Преобразователь однофазного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02M5/27 

сд

ьо

00

Изобретение относится к преобразонательной технике и может найти применение в устройствах электропитания различной аппаратуры, а также в приводах двигателей переменного тока

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя однофазного напряжения путем обеспечения возможности получения напряжений выходной частоты, отличной от частоты питающего : напряжения.

На фиг.1 представлена электрическая схема предложенного преобразователя однофазного напряжения; на фиг.2 - временные диаграммы,поясняющие его работу.

Преобразователь однофазного напряжения С фиг . 1 ) содержит инвертор и регулирующий -трансформаторно-ключевой орган 2 дискретного действия, соединенные покаскадно; компаратор 3 полярности напряжений, выходы которого соединены с управляющими входам инвертора 1 а один из входов - с выходными зажимами преобразователя; трехпозиционный орган 4 сравнения, один из входов которого соединен с вькодом регулирующего органа дискретного действия; формирователь 5 ;эталонных напряжений, вход которого соединен с выходными вьюодами преобразователя, один из выходов соединен с другим входом компаратора 3 полярности напряжений, а два других с входами трехпозиционного органа А сравнения; реверсивный счетчик 6 импульсов, управляющие входы которого соединены с выходами трехпозиционного органа 4 сравнения, а выхода - с управляющими входами регулирукщего органа 2 дискретного действия; генератор 7 тактовых импульсов, выход которого соединен со счетиьм входом реверсивного счетчика 6,

Инвертор I выполнен на четырех управляемых ключах 8-11, соедкиенш к по мостовой схеме. Регулирующий орган 2 дискретного действия вьшолнен на основе трансформаторно-ключевой схемы,содержащей совокупность трансформаторов 12-15, первичные и вторичные обмотки.которых соединены последовательно, и совокупность управляемых ключей 16-23,подключенны параллельно обмоткам трансформаторов. Возможны и другие варианты реализации регулирующего органа дискреного действия.

Компаратор 3 полярности напряжений содержит трансформатор 24, два формирователя напряжений, каждый из которых состоит из резистора и стабилитрона (25,26 и 27,28 соответст венно )f и логическую схему 29 на элементах 30-35 (К155ЯАЗ), реализующую функцию равнозначности и неравно значности

r-u3U4 J Of;

Ug 0,. .

Трехпозициониый орган 4 сравнения трансформатор 36, выпрямительные мосты 37-40, компараторы 41 и 42 напряжения, выполненные по микросхеме 521СА1 и логическую схему 43 равнозначности и неравнозначности, реализованную на элементах К155ЛАЗ по аналогии с логической схемой 29.

Формирователь 5 эталонных напряжений содержит преобразователь 44 переменного напряжения в постоянное , включающий в Себя выпрямительный мост и фильтр, а также генератор гармонических колебаний, выполненный по трансформаторной схеме на транзисторе 45. Частота эталонных напряжений задается емкостью 46. Амплитудные значения эталонных напряжений устанавливаются потенциомет рами 47 и 48, включенными во вторичньте обмотки трансформатора 49.

Реверсивный счетчик 6 им льсов и генератор 7 тактовых импульсов в№1олнены на интегральных микросхемах 50 и 51 серии . Частота следования тактовых импульсов задается резистором 52 и конденсатором 5

Работу предложенного преобразователя однофазного напряжения рассмотрим в режиме преобразования частоты.

Этот режим характеризуется 1Гриведенньа и иа фиг.2 диаграммами, на которых изображены изменения во времени: or - питающего напряжения вх i эталонных напряжений

U;, и в и г - напряженки 0 и U на стабилитронах в компараторе 3 полярности надряжений; Эй е - напряжений Uy и и на входах компаратора 3 полярности напряжений;

