Регулируемый преобразователь напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕВЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>955522 (61) Дополнительное к авт. свид-ву9892610 (22) Заявлено 050178 (21) 2567217/24-07 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 30,0882. Бюллетень ¹32

Дата опубликования описания 30.0882 з

Н 03 M 3/10

Н 02 М 5/22

Н 02 М 7/12

Н 02 М 9/00

Государственный иомитет

СССР по делам изобретений и открытий ($3) УДК 621. 314. .57(088.8) (72) Автор,. изобретения

1 ъ

1 ! д.

1 ь

t!

I ! («Э

Н.И.Пономаренко (71) Заявитель (541 РЕ1 УЛИРУЕМЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

15

25

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для преобразования напряжения источника питания, имеющего отпайки, например, аккумуляторной батареи, батареи топливных элементов и -..ï

По основному авт. св. 9 892610 известен преобразователь "1), который содержит дополнительные преобразовательные ячейки, подключеннные параллельно источнику питания и нагрузке,.причем вторичные обмотки силовых трансформаторов образуют суммирующую цепь, присоединенную через пары прерывателей к отпайкам первичного источника питания и включенную последовательно с нагрузкой.

Отношения напряжений подуровней первичного источника питания выбраны в соответствии с рядом арифметической прогрессии, например

1,2,3,... (m-1),m (1 ) где m — число отпаек источника питания (число подуровней).

Общее число уровней при условии (1) и равномерном шаге квантования определяется в известном преобразователе по формуле

q= «с(« p)+и, (2) (d5+() "-< . с,1 (3) где g - число уровней напряжений на выходных зажимах суммирующей цепи, получаемых путем ввода и вывода напряжений обмоток суммирующей цепи при всех возможных сочетаниях.их согласного и встречного включений между собой и при всех возможных сочетаниях одновременно вводимых обмоток на различные уровни, п — общее число дополнительных уровней напряжений, S — общее число подуровней в пределах каждого дополнительного уровня напряжения, d — число, характеризующее воэможность одновременного ввода в выходную цепь дополнительных уровней и подуровней напряжений согласно и (или) встречно между собой в любых возможных сочетаниях и принимающее значения 0,1,2, э55522

2 — число, характеризующее возможность ввода в выходную цепь дополнительных уровней напряжения при выведенном основном уровне напряжения и принимающее значения

0,1; число, характеризующее возможность ввода в выходную цепь дополнительных, уровней напряжений встречно или согласно, либо встречно и согласно с каждым из m подуровней основного уровня напряжения и принимающее значения 0,1,2.

Число f характеризует возможность вывода иэ выходной цепи одного или нескольких любых дополнительных уровней напряжений питания при любых воэ- О можйых сочетаниях одновременно выводимых уровней напряжений и принимает значения 0,1.

Однако в известном преобразователе при ограниченном числе обмоток суммирующей цепи, точность получения выходного напряжения ограничена числом состояний преобразовательной ячейки:

Это объясняется тем, что число устойчивых состояний ячейки задано только параметрами самой ячейки,,а именно па-З0 раметрами d,S,f. При этом S определяется числом отпаек на обмотках вы-. ходных трансформаторов преобразовательных ячеек. Таким образом, число подуровней ячейки равно числу отпаек 35 на обмотках трансформатора, которые для. реализации соответствующего подуровня снабжаются управляемыми ключами. Шаг квантования связан с общим числом уровней соотношением 40

uewx

6(= )

Ч где Б ц< — верхний предел выходного напряжения. 45

Кроме того, увеличена масса силовых трансформаторов.

Цель изобретения — повышение точности получения заданной величины и формы выходного напряжения при ограниченном числе преобразовательных ячеек, а также уменьшение массы.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь, содержащий преобразовательные ячейки и суммирующую цепь, связанную через переключатели с отпайками первичного источника питания, снабжен дополнительными парами ключей, которые соединяют обмотку каждого силового трансформатора с отпайками первичного источника питания.69

На чертеже дана схема преобразователя напряжения.

Преобразователь содержит суммирующую цепь 1 с последовательно соедиНенными обмотками 2 и 3 силовых транс65 форматоров 4 и 5, связанных с вспомогательными преобразовательными ячейками 6 и 7, которые присоединены параллельно источнику питаний. Об мотки 2 и 3, образующие суммирующую цепь, присоединены к отпайкам источника питания с помощью ключей 8 и 9, 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15. Преобразовательные ячейки 6 и 7 выполнены на основных 16 и 17 и дополнительных

18 и 19, 20 и 21 ключах, которые присоединены к обмоткам 22 и 23 трансформаторов 4 и 5 и к отпайкам источника питания. Ключ 24 предназначен для шунтирования обмоток 22 и 23.

Возможность (f=1) вывода из суммирующей цепи одной или нескольких любых обмоток при любых возможных сочетаниях одновременно выводимых обмо.ток осуществляется периодическим отпиранием ключа 24 при запертых остальных ключах 16-24.

Возможность (о=1) согласного или встречного включения обмоток суммирующей цепи при различных числах одновременно вводимых обмоток обеспечивается одновремейным переводом вводимых обмоток только в режим ввода или только в режим отдачи энергии.

Воэможность (d=2) согласного или встречного включения обмоток суммирующей цепи в различных сочетаниях при различных числах одновременно вводимых обмоток осуществляется переводом некоторых из них в режим отдачи энергии, а других — в режим приема энергии при любых возможных сочетаниях.

Ввод и вывод энергии из суммирующей цепи осуществляют при периодическом переключении одной из пар ключей 8-9,10-11, 12-13, 14-15 и выключенных остальных.

