Стабилизированный преобразователь напряжения

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ, >877499

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (511М. Кл з (22) ЗаЯвлено 240779 (21) 2800664/24-07 с присоедим мием заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30,1081, бюллетень №

G 05 F 1/44

ГосударственныЯ комнтет С.СС P по делам нзобретеннЯ н открытн Я (5З) ПВ621 ° 316. . 722. 1 (088, 8) Дата опубликования описания 30.1081

I т - -= ". т щ® -„

В.В.Губанов и А.Л.Зарх и .5

« г Д

Северо-Западный заочный политехнический институт-. (72) Авторы изобретеимя (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для- электропитания различного рода потребителей переменным напряжением заданной формы и частоты.

Известен стабилизированный преобра- зователь напряжения, в котором стабклизация выходного напряжения осуществляется путем включения между первичным источником и нагрузкой управляемого нелинейного колебательного контура, состоящего из линейных дросселей,конденсатора и встречно-параллельно включенных тиристоров, при этом с выходных клемм преобразователя 15 заведена обратная связь, управляющая фазой включения тиристоров (1j .

Недостатками такого устройства являются искажение формы выходного напряжения и увеличение входного реактив-20 ного тока по входу нелинейного колебательного контура при реактивном характере нагрузки. Причем чем больше реактивная.составляющая нагрузки,тем больше проявляются эти нежелательные яв- 25 ления.Это объясняется тем,что реактивная составляющая нагрузки расстраивает нелинейный колебательный контур и нарушает оптимальный режим его работы. 30

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизированный преобразователь напряжения, который содержит последовательно соединенные инвертор, нелинейный колебательный контур, состоящий из линейных дросселей, конденсатора, трансформатора и встречно-параллельно включенных тиристоров с блоком управления тиристорами, реверсивный выпрямитель с подключенными к нему выходами электронных ключей, фильтр нижних частот и модулятор, подключенный первым выХодом к входу блока управления тиристорами и к входу блока широтно-импульсной модуляции, соединенного через блок управления инвертором с инвентором, а вторым выходомс управляющими: входами электронных ключей (2) . . Недостатком такого стабилизатора. является то, что он не обеспечивает получение заданной формы выходного напряжения на реактивной нагрузке.

Цель изобретения - улучшение фор" мы выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий последовательно соединенные инвертор, 877499 нелинейный колебательный контур, состоящий из линейных дросселей, конденсатора, трансформатора и встречнопараллельно включенных тиристоров с блоком управления тиристорами, реверсивный выпрямитель с подключенными к нему выходами электронных ключей, фильтр нижних частот и модулятор, подключенный первым выходом к входу блока управления тиристорами и к входу блока широтно-импульсной модуляции, соединенного через блок управления инвертором с инвертором,введены пороговый элемент, дополнительный электронный ключ, датчик тока и электронный коммутатор, причем последовательно соединенные электронный комму- 15 татор и датчик тока подключены параллельно выходу устройства,а второй выход модулятора соединен с первым входом порогового элемента и входом дополнительного электронного ключа,выхо- gp дом соединенного с управляющими входами электронных ключей, выход порогового элемента соединен со входом дополнительного электронного ключа и управляющим входом электронного коммутатора, а датчик тока — со вторым входом порогового элемента.

На чертеже представлена блок-схема стабилизированного преобразователя напряжения.

Преобразователь содержит инвертор 1, выходом подключенный ко входу нелинейного колебательного контура 2.

Нелинейный колебательный контур 2 содержит линейные дроссели 3 и 4, конденсатор 5, выходной трансформатор б, З5 тиристоры 7 и 8 .Выход трансформатора б соединен со входом реверсивного выпрямителя 9 на тиристорах

10 — 13, которые подключены управляющими электродами .к выходам элек- 40 тронных ключей 14-17. Выход реверсивного выпрямителя 9 подключен к фильтру 18 нижних частот, параллельно выходу стабилизированного преобразователя подключены последовательно сое- 4з диненные электронный коммутатор 19 (симмистор) и датчик 20 тока. Первый выход модулятора 21 подключен ко,* входу блока 22 управления тиристорами и ко входу блока 23 широтно-им50 пульсной модуляции. Выход блока 23 соединен через блок 24 управления инвертором с инвертором 1.

Второй выход модулятора 21 соединен с первым входом порогового элемента 25 и входом дополнительного электронного ключа 26, выходом соединенного с управляющими входами электронных ключей 14-17. Выход порогового элемента 25 соединен со входом дополнительного электронного ключа 60

26 и управляющим входом электронного коммутатора 19, которым может быть. например,симмистор.Второй вход.порогового элемента соединен с датчиком 20 тока. 65

Устройство работает следующим образом

Инвертор 1 преобразует постоянное напряжение, поступающее на его вход, в высокочастотное напряжение прямоугольной формы, которое поступает на вход нелинейного колебательного контура 2. Нелинейный колебательный контур 2 преобразует напряжение, генерируемое инвертором 1, в напряжение той же частоты, но по форме близкой к синусоидальной. Амплитуда этого напряжения может изменяться в зависимости от фазы включения тиристоров

7 и 8, входящих в нелинейный колебательный контур 2. Одновременно моду-, лятор 21 генерирует низкочастотное напряжение заданной формы и частоты.