- напряжений Ц, , Ug и 1), в схеме 3 . трехпозиционного органа А сравнени J и и - напряжений U. и 0 на вых де трехпозиционного органа 4 срав нения; к. - напряжения выход генератора тактовых импульсов; А - выходного напряжения Ug, преобразователя однофазного напряжения. Питающее напряжение Ue (Фиг.2о|) поступает на инвертор 1,состояние которого определяется соотношением полдрностн этого напряжения с поляр ностью эталонных напряжений (J и и2(.фнг.2б). Если полярности совпадают, из напряженю 0 и Ц (,фиг;2в, г,сформированных на питающего и эталонного напряжений, компаратор 3 полярности напряжений формирует сигнал логическая 1 на выходе Ug В противном случае (при несовпадении полярностей ) сигнал логическая 1 формируется на выходе Uj, (фиг,2д,е). Наличие сигнала логической 1 на выходе Uj приводит к прямой передаче напряжения Ов инвертором 1 на регулирующий орган 2 дискретного действия (ключи 8 и 11 находятся в проводящем состоянии, ключи 9 и 10 - в непроводящем). Наличие сигнала логическая 1 на выходе И приводит к инверсной пере даче напряжения 0 на регулирующий орган 2 дискретного действия, (ключи 8 и 11 находятся в непроводящем состоянии, ключи 9 и 10 - в проводящем), В результате совместного действия компаратора 3 полярности напряжений и инвертора 1 на входе регулирующего органа 2 дискре ного действия происходит формирование такого напряжения, которое имее полярность, одинаковую с полярность эталонного напряжения. Напряжение на выходе преобразователяUg, {фиг.2 также является однополярньи с этало HbW напряжением, что обеспечивается одинаковой ориентацией входных и выходнь|х обмоток трансформаторов регулирукяцеГо органа 2 дискретного действия. Регулирующий орган 2 дискретного действия под действием управляющего кода, поступакяцего с вьссода.реверсивного счетчика 6 импульсов с частотой следования тактовых импуль сов генератора 7 преобразует форму питающегэ напряжения. Преобразование происходит за счет изменения 284 коэффициента передачи трансформаторно-ключевой схемы путем исключения из процесса передачи энергии отдельных трансформаторов (обеспечивается коммутацией ключей 16-23 1. Работой реверсивного счетчика 6 импульсов управляет трехпозиционный орган 4 сравнения. На его входы поступает выходное напряжение и два эталонных напряжения Ц и U{, сформированных генератором 5. Эти напряжения выпрямляются мостами 3740 (фиг.2ж)и сравниваются компараторами 41 и 42 напряжений. НапряжеЮ1Я с выходов компараторов анализируются логической схемой 43. В результате анализа на вькоде трехпозиционного органа 4 сравнения формируются управляющие сигналы 0 и и,(фиго2),н ) .Сигнал логической I на выходе появляется при выполнении условия U-, t) . Этот сигнал включает реверсивный счетчик 6 импульсов на вычитание. В результате тактовые импульсы U.. (фиг.2к)генератора 7 изменяют состояние счетчика в сторону уменьшения коэффициента передачи органа 2 дискретного действия, а следовательно, и величины выходного напряжения и0., . Сигнал логической I на выходе появляется при выполнении UT . U. Этот сигнал включает реверсивный счетчик 6 импульсов на суммирование. В резульатте тактовые импульсы . генератора 7 изменяют состояние счетчика 6 в сторону увеличения коэффициента передачи регулирующего органа 2 дискретного действия, а следовательно, и величины выходного, напряжения Ug,. Если выходное напряжение по модулю больше нижнего эталонного значения и меньше его верхнего значения (при вьшолнении условия U « (j; U. )на выходеЦ и и формируются сигиалы логического О.Тактовые импульсы генератора 7 не изменяют состояния счетчика 6. Коэффициент передачи ргана дискретного действия при этом е изменяется,питающее напряжение и,5У трансформируется без изменения ормы, в результате совместного действия егулирукядего органа 2 дискретного ействия и трехпозиционного органа 4 равнения осуществляется преобразовв5

нием закона изменения модуля мгновенного значения питающего напряжения UfixB заданный эталонным напряжением закон изменения модуля мгновенногб значения выходного напряжения UBMX .Полярность выходного напряжения, определяемая инвентором I и ко№1аратором 3 полярности напряжений,

57628

совпадает с полярностью чталон ных напряжений,

Точность воспроизведения выходного напряжения зависит от количества гра 5 даций коэффициентов передачи регу.пирующего органа 2 дискретного действия и частоты следования тактовых импульсов генератора 7,

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий трансформаторно-ключевой орган дискретного действия,управляющие входы ключей которого связаны с выходом реверсивного счетчика импульсов, счетный вход последнего соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а его установочные входы - с выходами трехпозиционного органа сравнения, один вход которого подключен к вьЬсоду преобразователя, образованному выходом регулирующего органа, а другой - к выходам формирователя эталонных напряжений, входом связанного с выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности получения напряжений вькодной частоты, отличной от частоты питающего напряжения в него введены инвертор, включенньй между входнь94И выводами преобразователя и входом регулирующего органа дискрет-с його действия, и компаратор полярное л с: ти напряжений, один вход которого ; подсоединен к выходу формирователя эталонных напряжений, другой - к выходу преобразователя, а выход к управляющим входам инвертора.