поочередного включения ключей 3, 9 и 8, 14 переменного тока за счет суммирования напряжений секций 25 — 15 (с напряжением 120(>)) и 15 — 17 (с
40 напряжением 0()), а также секций 16-26 (с напряжением 120()) и 22 — 16 (с напряжени-. ем 0(ц). Далее осуществляется формирование ступеней выходного напряжения по схеме
45 140()=120(1)+20(1);
150(1)=120())+30(1);
1 60(1)=1 2 0(1)+40(1):
170(1)=12 0(1)+50(1);
18 U(1)=1 2 U(1)+6 0(1), 50 Формирование ступенчатого напряжения иллюстрируют диаграммы на фиг. 2..
Оптимальным следует считать вариант, когда каждая крайняя часть обмотки разделена вторичными промежуточными отвода55 ми согласно выражению
N> — 2
Мг
2 при округлении их значения при нечетном
N< до целого числа.
1744781
50
Пример, При N>=7 получают согласно приведенному выражению Nz=2,5, Можем принять Nz=2 (согласно фиг. 1). В этом случае суммарное количество ключей переменного тока 0=(И1-1)+2(М2+1)=12. 5
Количество ступеней в выходном напряжен ии N=(N >-1) (Nz+1)=18.
При этом же количестве ключей переменного така (0=12) при других значениях
N> и Nz, например й1=5, Nz=З, количество 10 ступеней в выходном напряжении N=(5 — 1)х(3+1)=16.
Таким образом, предлагаемый преобразователь с равномерным квантованием по уровню и различными по длительности сту- 15 пенями выходного напряжения отличается от известного меньшим количеством ключей переменного тока при заданном N, что приводит к уменьшению массы и габаритов, повышению надежности устройства в це- 20 лом. С другой стороны, при одинаковом количестве ключей переменного тока рассматриваемых преобразователей можно повысить качество выходного напряжения за счет увеличения количества ступеней, 25
Так, для получения К=12 в известном преобразователе необходимо D=14, а в предлагаемом 10 и ри одинаковом количестве ключей, соединенных последовательно с нагрузкой, т. е. меньше приблизительно на 30
40% при любом количестве N.
Формула изобретения
1. Преобразователь постоянного напряжения в многоступенчатое переменное на35 пряжение, содержащий однофазный инвертор с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого разделена на секции, и две группы ключей переменного тока, обьединенных первыми электродами в две общие точки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, вторичная обмотка выходного трансформатора разделена двумя основными отводами на среднюю часть и две равные по числу витков крайние части, причем средняя часть обмотки разделена первыми промежуточными отводами на К1 равных по числу витков секций, а каждая крайняя часть обмотки разделена вторыми промежуточными отводами на N2 равных по числу витков секций, основные отводы, вторые промежуточные отводы и свободные выводы крайних частей вторичной обмотки соединены с вторыми электродами 2(Мг+1) ключей переменного тока первой группы, первые промежуточные отводы средней части обмотки соединены с вторыми электродами (N1 — 1) ключей переменного тока второй группы, общие точки первой и второй групп ключей переменного тока соединены с выходными выводами, а число витков каждой секции крайних частей вторичной обмотки выбрано большим в (N) — 1) раз. чем число витков каждой секции средней части этой обмотки.
2. Преобразователь по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что число секций Nz выбирают из выражения Nz=(N1 — 2)/2, округляя при нечетном Ng до целого числа.
1744781
Составитель Ю. Мордвинов
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Шароши
Редактор А.Огар
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
Заказ 2202 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