Так, при периодическом переключении ключей 8-9 ключи 10-15 выключены ввод энергии в суммирующую цепь производят по циклу (8-20)(9-21) на первой ступени первично-. го источника питания, по циклу (8-18)-(9-19) — на второй ступени и по циклу (8-16) †(9-17) — на . третьей ступени. Отдача энергии иэ суммирующей цепи производится по циклу (8-21) †(9- 20) жа первой ступени, (8-19)-(9-18) - на второй ступени и по циклу (8- l7) †(9-16)на третьей ступени.

Воэможность I=1 ввода выходного напряжения суммирующей цепи в цепь нагрузки при выведенном напряжении источника питания осуществляется ключами 14-15. Ввод выходного напряжения суммирующей цепи в выходную цепь осуществляется при периодической. работе одной из пар ключей 8-19, 10-11, 12-13 при

955522 выключенных остальных ключах и выключенной паре ключей 14-15.

Число р принимается равным единице, если напряжения суммирующей цепи вводятся только встречно или только согласно с напряжением первичного.источника. Если же напряжения суммирующей цепи вводятся согласно и встречно с напряжением питания, то р=2.

При наличии дополнительных пар ключей общее число уровней выходного напряжения увеличивается и определяется по формуле

10 (5) Rñ (1 и!р) 15 где иябФ()!! 1 ñ (6) 20

При f=1 в известном преобразователе можно получить

П (() Ы )25 а в предлагаемом ((,) шэ () -1

4=(! ) и (8) уровней выходного напряжения, при этом если шаг квантования равномерен во всем диапазоне и равен 1, то общее число уровней квантования равно ll

„,,„) Ed(tv+5-) а где s — число отпаек на обмотках трансформатора преобразовательной ячейки, которое связано с числом подуровней S ячейки соотношением

40

S = и+э — 1 (10)

Из анализа соотношений (1-10) можно сделать вывод, что комбинированием вводимых и выводимых уровней и подуровней напряжений, получаемых с помощью управляемых ключей из напряжений основного источника напряжения и преобразовательных ячеек, имеющих различные отпайки, можно получить существенно большее число подуровней в пределах каждой ячейки. Поочередное подключение преобразовательных ячеек к отпайкам первичного источника эквивалентно введению ступеней силовых трансформаторов, т.е. увеличение числа ступеней первичного источника питания так же, как и увеличение числа ступеней трансформаторов, приводит к увеличению числа подуровней. Если число ячеек большое, © то упрощается конструкция преобразователя при наличии источника питания с отпайками. При заданном числе ячеек увеличивается число реализуемых уровней выходного напряжения. Возмож- б5 ны различные варианты исполнения преобразователя.

Возможно равномерное увеличение шага квантования выходного напряжения от интервала к интервалу с максимальным числом уровней, малый шаг квантования при низких выходных напряжениях с увеличением шага квантования по мере увеличения выходного напряжения, что достигается подключением ко всем отпайкам выходного напряжения не только первой ступени. трансформатора, но и последующих.

Возможно равномерное квантование выходного напряжения во всем диапазоне, что достигается подключением толь«о первой ступени обмотки трансформа- . тора к отпайкам первичного источника питания, а все последующие ступени подключают к одной из отпаек (наприл!ер, к отпайке с максимальным уровнем при низких напряжениях). Можно огранз!читься одной ступенью при

)зтом напряжение на обмотках трансфорМаторов при s=1 выбирают в соответствии с рядом геометрической прогрессии ,,г„-

П;= U, s; (dm+i)

Например, при 1=1, m=3, р=2, s=1, f--1, d=2 общее число уровней выходного напряжения, вычисленных по формулам (5-9),в известном устройстве равно 31, а в предлагаемом

171, т.е. увеличилось в 5,5 раз.

Другими словами, шаг квантования в предлагаемом устройстве уменьшается в 5,5 раз, по сравнению с известным, а точность получения выходного напряжения увеличивается без введения дополнительных преобразовательных ячеек. При этом масса силов=-х тран-"форматоров, а также масса вспомогательных преобразовательных ячеек снижается в значительной степени, и практически вся сосредоточена в первом силовом трансформаторе (в первой преобразовательной ячейке), что с в свою очередь позволяет уменьшить массу преобразователя. B приведенном выше примере отношения масс трансформаторов 4 и 5 (фиг.2) равны 1 и 7 (в известном 1 и 3) при условии постоянства токов нагрузки.

Можно не только повысить точность получения выходного напряжения, но в ряде практических случаев уменьшить число преобразовательных ячеек до двух. При заданном числе уровней выходного напряжения число преобразовательных ячеек в предлагаемом преобразователе определяется по формуле " " е „(11) (! =

Dllfd z5i 1

Число же преобразовательных ячеек в известном устройстве при том же

955522

Формула изобретения

СоставителЬ Г.Мыцык

Редактор A.Огар Техред M. Гергель

Корректор Ю.Макаренко

«

Заказ

6475/77 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобреТений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, уЛ. Проектная, 4 числе уровней выходного напряжения и других равных условиях сравнения. определяется из

Ь 1+ (12)

n °

Oh(g g @ 1)

Например, при m 4 число преобразовательных ячеек может быть уменьшено вдвое.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе повыШается точность получения выходного напряжения при ограниченном числе преобразовательных ячеек, уменьшается число ячеек и суммарная масса трансформаторов, кроме того, расширяются функциональные возможности.

Регулируемый преобразователь на-. пряжения по авт.св. 9 892610; о т.— л и ч а ю шийся тем, что, с це,лью повышения точности получения заспанной величины и формы выходного напряжения и уменьшения массы, дополнительные входные силовые выводы, предназначенные для подключения их

10 к отпайкам первичного источника питания, через дополнительно введенные управляемые ключи соединены с концами первичной обмотки каждого силового трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 892610, кл. Н 02 M 3/10, 19.12.77.