Преобразователь постоянного напряжения в переменное многоступенчатой формы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„„771825

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.12.78 (21) 2691081/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) N. Кл.з

Н 02 M 7/48

Государственный комитет

СССР (53) УД К 621. 314..572 (088.8) Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 20.10.80 ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Г. Ф. Андреев, Э. М. Гуревич, В. А. Иванов и В, А .Савин (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПЕРЕМЕННОЕ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ФОРМЫ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении вторичных источников электропитания централизованного типа.

Известен однофазный преобразователь со ступенчатой формой выходного напряжения, содержащий три однофазных мостовых инвертора, выходные напряжения которых имеют различную длительность паузы на нуле, а суммирование этих напряжений происходит на вторичной стороне выходных трансформаторов (1). Наличие трансформаторов ограничивает применение схемы с понижением частоты выходного напряжения.

Известен однофазный преобразователь со ступенчатой формой выходного напряжения, в котором ступенчатое напряжение получают путем переключения отводов от обмоток трансформатора (2) .

Применение этой схемы ограничено изза наличия трансформатора, частота переключения которого находится в строгой зависимости от числа ступеней выходного напряжения.

Наиболее близким к предложенному техническим решением является преобразователь (3), содержащий инвертор, выходом

2 подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена с промежуточными отводами, которые вместе с одним концом вторичной обмотки через управляемые ключи с двусторонней проводимостью соединены в общую точку, а также мост из четырех ключей с двусторонней проводимостью. Силовые входные выводы этого моста подключены к другому концу вторичной обмотки трансформатора и к упомянутой общей точке соедине1о ния ключей, а выходные выводы преобразователя образованы другой парой силовых выводов моста.

Недостатком данной схемы, взятой за прототип, является относительно большое количество полупроводниковых элементов, включенных последовательно с нагрузкой, что уменьшает КПД устройства.

Цель изобретения — упрощение схемы преобразователя и улучшение его энергетических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в переменное многоступенчатой формы, содержащем инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, 771825 вторкчная обмотка которого выполнена с промежуточными отводами, соединенными в общую точку через управляемые ключи с двусторонней проводимосью, а также мост из четырех ключей с двусторонней проводимостью, одним входным выводом подключенный к одному концу вторичной обмотки, а выходными выводами образующий выход преобразователя; согласно изобретению,другой конец вторичной обмотки трансформатора подключен по второму входному выводу моста, а упомянутая общая точка подсоеди- te иена к одному из выходных выводов преобразователя.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2временные диаграммы, поясняющие алгоритмы переключения ключей и формирование выходного напряжения; на фиг. 3 — схема ключа с двусторонней проводимостью.

Преобразователь содержит источник I постоянного напряжения, управляемые ключи 2, 3 постоянного тока, силовой трансфор- щ матор 4 промежуточного высокочастотного инвертора, полностью управляемые ключи

5 — 10 с двусторонней проводимостью (ключи переменного тока), нагрузку 1!, вторичные обмотки 12 — 14.

На фиг. 2 обозначены:

V — напряжение первой ступеньки выходного напряжения; — напряжение второй ступеньки;

Ю вЂ” напряжение третьей ступеньки;

Q -напряжение на первичной стороне

Фу трансформатора 4 (фиг. 1);

U — ступенчатое напряжение на нагрузке 11 (фиг. 1);

V - Pа -напряжения управления, поступающие на полностью управляемые ключи переменного тока 5 — 10 (фиг. I );

„1 -12, -полупериоды промежуточного высокочастотного напряжения.

Положительный уровень напряжений управления U 5 — U >o (фиг. 2) соответствует открытому состоянию полностью управляемых ключей 5 — 10 переменного тока (фиг.l).

Полностью управляемый ключ переменного тока (фнг. 3) выполнен на транзисторах 15, 16 и диодах 17, !8.

Амплитудные значения напряжений U q и U> (фиг. 2) равны друг другу и в соответствии с этим равны к числа витков обмоток 12 и 14 (фиг. 1).

Напряжение первой ступеньки 1..11 выходного напряжения U < > (фиг. 2} формируется путем подключения нагрузки 11 (фиг. 1): — в полупериоды «1» и «11» (фиг. Я)— к обмотке 12 через полностью управляемые ключи 6, 10 переменного тока (фиг. 1); — в полупериоды «2» и «12» — - к обмотке 14 через кл1очи 5, 9 переменного тока.

Напряжение суммы двух ступенек U и U р формируется путем подключения на грузки 11: — в полупериоды «3» и «9» — к согласно включенным обмоткам 12 и 13 через ключи 5, 10 переменного тока; — в полупериоды «4» и «10» — к согласно включенным обмоткам 13 и 14 через ключи 6, 9 переменного тока.

Напряжение суммы трех ступеней U ь

U.» и U формируется путем подключения нагрузки ll: — в полупериоды «5» и «7» — к согласно включенным обмоткам 12 — 14 через ключи 7, 10 переменного тока; — в полупериоды «6», «8» — к согласно включенным обмоткам 12 — 14 через ключи 8, 9 переменного тока.

Дальнейшее формообразование выходного напряжения происходит аналогичным образом.

Таким образом, током нагрузки обтекаются всего два полностью управляемых ключа переменного тока (а не три ключа, как в прототипе).

Предложенная схема преобразователя проще известной и позволяет увеличить

КПД устройства на 4-60/z.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в переменное многоступенчатой формы, содержащий инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка ко:орого выполнена с промежуточными отводами, соединенкыми в общую точку через управляемые ключи с двусторонней проводимостью, а также мост из четырех ключей с двусторонней проводимостью, одним входным выводом подключенный к одному концу вторичной обмотки, а выходными выводами образующий выход преобразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей и упрощения, другой конец вторичной обмотки трансформатора подключен ко второму входному выводу моста, а упомянутая общая точка подсоединена к одному из выходных выводов; реобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I, Моин В. < ., Лаптев Н. Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи.

М., «Энергия», !972, с. 145.

2. Локоргийе Н. С. Управляемые электрические вентили н их примененке. М., «Энергия», 1971, с. 399.

3. Разработка транзисторных вторичных источников электропитания. Отчет по НИР

369/76. № Гос. Регистр. 77002944. Инв. № Б 616482. Руководители: Мястяев Н. 3., Мыцык Г, С. М., МЗИ, 1977, с. !17.

771825

Составитель Т. Мыщык

Техред К. Шуфрич Корректор В. Бутяга

Тираж 783 Подписное

Редактор Т. Орловская

Заказ 67 14/69

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4