Статический преобразователь напряжения

 

ц 556545

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 23.07.74 (21) 2048781/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30,04.77. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 23.05.77 (51) М. Кл. Н 02М 7/537 Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэооретений и открытий (53) УДК 621.314.58 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. М. Божии, Г. С. Мыцык и А. И. Щеголев

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯ)КЕНИЯ

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти применение в качестве источника питания однофазных двигателей переменного тока устройств автоматики.

Известен статический преобразователь постоянного напряжения в однофазное переменное, выполненный в виде мультивибратора с трансформаторной положительной обратной связью и с последовательно включенным в цепи положительной обратной связи стабилизирующим последовательным 1.С-контуром (1).

Этот преобразователь, взятый за прототип, работает на частоте 1.С-контура, а его выходное напряжение имеет прямоугольную форму.

Такое напряжение содержит все нечетные гармонические составляющие, амплитуды которых обратно пропорциональны их частоте, Высшие гармонические ухудшают работу, двигателей, и поэтому для исключения ближайших по содержанию и частоте гармоник иногда идут на видоизменение меандра за счет применения двухполярной (ДШИМ) или однополярной (ОШИМ) широтно-импульсной модуляции.

Известные способы формирования выходного напряжения с помощью ДШИМ и ОШИМ по треугольному закону (2) сравнительно сложны и из-за большого числа переключений, определяющих потери, не всегда приемлемы. Известна, например, форма выходногО напряжения с ДШИМ, содержащая на полупериоде два дополнительных импульса прямой и два обратной полярности (3). Подбором ширины этих импульсов и их расположением можно исключить третью и пятую гармоники.

Однако техническая реализация такой формы напряжения достаточно сложна.

Цель изобретения — упрощение схемы и уменьшение содержания высших гармоничесских в выходном токе преобразователя.

Это достигается тем, что резонансный контур в цепи обратной связи выполнен параллельным.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы.

Статический преобразователь напряжения содержит мультивибратор на транзисторах 1, 20 2 с трансформатором 3, коллекторными обмотками 4, 5, обмоткой б положительной обратной связи, шунтирующими диодами 7, 8 и параллельный резонансный контур в цепи обратной связи в виде конденсатора 9 и дроссе25 ля 10. Сопротивления 11, 12, 13 служат для регулирования преобразователя.

При включении схемы процесс самовозбуждения колебаний мультивибратора обычен, поскольку в начальный момент конденсатор 9

30 эквивалентен короткозамкнутой цепи. Даль556545 нейшая работа схемы протекает следующим образом. За начало отсчета примем начало открытого состояния транзистора 1. Тогда в любой момент времени ток в базовой цепи определяется алгебраической суммой напряжений на обмотке положительной обратной связи (Уб) и íà LC-контуре (U c). В точке начала отсчета (t=0), согласно фиг. 2, напряжение на 1.С-контуре отрицательно, т. е.

U< (0. Следовательно, ток базы транзистора

1 равен б + +LC

4о=

Этому состоянию соответствует точка to на петле гистерезиса (см. фиг. 3). Начинается переходный процесс перезаряда конденсатора 9.

Напряжение с измененной полярностью на контуре LС растет, в результате ток базы транзистора 1 уменьшается. В момент времени t> ток базы транзистора становится настолько мал, что это вызывает запирание транзистора 1, а это, в свою очередь, приводит к отпиранию транзистора 2. На обмотке обратной связи появляется напряжение с полярностью, указанной на фиг. 1 в скобках.

Рабочая точка по петле гистерезиса перемещается в точку 4 по частному циклу. В момент 4 сердечник трансформатора 3 насыщается, и мультивибратор переключается.

Транзистор 2 запирается, транзистор 1 отпирается, на обмотке обратной связи появляется напряжение с полярностью, указанной на фиг. 1 без скобок. С этого момента рабочая точка по петле гистеризиса перемещается от точки 4 к точке 4. Ввиду различных начальных условий для переходного процесса в цепи обратной связи, связанного с наличием параллельного 1.С-контура, и определенного декремента затухания, процесс перемагничивания между точками t2 и t3 отличается от рассмотренного ранее (между точками 4 и ti).

В течение всего цикла базовый ток превышает значение, приводящее к запиранию транзистора. Поэтому очередное переключение в момент 4 определяется насыщением трансформатора 3. Далее процесс повторяется в описанной последовательности.

Выходное напряжение мультивибратора с параллельным LС-контуром в цепи положительной обратной связи имеет вид, показанный на фиг. 2. Как известно, такая форма вы5 ходного напряжения характерна меньшим содержанием высших гармонических по сравнению с прямоугольной. Запись формы выходного напряжения может быть представлена в следующем виде:

4 ((2 ) )

)(sin — cos ku>kt, 
2 где k=1, 2, 3, 4...

20 Величина угла а определяется соотношением параметров цепи обратной связи и может регулироваться при необходимости подавления тех или иных гармоник непосредственно изменением емкости конденсатора 9 или

25 индуктивности (10), а также за счет резисторов 11, 12, 13.

Формула изобретения

Статический преобразователь напряжения на управляемых ключах, содержащий выходной трансформатор, обмотка положительной обратной связи которого через LС-контур подЗ5 ключена к управляющим электродам указанных ключей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения высших гармонических составляющих в выходном токе, LC-кнтур выполнен параллельным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авт. св. № 152695, кл. Н 02m 7/52, 1963 (прототип), 45 2. Патент Швейцарии № 536574, кл. Н 02m

5/00, 1973.

3. Бетфорд Б., Хофт P. Теория автономных инверторов. М., Энергия, 1969, с. 189.

556545 и г,ty ф иг.2

Редактор А. Осочинков

Заказ 1103/15 Изд. № 399 Тираж 914 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министоов СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

uq !!г

Составитель Г. Огнев

Техред И. Позняковская Корректор Т. Добровольская