Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное Советский патент 1986 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к э.чектротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах вторичных источников питания для преобразования постоянного напряжения в переменное, например, квазисинусоидальной формы.

Цель изобретения - повышение КПД преобразователя.

На фиг. 1 изображена обшая схема устройства; на фиг. 2 - схема устройства при и на фиг. 3 - диаграммы работы устройства при и на фиг. 4 - зависимость количества уровней выходного напряжения S от числа ключей переменного тока N, а также зависимость относительного значения установленной мощности Р вторичной обмотки выходного трансформатора от числа ключей N для известной и заявляемой схем.

Устройство содержит однофазный инвертор 1, выходной трансформатор 2, вторичная обмотка которого имеет первую группу из К секций 3, основную вторичную обмотку 4, вторую группу секций 5, 6, М-2 (К+ + 1), третью группу секций 7, 8, К+1 и ключи 9-15.

Выходные выводы преобразователя подключены к нагрузке 16. На фиг. 1 также показаны ключ К+1 для первой группы секций, ключ М-2К-1 для второй группы и К+1 третьей. Все секции включены согласно относительно друг друга.

Преобразователь работает следующим образом.

Однофазный инвертор 1 преобразует постоянное напряжение в переменное прямоугольной формы, частота которого равна

fm,B. fBb,x.(2S-1),

где и1П1.- частота выходного напряжения инвертора;

{вых.- частота выходного напряжения преобразователя.

Формула выходного напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 2 показана на фиг. За.

Рассмотрим работу преобразователя применительно к формированию кривой выходного напряжения при (фиг. 2). При этом первая группа секций содержит одну секцию 3, так как , и ключи 9 и 14, вторая группа содержит две секции 5 и 6 и ключи 10-12, третья группа содержит секции 7 и 8 и ключи 13 и 15. Соотношение числа витков секций 3-8 вторичной обмотки трансформатора 2 в этом случае равно W3:W4:W5:W6:W7;W8 2:1:4:4;2:2. Единичный уровень напряжения Е формируется при помощи ключей 9 и 10, подключающих секцию 4 основной вторичной обмотки трансформатора 2 к нагрузке 16. При смене полярности напряжения на обмотке трансформатора отключаются ключи 9 и 10 и происходит включение ключей 12 и 13 с

секцией 8, при этом формируется второй уровень (2Е) выходного напряжения. Третий уровень (ЗЕ) выходного напряжения формируется при подключении секций 3 и 4 вторичной обмотки трансформатора к нагрузке 16 при помощи ключей 10 и 14. Последующий алгоритм формирования уровней выходного напряжения на четверти периода приведен в таблице.

10

15

20

25

30

35

40

Подключение секции трансформатора 2 к нагрузке 16 в обратной последовательности по алгоритму работы ключей, приведенному Б таблице, формируют 1/2 периода кривой выходного напряжения (фиг. 36). Аналогично происходит формирование второй полуволны выходного напряжения преобразователя (алгоритм работы преобразователя за период приведен на фиг. Зв).

Предлагаемый преобразователь позволяет более эффективно использовать ключи переменного тока.

Число уровней выходного напряжения преобразователя определяется выражением

5заяв.(К+1) N-2(К4-1)1,

а установленная мощность вторичной обмотки выходного трансформатора, отнесенная к мощности максимального уровня выходного напряжения, равна Рзаявл. 1 -р;- Z озаявл В ТО время, как в известном преобразова теле 5„зв 2(N-2); ent() - 0.5 Так для и К 1 (фиг. 2) число уровней выходного напряжения 5заяпл 12, установленная мощность вторичной обмотки выходного трансформатора, отнесенная к мощности максимального уровня выходного напряжения, 0,958. В известном преобразователе нри том же числе ключей и секций, что и в заявляемой схеме, реализуется 5и. ,25. Таким образом, заявляемый преобразователь обладает меньшими потерями энергии за счет снижения установленной мощности выходного трансформатора, причем с увеличением числа используемых секций М и ключей переменного тока N это преимущ-ество выражается еще более явно (фиг. 4 а и б). Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное с промежуточным звеном повышенной частоты, содержащий однофазный инвертор с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого посредством отводов разделена па М секций, одна из которых является основной вторичной обмоткой причем первая группа из К секций, расположенных со стороны одного крайнего вывода основной вторичной обмотки трансформатора, через К+1 ключей переменного тока соединена с первым выходным выводом преобразователя, а вторая группа секций, расположепных со стороны другого крайнего вывода основной вторичной обмотки, соединена аналогичным образом через ключи переменного тока с вторым выходным выводом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в выходной трансформатор введете К+1 дополнительных вторичных обмоток, соединенных согласно последовательно и образующих третью группу секций, один крайний отвод которой соединен с крайним отводом второй группы секций, а остальные К+1 отводов через К+1 введенных допо.нительных ключей переменного тока соединены с первым выходным выводом ipeoOразователя, причем число витков каждой из обмоток первой и третьей группы секций превышает в два раза, а число витков каждой из обмоток второй группы секций, которая содержит М-2 (К+1) секций и М 2К-1 ключей переменного тока, в 2(К+1) раз превышает число витков основной вторичной обмотки трансформатора, причем величина К определяется по закону ( где ent - целая часть числа.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичных источников питания. Цать изобретения - повышение КПД. Преобразователь содержит однофазный инвертор 1 с выходным трансформатором (Т) 2. Вторичная обмотка Т 2 имеет первую группу из К секций 3, основную вторичную обмотку 4, вторую группу из М-2 (К+1) секций 5, 6, третью группу из К-Ь1 секций 7, 8 и N ключей 9-15, где М - число секций, на которые разделена посредством отводов вторичная обмотка, К - число секций в первой группе. Подключением секций Т 2 к нагрузке 16 посредством ключей 9-15 формируется кривая выходного напряжения, уровней которой определяется (С выражением Ззаявл. 2 (K-f 1) N - -2(К+1). Установленная мош,ность вто(Л ричной обмотки Т 2 Рзаяв.г 11/2 Ззаявл.. ПрИ этом за счет снижения установленной мош,ности Т 2 уменьшаются потери энергии.4 ил. 1 табл. ND Ю 4 to СО

+ О1ЛЛЛЛЛЛШШ1Ш1ЛЛПДППЛЛШ1Г

3 Ю 3 11 9 J2 2 9 П 9 Ю 9 72 2 77 7/ 10 W W П П 12 да 7V 77 W 12 1 14 12 14 11 Т Ю 13 15 3 J5 7J 15 J5 15 73 75 73

Z П 77 77 10 Ю Ю 77 77 72 12 S Ю 9 TI S 12 12 9 П 9 ЮЗ J3 75 75 75 73 75 7J 75 75 75 73 / 77 7 7 7 7V 7 7V 77 7 7(7

Фиг.З

S

35 50 25 2/

/5 Ю 5

2 ч

8 Ю 1Z П Н

р

15 W