Преобразователь постоянного напряжения в переменное с квазиоднополосной модуляцией Советский патент 1985 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использо вания при построении вторичных источников электропитания. Известен преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий генератор модулирующей частоты генератор несущей частоты, модулятор управляющие входы которого подключены к выходам генератора модулирующей частоты, а силовой вход - к выхо ду генератора несущей частоты 1 . Недостаток известного устройства заключается в значительных искажения выходного напряжения. Наиболее близким к изобретению явля ется преобразователь постоянного напря жения в переменное с квазиоднополосной модуляцией,содержащей двухфазный гене ратор модулирующей частоты, двухо азньй генератор несущей частоты, два модулятора, управляющие входы которы соединены с соответствующими выхода генератора модулирующей частоты, силовые входы через высокочастотные инверторы - с соответствующимн выход дами генератора несущей частоты, а выходы включены между собой последовательно, образуя Выход преобразователя 2 , Недостатки указанного устройства заключаются в низком КПД, обусловлен ном последовательным прохождением тока нагрузки через ключевые элемент обоих модуляторов с рассеиванием на них значительной мощности, а также в существенных искажениях формы выходного напряжения. изобретения является повышение КПД устройства и снижение коэффициента гармоник его вЬкодного напряжения. Поставленная цель достигается тем что в преобразователь постоянного напряжения в переменное с квазиоднополосной модуляцией, содержащий двухфазный генератор модулирующей частоты, двухфазный генератор несущей чистоты, первый и второй высокочасто ные инверторы, перные выходныевьшодыкоторых соединены с первыми выводами силовых входов соответственно первого и второго модуляторов, введены двенад цать фазосдвигающих блоков, дополнительный двухфазный .генератор несущей частоты, третий и четвертый высокочастотные инверторы и выходной высоко частотный трансформатор, причем четыре фазосдвигающих блока включены попарно между выходами генератора модулирующей частоты и yпpaвJ яющими входами соответствующих модуляторов, а остальные восемь фазосдвигаиогдих блоков - попарно между выходами генераторов несущей частоты и управляющими входами соответствующих высокочастотных инверторов, пepв.Ie выходные выводы третьего и четвертого вьшокочастотных инверторов соединены с вторыми выводами силовых входов соответственно первого и второго модуляторов, их вторые выходные выводы с вторыми выходными выводами соответственно первого и второго высокочастотных инверторов, а выходы модуляторов включены параллельно с помощью выходного высокочастотного трансформатора . На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного преобразователя; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие соответственно процесс формирования выходного напряжения устройства и работу выходного высокочастотного трансформатора. Устройство содержит двухфазный генератор 2 модулирующей частоты, двухфазные генераторы 2 и 3 несущей частоты, фазосдвигающие блоки 415, высокочастотные инверторы 16-19, модуляторы 20 и 21 и выходной высокочастотный трансформатор 22. Выходы генератора 1 модулирующей частоты через фазосдвигающие блоки . 12, 13 и 14,15 соединены с управляющими входами соответственно модуляторов 20 и 21. Выходы генератора-2 несущей частоты через фазосдвигающие блоки 4, 5 и 8, 9 подключены к управляющим входам соответственно инверторов 16 и 18, а выходы генератора 3 несущей частоты через фаэосдвигающие блоки 6, 7 и 10, 11 к управляющим входам инверторов 17 и 19. Выходы инверторов 16 и 17 включены последовательно и соединены с силовым входом модулятора 20. Выходы инверторов 18 и 19 включены последовательно и соединены с силовым входом модулятора 21. Выходы модуляторов 20 и 21 включены параллельно с помощью выходного трансформатора 22. Устройство работает следующим образом. На выходах каждого из двухфазных генераторов 1-3 вьфабатываются прямоугольные двухполярные импульсы высокой частоты (соответственно Ц F. , взаимный фазовый сдвиг - . Сигналы с выходов генераторов 2 и 3 являются управляющими для инверторов 16, 28 и 17, 19. При этом фазосдвигвющие блоки 4, 8 и 5, 9 реализуют фазовый сдвиг соответственно на углы ц н - (,j , а фазосдвигающие блоки 6, 10 и7, 11 на углы и - с( . На выходах инверторов 16 и 18 получаются прямоугольные двухполярные импульсы напряжения равной амплитуды с частотой F ,регулируемой паузой,соответствующей углу lo и взаимнымфазовьм сдвигом 2 (фиг. 2 а ,(5) . Импульсы, образующиеся с частотой Рд на выходах инверторов 17 и 19 (фиг. ife,l), также ршеют равные амплитуды и фазовый двиг , а их регулируемая пауза соответствует углу . При попарном после довательном соединении выходов инвер торов 16, 17 и 18, 19 их выходные напряжения суммируются, полученные промодулированные напряжения (фиг. 2д,С) подаются на силовые входы соот ветственно модуляторов 20 и 21. Упра ляющие сигналы модуляторов 20 и 21 имеют вид прямоугольных импульсов с частотой F и регулируемой паузой, соответствующей углу 2 с( (фиг. 2ж, э При этом их фазовый сдвиг составляет-2-. На выходах модуляторов 20 и 21 формируются напряжения с амплитудноширотно-импульсной модуляцией и часifL bтотой первой гармоники, равной (фкг, 2 Н,К). Эти напряжения являютс синфазными по первой гармонике и лротивофазными по высокочастотному заполнению. Напряжение с выхода моду лятора 20 подается (через нагрузку преобразователя) на одну обмотку трансформатора 22, а напряжение с выхода модулятора 21 в противофазе на его другую обмотку. К первой и второй обмоткам трансформатора 22 оказываются приложенными напряжения, показанные на фиг. ЗВ, Z . Их частота соответствует F + F,, . По первой гармонике напряжений трансформатор 22 работает в режиме короткого замыкания (его обмотки оказываются включенными встречно-параллельно) и первая гармоника без искажений попадает на выход преобразователя (вместе с другими синфазными гармониками). По отношению к высокочастотному заполнению обмотки трансформатора 22 оказываются включенными согласно параллельно, так что трансформатор 22 задерживает на себе все высокочастотные гармоники, находящиеся в противофазе. На выходе преобразователя формируется напряжение L/gj,j( (фиг. 3d), индентичное по форме суммарному выходному напряжению модуляторов 20 и 21 и отличающееся от последнего лишь уменьшенной в два раз амплитудой. Ломаная линия (фиг. 3d) образована низкочастотными JL5Libi гармониками, кратными и представляет собой выходное напряжение преобразователя без учета субгармонических составляющих, легко устраняемых, небольшим фильтром или даже при нагрузке активно-индуктивного характера. Предложенное устройство обеспечивает з еньшение в два раза величины тока, проходящего через ключевые элементы модуляторов 20, 21, и рассеиваемой на них мощности. При этом имеет место существенное улучшение качества выходного напряжения за счет снижения коэффициента гармоник. Кроме того, введение в устройство фазосдвигающих блоков 4-15 позволяет реализовать регулирование ширины импульсов выходного напряжения путем измерения фазовых сдвигов , ot. , oCi , что дает возможность осуществлять в широких пределах регулирование или стабилизацию амплитуды первой гармоники при сохранении величины коэффициента гармоник на минимальном уровне. VUIJV Ж yuv

