Преобразователь постоянного напряжения в @ -ступенчатое переменное Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 

10 Иробрегение огносигся к силовой преобразовагельной технике и можег быть использовано при разработке вторичных источников питания для получения перемен ного напряжения низких и йнфранизких часгог. Известны преобразователи постоянного напряжения в ступенчатое переменное, со- аержащее первичный инвертор повьпыенной частоты с выходным трансформатором, отпайки вторичной обмотки которого через тиристоры поцсоецинены к вторичному инвертору,. работающему на выходной часготе преобразователя С ТНедостатками данного преобразователя являются большое число используемых ключевых элементов и большая установленная мощность, вес и габариты трансформатора преобразователя. Наиболее близким по технической сущности является преобразователь постоян- кого напряжения в ступенчатое переменное, содержащий первичный инвертор с выходным трансформатором, коммутатор, состоящий из последовательно соециненных блоков, каждый из которых содержит вторичную сбмогку трансформатора со средни Е1ЫВОДОМ, концы которой через тиристоры а средний вы1он через диод объединены в общую точку, являющуюся одним вьгход- яым зажимом каждого блока коммутатора вторым выходным зажимом которого явля агся средняя точка вторичной обмотки трансформатора, выходной инвертор. Число витков вторичных обмоток трансформагора относится как 1:2:4:8... , где h ч 0,1,2,3 Данный преобразователь позволяет формироватьN cTy- пениагое напряжение с нулевой полкой пр меньшем числе используемых ключевых элементов 2 } . Кеоосгатком известного преобрвзова- геля является высокая установленная мощность, массы и габариты электромагнитного элемента - трансформатора преобразователя. Целью изобретения является снижение ycraHossneHifofi мощности, массы и габари тов трансформатора преобразователя. Поогавленная цель достигается гем, что в преобразователе постоянного напря . жения в N-ступенчатое переменное, со- дер(жащем первичный инвертор с выходны трансформатором, коммутатор в виде последовательно соединенных блоков, каж« йый из которых содержит вторичную обмогку гренсформагора со средним выроаом, коккы которой через тиристоры, а средний вывод через диоп объединены в 02 общую точку, являющуюся одним выходным выводом каждого блока .коммутатора, выходной инвертор, один из входов которого соединен с одним выходным выводом первого из последовательно соединенных блоков коммутатора, упомянутые вторичные обмотки трансформатора выполнены с отпайками, которые через дополнительные тиристоры, а средний вывод через дополнительный диод объединены, образуя второй выходной вывод каждого блока коммутатора, причем BTOpcrfl выходной вывод последнего из последовательно соединенных блоков коммутатора соединен с вторязхм входом выходного инвертора. Кроме того, в одной модификации число витков вторичных обмогок трансформатора относится как 2:8:32...з, где h 1,3,5,..,, а отпайки делят вторичные обмотки на две равные части. На фиг. 1 приведена схема преобразователя постоянного напряжения в N -ступенчатое переменное;, на фиг. 2 (а, б, в) представлены временные анаграммы, по- ясняющие работу преобразователя. Преобразователь постоянного напряжения в N-ступенчатое переменное соцержит однофазный первичный инверто э 1, выходной трансформатор 2 с вторичными обмотками 3, 4 со средним выводом, коммутатор 5, соцеркаший тиристоры 6-13 и диоды 14-17, выходнсА инвертор .18 на тиристорах 19-22, нагрузку23. Коммутатор 5 состоит из послеаова- тельно сбединенных блоков, каждый иа которых содержит вторичную обмотку 3,4 со средним выводом и отпайками, конпы которых через тиристо{я.г8, 9 и 12, 13,. а средни вывоцы через аиоаы 15 и 17 объединены в общую точку, являющуюся одним выходным зажимом каждого блока коммутатора, а отпайки через тиристоры 6, 7 и 10, 11 и срецние выводы через диоды 14, 16 обьеаинены, образуя второй выходной зажим каждого блока коммутатора 5, соответственно. Преобразователь работает следующим образом. Однофазный первичный инвертор 1 преобразует постоянное напряженке в пере менное прямоугольной формы. Форма вьпсодного напряжения на вто-ричной обмотке выходного грансформато- . ра 2 показана на фиг. 2, а. Для примера {йссмогрим работу преобразователя примэнигельно к фирмированию кривой выходного напряжения с пятнадцатью уровнями на 1/4 периоиа выходного напряжения

