Способ преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик (ii)930532 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.06.80 (21) 2942535/24-07 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 23.05 82. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 25.05.82 (5l)M. Кл.

Н 02 M 7/00

3Ъоударстмниый комитет во делам изобретений и открытий (53) УДК 621. .314.6 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. И. Кадель и А. 10. Гончаров (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В РЯД ПОСТОЯННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротех-. нике и может быть использовано. в устройствах автоматики, связи и электротехники, требующих ряда независимых постоянных напряжений.

Известен способ преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений, заключающийся в умножении мгновенного значения переменного напряжения на заданные величины (коэффициенты трансформации трансформатора), выделение их модулей (с помощью выпрямителей) с последующим выделением их постоянных составляющих (с помощью

, С-фильтров) и формирования жестксй выходной характеристики преобразования (с помощью непрерывных или импульсных регуляторов) (1 )

Однако такой состав и последовательность операций приводит,к необходимости проведения операции выделения постоянной составляющей для каждого из выходов, число которых в современных системах питания радиотехнической аппаратуры достигает нескольких десятков и более. Наличие индивидуальных „С-фильтров для каждого из постоянных напряжений ухудшает удельные энергетические характеристики преобразования и уменьшает жесткость его выходной характеристики. Применяемые для увеличения жесткости выходной характеристики индивидуальные регуляторы еще более ухудшают удельные энергетические характеристики и увеличивают помехоизлучение (импульсные регуляторы).

Наиболее близким к предлагаемому

15 является способ, заключающийся в централизованной модуляции (по длительности) каждого полупериода исходного переменного напряжения (с помощью управляемых ключей), умножении модулированного напряжения на заданные множители {с помощью трансформатора), выделении модулей этих напряжений с последующим выделением их постоянной составляющей.

Устройство для осушествления способа содержит управляемые ключи, соединяющие вывды первичной обмотки трансформатора с выводами входного переменного напряжения, между которыми включены встречно-последовательно соединенные диоды, при этом к каждой вторичной обмотке трансформатора подключены последовательно соединенные выпрями- тель, сглаживающий фильтр и нагрузка (23

Способ позволяет выполнять устройства с несколько улучшенными энергетическими характеристиками благодаря наличию централизованного регулятора, по этой же причине в этих устройствах несколько ниже уровень помехоизлучения

Однако эти характеристики, также и жесткость выходной характеристики, обладают недостатками, связанными с паличием индивидуальных 4С-фильтров на выходах, так как операция выделения постоянной составляющей производится после операции выделения модулей, т.е. дпя каждого из выходов отдельно.

Пель изобретения — увеличение жесткости выходной характеристики и улучшение удельных энергетических характеристик преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений, включающему в себя операцию умножения мгновенного значения переменного напряжения на заданные величины, выделения модулей и постоянных составляющих по каждому из этих напряжений, дополнительно осуществляют выделение постоянной составляющей переменного напряжения за полупериод его частоты, а операции умножения мгновенного значения переменного напряжения производят после операции выделения постоянной составляющей.

Устройство для осуществления способа содержит трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой, а крайние выводы подключены через соответствующие управляемые вентили к входным выводам, соединенным с катодами неуправляемых вентилей, аноды которых объединены, и ряд вторич— ных обмоток, каждая из которых подключеча к двухполупериодному выпрямителю, выход которого соединен с сглаживающим фильтром, а между средней точкой первичной обмотки трансформатора и обшей

930532 4 точкой соединения анодов указанных не| управляемых вентилей включен дроссель.

На фиг. 1 приведены временные диаграммы, иллюстрируюшие сущность способа; на фиг. 2 — принципиальная схема устройства.

Кривая q (фиг. 1) изображает временную диаграмму входного переменного, в данном случае синусоидального,напряжения, кривая 6 изображает временную диаграмму переменного осредненного напряжения, кривая В изображает временную диаграмму тока через устройство, осуществляющее операцию осреднения, кривая 1. изображает временную диаграмму одного, из ряда выходного постоянно-напряжения.

Входное переменное напряжение О у (кривая 0 фиг. 1) осредняют за каждый

20 полупериод Uo (кривая д фиг. 1) таким образом, чтобы мгнове1гное значение этого напряжения было ра. цо среднему значению входного напряжения за полу— период его основной частоты. 11алее

25 напряжение 0<< трансформируют в ряд. напряжений, каждое из которых выпрям.ляют (кривая Ъ фиг. 1). Поскольку напряжение U>< прямоугольно, с равной амплитудой и длительностью за полупе0 риод, то, используя двухполупериодное выпрямление, получают практически постоянное напряжение с высокочастотными пульсациями, вызванными неидеальностью используемых вентилей и наличием явления несовпадения заднего фронта выпрямленного импульса напряжений одного полупериода с передним фронтом следующего выпрямляемого импульса.