При этом на первом выходе модулятора

21 формируется напряжение заданной формы и удвоенной частоты, :которое управляет через блок 22 управления тиристорами фазой включения тиристоров нелинейного колебательного контура 2. В результате этого огибающая амплитуд высокочастотного напряжения на выходе нелинейного колебательного контура 2-повторяет форму и частоту напряжения с выхода модулятора. Кроме этого, напряжение с выхода модулятора 21 через блок 23 широтно-импульсной модуляции и блок 24 управления инвертором управляет шириной импульсов прямоугольного высокочастотного напряжения на выходе йнвертора 1. При этом регулирование осуществляется так, что при увеличении амплитуды высокочастотного напряжения на выходе нелинейного колебательного контура 2 за счет управления фазой включения тиристоров 7 и 8 увеличивается напряжение на выходе инвертора 1 и, наоборот, при уменьше- . нии амплитуды высокочастотного напряжения на выходе нелинейного колебательного контура 2 за счет управления фазой включения тиристоров 7 и 8 уменьшается напряжение на выходе инвертора 1. Такой закон регулирования выходного напряжения на выходе инвертора 1 обеспечивает оптимальный режим работы нелинейного колебательного контура 2 и позволяет изменять амплитуду высокочастотного напряжения на его выходе от максимального значения до значения, близкого к нулевому. Высокочастотное найряжение, промодулированное по амплитуде напряжением заданной формы, с выхода трансформатора б поступает на вход реверсивного выпрямителя 9, Одновременно с выхода модулятора 21 напряжение через дополнительный электронный ключ

26 и соответствующие электронные ключи 14-17 управляет работой тиристоров 10-13 реверсивного выпрямителя

9, таким образом, чтобы на выходе огибающая выпрямленного высокочастотного напряжения, промодулированного

877499 по амплитуде, имела бы заданную частоту и,форму выходного напряжения.

Это напряжение поступает на фильтр

18 нижних частот, который выделяет .низкочастотную составляющую напряжения и которая поступает на выход стабилизированного преобразова еля напряжения.

В момент, когда на выходе модулятора 21, соединенного с пороговым уст- 10 ройством 25, напряжение проходит через минимальное значение, что соответствует прохождению низкочастотного выходного напряжения через ° нулевое значение, на выходе порогового элемента образуется управляющий импульс, 15 который поступает на вход дополнительного электронного ключа 26 и вход электронного коммутатора 19 (здесь управляющий электрод симмистора). Это

"вызывает выключение дополнительного 20 электронного ключа 26 и включение электронного коммутатора 19. Это, в свою очередь, приводит к тому, что сигнал не поступает на входы электронных ключей 14-17 и реверсивный выпря- 25 митель 9 на тиристорах 10-13 включается. Реактивная энергия, запасенная в нагрузке, к этому моменту начинает протекать по замкнутому контуру: нагрузка — электронный коммутатор 19 датчик тока. Как только ток нагрузки достигнет нулевого значения, что соответствует практически полной отдаче реактивной энергии в нагрузку,электронный коммутатор выключается и на втором входе порогового элемента 25, соединенного с датчиком тока, напряжение становится равным нулю. Это приводит к тому, что на выходе порогового элемента 25 устанавливается потенциал, включающий дополнительный ключ 26 и реверсивный выпрямитель 9.

Дальнейшая работа реверсивного выпрямителя 9 в течение следующего полупериода аналогична работе рассмотренной выше. Выключение реверсивного 45 выпрямителя 9 и включение электронного коммутатора 19 происходит в каждый полупериод выходного низкочастотного напряжения, когда оно проходит через нулевое значение. В остальное время работа стабилизированного пре" образователя аналогична работе,.рассмотренной выше. Таким образом, не происходит запас реактивной мощности в нагрузке от периода .к периоду, гоэтому тиристоры 10-13 реверсивного выпрямителя 9 не запираются на длительное время, определяемое постоянной времени на1рузки. Следовательно, форма выходного напряжения будет .близко повторять форму напряжения, генерируемого модулятором напряжения, Предлагаемое устройство позволяет формировать на реактивной нагрузке выходное напряжение, особенно эффективна работа его на нагрузку типа последовательного соединения индукти вно сти и рези стора. В этом случае вся запасенная Реактивная энергия в нагрузке расходуется в активной составляющей нагрузки .

ФоРмула изобретения

Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий последовательно соединенные инвертор, нелинейный колебательный контур, состоящий из линейных дросселей, конденсатора, трансформатора и встречно-параллельно включенных тиристоров с блоком управления тиристорамк, реверсивный выпрямитель с подключенными к нему выходами электронных ключей, фильтр нижних частот и модулятор, подключенный первым выходом к входу блока управления тиристорами и к входу блока широтно-импульсной модуляции, соединенного через блок управления инвертором с инвертором, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения, в него введены пороговый элемент. до.полнительный электронный ключ, датчик тока и электронный коммутатор, причем последовательно соединенные электронный коммутатор и датчик тока подключены параллельно выходу преобразователя, а второй выход модулятора соединен с первым входом порогового элемента и входом дополнительного электронного ключа, выходом соединенного с управляющими входами электронных ключей, выход порогового элемента соединен со входом дополни-1 тельного электронного ключа и управляющим входом электронного коммутатора, а датчик тока — co вторым входом порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3435248, кл.307-46, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2636337/24-07, кл. G 05 F 1/14,30.06.77.

877499

Составитель В.Зарезанков

Редактор Ю.Ковач Техред А.Савка Корректор Н. Стец ,Заказ 96 12/71 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4