Цвых (фиг. 2, б). Соогношение витков вторичных обмоток грансформагора 2 в этом случае равноW3 :W4 2:8, а отпайки каждой из обмоток делят их на аве равные части.,

Еаиничнь1Й уровень напряжения Е формируется при включении тиристора 7 коммутатора 5 и тиристоров 19 и 2О инвертора 18, поцключая секцию межцу средним выводом и отпайкой вторичной обмогки 3 трансфокатора 2 к нагрузке 23. Тиристо{й 1 19 и 2О В11 1хоаиого инвертора 18 остаются включенными в течение формирования первого полупёриоца выхоаного напряжения преобре зователя.

При смене полярности напряжения на обмотках трансформатора 2 отключается тиристор 7 и происходит включение тиристора 9, К нагрузке 23 прикладывается напряжение 2Е вторичной обмотки 3 трансфо1Ж4атора 2 и формируется уровень выходного напряжения (фиг. 2, б). Третий уровень (ЗЕ) выхоцйого напряжения формируется при включении тиристоров 7 и 8 коммутатора 5.. На фиг. 2, в приведен алгоритм включения тиристоров 6-13 ком мутатора б при формировании 1/2 периода выхэаного напряжения преобразователя. Аналогично происходит формирование второй полуволны выходного напряжения преобразователя при включенных тиристо- pax 21 и 22 выхо(1ного инвертора 18.

Данный преобразователь позволяет повторять каждый из уровней требуемое число раз при формировании выходного , напряжения.

Установленная мощность электромагнитного элемента (трансформатора предлагаемой схемы преообразователя) уменьшается на 18% по сравнению с известным

Для работы преобразователя на активно-индуктивную нагрузку параллельно нагрузке может быть включен, например, емкостной фильтр.

Таким образом, незначительное изменение схемы преобразователя при том же числе силовых полупроводниковых приборов и числе формв)|уемых уровней выходного напряжения, а также при одинаковом алгоритме управлевия силовьп 4И пояртровоониковымя приборами, что и в известном преобразователе, позволяет уменыиять уста- новленную мощность электромагнитного элемента (трансформатора преобразователя), его вес и габариты. 1гиш тг1лш1Ш 1Ш1Гшл.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В N-СТУПЕНЧАТОЕ ПЕРЕМЕННОЕ, содержащий первичный инвертор с выхоаным трансформатором, коммутатор в виае последователь но соединенных блоков, каждый из которых содержит вторичную обмотку трансформатора со средним ВЫВСМ1ОМ, конаы которой через тиристоры, a средний въз вод ,через дноа объединены в общую точку, являющуюся одним выходным выводом каждого блока коммутатора, выходнЫ инвертор, один из входов которого соединен с одним выходным выводом первого из последовательно соединенных блоков коммутатора, отличающийся тем, что, с иелью снижения установленной м шшости, массы, и габаритов трансформатора при сохранении высокого качества выходного напряжения, вторичные обмотки трансформатора выполнены с отпайками, которые через дополнительные тиристоры, a средний вывод обмоток через дополнительный диод объединены, об разуя вторс выходной вывод каждого блока коммутатора, причем второй выходной шлвод последнего из последовательно соединенных блоков коммутатора соединен с вторым входом выходного инвертора. . 2. Преобразователь по п. 1, о т л и чающийся тем, что число витков вторичных обмоток трансформатора относится КИК 2:8:32:...i2, гдеh-1,3,5..., a отпайки делят вторичные обмотки на аве равные части.

Тъ

.7-7-7 «7-7-7-7 --7-7-7-7-7-7 7 -- 9В -, 96 9 S-B . - . А /f - 101110111011 ..--. :. /J// ;j;г/JП13ПППП 1гП12П

TJ

7 -