AAj Д AA 11..ЛАЛ.

/ у у у j I

(/

,Л. A .P . АЛА Ш.,

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ С КВАЗИОДНОПОЛООТОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, содержащий двухфазный генератор модулирующей частоты, двухфазный генератор несущей частоты, первый и второй высокочастотные инверторы, первые выходные вьшоды которых соединены с первьми вьгаодами силовых входо з соответственно первого и второго модуляторов, о тлич ающийся тем, что, с целью повышения КПД и снижения коэффициента гармоник выходного напряжения, в него введены двенадцать фазосдвигающих блоков, дополнительный двухфазный генератор несущей частоты, третий и четвертый высокочастотные инверторы и выходной высокочастотный трансформатор, причем четыре фазосдвигающих блока включены попарно между выходами генератора модулирующей частоты и управляющими входами соответствующих модуляторов, а остальные восемь фазосдвигающих блоков - попарно между выходами генераторов несущей частоты и управляющими входами соответствующих высокочастотных инверторов, первые выходные выво ды третьего и четвертого высокочассл тотных инверторов соединены с вторыми выводами силовых входов соответственно первого и второго модуляторов, их вторые выходные выводы - с. вторь1ми выходными выводами соответственно первого и второго высокочастотных инверторов, а выходы модуляторов включены параллельно с помощью выходного высокочастотного трансформатора. ел 35 Э Э 00