Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M7/5387 H02M7/06 

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для применения в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в постоянное напряжение другой величины, которое задается ступенчато по сигналу управления.

Цель изобретения - повышение КПД и упрощение устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема инвертораi на фиг. 2 - напряжения и,, U,j, и J на обмотках трансформатора при входном сигнале Вц„р, эквивалентном цифре 1, а также напряжение на нагрузке; на фиг. 3 - то же, при входном сигнале, эквивалентном цифре 2.

Инвертор содержит трехфазный мо- ,стовой усилитель 1 , включающий три стойки силовых ключей 2-7, каждый из: которых представляет собойтранзистор, защунтированный в обратном направлении диодом. К общим точкам силовых ключей стоек мостового усилителя 1 подключены .соединенные звездой обмотки трансформатора. 8 на симметричной магнитной системе, Нулевая точка звезды обмоток соединена с плюсовой щиной источника питания. Минусовая шина источника питания соединена с одной общей точкой (эмиттеры) силовых ключей 2-4. Другая общая точка (коллекторы) силовых ключей 5-7 соединена с первой шиной подключения нагрузки 9, а вторая шина нагрузки подключается к минусовой либо плюсовой шине источника питания Управляющие входы силовых транзисторов соединены с прямыми и инверсными выходными шинами q , х блока 10 управления. Блок управления содержит входные шины источников частоты f и сигналов управления в виде цифрового кода О, 1, 2 В

9пр

В случае использования т-фазного мостового усилителя, где содержится m стоек, блок 10 управления имеет увеличенное количество выходных шин q( ,q:2 т вход Врр подаются сигналы О, 1,... ш-1. Если нагрузка 9 носит пассивный характер., т.е. не генерирует энергию, то в мостовом усилителе 1 транзисторы коллекторной группы могу отсутствовать.

Устройство работает следующим образом.

5

Пусть вторая шина нагрузки соединена с минусовой шИной источника питания. .

При входном сигнале В,.-, эквивалентном ццфре О, блок 10 управления обеспечивает запирание транзисторов 2-4 и отпирание транзисторов 5-7. При этом напряжение на шинах нагрузки равно напряжению источника питания ().

При входном сигнале Вц, , эквивалентном цифре 1, блок 10 управления осуществляет коммутацию транзисторов стоек, поочередно обеспечивая открытое состояние каждого из транзисторов 2-4 в течение одной трети периода (напряжение на обмотках W4, Wg, W трансформатора показано на

фиг. 2 соответственно U., U

2

и.

Напряжение на нагрузке складывается из напряжения источника питания и напряжения величиной U,, /2 на двух обмотках трансформатора, параллельно соединенных двумя одноврем.енно открытыми ключами (из трех - 5-7),

т.е. и.

.

I При входном сигнале („р, эквивалентном цифре 2, блок 10 управления осуществляет коммутацию транзисторов стоек, поочередно обеспечивая открытое состояние каждого.из транзисторов 2-4 в течение двух третей периода (напряжение на обмотках W,, « 1 трансформатора показано на

фиг. 3 соответственно U

4

и

1 э

и,).

Напряжение на нагрузке складывается из напряжения источника питания и напряжения величиной 2Uf на обмотке

трансформатора,, подключенной к нагрузке одним из открытых ключей 5-7, т.е. .

При использовании т-фазного мостового усилителя выходное напряжение инвертора U|,(m-Bjnp), где Bj 0 (,,„.. ,m-l . Причем при увеличении значения входного сигнала В,,„р от 1 до т-1 с целью исключения насыщения сердечников магнитопровода

должна пропорционально увеличиваться часто.та J:.

Если вторая шина нагрузки подключена к птпосовой шине первичного ис- точ|1ика питания, то напряжение на нагрузке будет меньше на величину

питания U,

п, тогда

UH

агр

В остальном работа схе-

мы принципиально -не отличается от рассмотренной.

Например, при девятифаэном варианте и первичном напряжен; (И источника постоянного тока. 27 В выходное на- пряжение инвертора без учета падения на силовых ключах определяется значениями таблицы

Большой диапазон выходного напряжения преобразователя позволяет, когда в качестве нагрузки установлен, например, электропривод постоянного тока, включать двигатели на различные номинальные напряжения (27, 60, 110, 220 В). Тем самым создается возможность полной унификации устройств для питания двигателей. При этом в переходных режимах, когда двигатели работают в генераторном режиме, име- отся возможность рекуперации энер5

0

5

0

5

0

5

0

гни в первичную сеть, что ведет к повышению КПД. Гладкая форма выходного напряжения инвертора не требует установки больших фильтров в нагрузке, что упрощает устройство, а поскольку схема инвертора для первого варианта включения использует режим работы с вольтодобавкой, то преобразованию подвергается только часть мощности нагрузки, что также ведет к повьппению КПД.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий входные шины источника питания, шины подключения нагрузки, мостовой многофазный усилитель, включающий стойки силовых ключей, шунтированных возвратными диодами, к общим точкам силовых ключей стоек которого подклк)чены соединенные звездой обмотки многофазного трансформатора, выполненного на симметричном магнитопроводе, а управляющие цепи силовых ключей инвертора соединены с выходами блока управления, содержащего входные шины источников частоты и сигналов управления, отличающийся тем, что, с целью повьшгения КПД и упрощения устройства, нулевая точка звезды об - моток многофазного трансформатора соединена с одной из шин источника питания, другая шина которого соединена с одной общей точкой силовых ключей мостового усипптеля, другая общая точка силовых ключей которого соединена с первой шиной подключения нагрузки, вторая шина которой соединена с одной из шин источника питания.

/

Uf.S

Составитель И.Войтович Редактор Е.Копча Техред Л.Олейник Корректор А. Обручар

Заказ 3608/51 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,, г. Ужгород, ул. Проектная,4

fPus.S

Изобретение относится к электро- технике и используется во вторичных источниках питания. Цель изобретения повьшение КПД и упрощение. Устройство включает трехфазный мостовой усилитель 1 с тремя- стойками силовых ключей (СК) 2-7, трансформатор 8. Блок управления 10 содержит входные шины источников питания и сигналы управления в виде цифрового кода. Соединение нулевой точки звезды обмоток с плюсовой шиной источника питания, а минусовой шины - с общей точкой эмиттеры) СК 2, 3, 4 и другой общей точки (коллекторы СК 5, 6, 7 с первой шиной нагрузки 9, а второй шины - с минусовой либо с плюсовой шиной обеспечивает возможность рекуперации энергии в первичную сеть, что ведет к повышению КПД. Гладкая форма выходного напряжения инвертора не требует установки больших фильтров в нагрузке, что упрощает устройство 3 ил. 1 табл. |. (Л