Такая Пульсация, имеющая частоту основной гармоники на несколько порядков выше основной частоты прямоугольного напряжения и весьма малую амплитуду, не требует обычно применения индуктивно-емкостных фильтров, а устраняется конденсатсрами небольшой емкости.

При этом отсутствие в способе операции высококачественной фильтрации входных напряжений и наличие операции осреднения самого входного напряжения

50 приводит к улучшению массогабаритных показателей и к увеличению жесткости выходной характеристики. Операция осреднения входного напряжения за полупериод его частоты требует в реализуемых устройствах элемента, осреднителя, 55 которым может- служить, в простейшем случае, дроссель или дроссельно-конденсаторный фильтр. Приведенная величина

L С такого фильтра равна, или даже на

9305

20 несколько процентов больше (из-за потерь в трансформаторе), чем суммарная величина L,Ñ для случая включения их на выходах, что компенсируется меньшей (на величину потерь в фильтрах)

5 мощностью трансформатора.

Однако массогабаритные показатели и приведенное сопротивление, определяющее жесткость выходной характеристики устройств, реализующих предлагаемый 10 способ, оказываются в несколько раз лучшими, чем эти показатели в устройствах, реализующих известный способ.

На фиг. 2 изображена одна из схемных реализаций предлагаемого способа преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений.

Преобразователь (фиг. 2) содержит трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого выполнена со средней точкой, а выводы подключены через управляемые вентили 3 и 4 к входным выводам 5 и

6, которые также соединены с катодами неуправляемых вентилей 7 и 8. К объединенным анодам этих вентилей подклю- 25 чен дроссель 9. Ряд вторичных обмоток

10 и 1 1 подключен к соответствующему выпрямителю: вторичная обмотка 10— к выпрямителю 1 2. Выход выпрямителя

12 связан с сглаживающим фильтром 13, 30 к выходу которого подключена нагрузка

14.

Устройство работает следующим образом.

При положительной полуволне входного напряжения ток протекает по пепи: входной вывод 5, управляемый вентиль

3, первичная обмотка 2, дроссель 9, неуправляемый вентиль 8, входной вывод

4. Управляемые вентили 3 и 4 открыва- 40 ются поочередно, в зависимости от полуволны входного напряжения.

Таким образом, через дроссель 9 ток протекает в одном направлении, что позволяет дросселю осушествлять фильтра- 4 цию входного напряжения за каждый полупериод. Это выражается в том, что напряжеп. е, прикладываемое к первичной обмотке трансформатора, имеет прямоугольную форму.

Благодаря тому, что к первичной обмотке трансформатора прикладывается. прямоугольное напряжение, сглаживающие фильтры 13, можно значительно упростить, исключив во многих случаях индуктивнос55 ти. Это приводит к улучшению массогабаритных показателей и к упрощению устройства.

32 6

Также необходимо отметить достигаемые при этом повышенные удельные энергетические характеристики и улучшенную выходную характеристику устройства.

Формула изобретения

1. Способ преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений, включающий в себя операцию умножения мгновенного значения переменного напряжения на заданные величины, выделение модулей и постоянных составляющих по каждому из этих напряжений, о т л и— чающий с ятем, что, сцельюувеличения жесткости выходной характеристики и улучшения удельных энергетических характеристик преобразования, дополнительно осуществляют выделение постоянной составляющей переменного напряжения за полупериод его частоты, а операции умножения мгновенного значения переменного напряжения производят после операции выделения постоянной составляющей.

2, Устройство для преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой, а крайние выводы подключены через соответствующие управляемые вентили к входным выводам, соединенным с катодами неуправляемых вентилей, аноды которых объединены, и ряд вторичных обмоток, каждая из которых подключена к двухполупериодному выпрямителю, выход которого соединен со сглаживающим фильтром, о т л и— чаюшеесятем, что,сцелью увеличения жесткости выходной характеристики и улучшения удельных энергетических характеристик, между средней точкой первичной обмотки трансформатора и обшей точкой соединения анодов указанных неуправляемых вентилей включен дроссель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Горбач А. В. и Гулякович Г. М.

Интегральный гибридный многоканальный

ВИП. — В кн.: Электронная техника в автоматике. Под. ред Конева Ю. И., вып. 7. М., "Советское радио, Ы78, стр. 45-49.

2. Авторское свидетельство СССР .""- 583417, кл. 5 05 C 1/56, 1977.

930532

Составитель E. Мельникова

Редактор А. Шандор Техред Ж.Кастепевич Корректор А Йзятко

Заказ 3490/76 Тираж 719 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