Трансформаторно-ключевой преобразователь напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M7/12 

1292142

Преобразователь позволяет реализо- него напряжения 2п + 3. вать число дискретных-уровней выход- 1 з,п, ф-лы, .3 ил.

1Изобретение относится к злектро- технике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах вторичных источников питания для дискретного и дискретно-фазового преобразования величины выпрямленного напряжения, в том числе и для амплитудного квантования в преобразователях постоянного напряжения в ступенчатое переменное со звеном повышенной частоты.

Цель изобретения - упрощение уст- |ройства,

j На фиг.1 изображена схема преобра- зователя; на фиг.2 изображен вариант возможного использования трансформа- торно-ключевого преобразователя напряжения в качестве амплитудного квантователя в преобразователе постоянного напряжения в ступенчатое переменное со звеном повьшенной частоты; на фиг.З (а - в) представлены временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя, изображенного на фиг.2.

Трансформаторно-ключевой преобразователь напряжения (фиг.1) содержит трансформатор 1, выводы и п отводов основной вторичной обмотки которого делят ее на части 2 - 6 с равным числом витков и посредством тиристоров 7 - 12, образующих анодную группу, соединены с первым выходным зажимом преобразователя, дополнительную обмотку 13 и 14 со средним выводом, подключенным к второму выходному зажиму преобразователя , крайние выводы которой через первую секцию катодной группы, содержащей тиристор 15 и диод 16, подключены к катоду крайнего тиристора 7 анодной группы и через вторую секцию катодной группы, содержащей диод 17 и тиристор 18, подключены к катоду крайнего тиристора 12 анодной группы.

Дня примера рассмотрим работу преобразователя с числом отводов ос новной вторичной обмотки трансформатора п 4, который позволяет реализовать количество дискретных уровней выходного напряжения . 0тводы основной вторичной обмотки трансформатора 1 делят ее на части 2-6 с ранным числом витков, а средний вывод дополнительной обмотки делит ее на две равные полуобмотки 13 и

14. Общее число витков основной и

дополнительной обмотки относятся между собой .как

5

0

5

0

(Wj,+W,+W,+W5+W) : (W,+W,) 5:12

Трансформаторно-ключевой преобразователь напряжения работает следующим образом.

На нервичную обмотку трансформатора 1 подается переменное входное напряжение и на его вторичных обмотках 2-6и13, 14 наводятся напряжения соответствующих величин. Дискретное изменение величины выпрямленного напряжения на выходе преобразователя проводится путем включения соответствующих тиристоров.

Единичный дискретный уровень выходного выпрямленного напряжения Е формируется для положительного полупериода напряжения на обмотках тран- Сформатора 1 при включении тиристора 7, когда диод 17 находится в про- 5 водящем состоянии. Обмотки 2-6 соединены встречно по отнощению к полуобмотке 14 и подключены к выходным зажимам преобразователя. При смене полярности напряжения на обмотках трансформатора 1, отключается тиристор 7, запирается диод 17 и включается тиристор 12, диод 16 находит- .ся в проводящем состоянии. Обмотки 2-6 соединены встречно с полуобмоткой 13 и подключены к выходньм зажимам преобразователя.

Второй дискретньй уровень выходного выпрямленного напряжения (2Е)

31

формируется для положительного по- лупериода напряжения на обмотках трансформатора 1 при включении тиристора 8, диод 17 находится в проводящем состоянии. Обмотки 3-6 соединены встречно с полуобмоткой 14 и подключены к выходным зажимам преобразователя. При смене полярности напряжения на обмотках трансформатора 1 отключается тиристор 8, запирается диод 17 и включается тиристор 11, а диод 16 переходит в проводящее состояние. Обмотки 2-5 соединены встречно с полуобмоткой 13 и подключены к выходным зажимам преобразователя.

В таблице приведен алгоритм включения тиристоров 7-12, 15, 18 и диодов 16 и 17 при реализации каждого из S 1 1 дискретных уровней вы- ходного выпрямленного напряжения.

Возможным вариантом использования устройства является реализация его в качестве амплитудного квантователя формы выходного напряжения в преобразователе постоянного на24

пряжения в ступенчатое переменное со звеном повышенной частоты (фиг,2),

Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное со звеном повышенной частоты, в данном случае, содержит трансформатор- но-ключевой преобразователь напряжения с обмотками трансформатора 2 - 6 и тиристорами 7 - 12, обмотками трансформатора 13 и 14 с тиристорами 15 и 18 и диодами 16 и 17, первичный инвертор 19,выходными зажимами подключенный к первичной об- МОТК&- трансформатора 1, емкость фильтра 20, подключенную к зажимам постоянного тока вторичного инвертора, содержащего тиристоры с встречно-параллельно включенными диодами 21 - 24, и к выходным зажимам тран- сформаторно-ключевого преобразователя напряжения, нагрузку 25,

Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное

со звеном повышенной частоты работает следующим образом.

Однофазный первичный инвертор 19 преобразует постоянное напряжения в переменное прямоугольной формы (фиг.За)

и на обмотках трансформатора 2 - 6 и 13, 14 наводятся напряжения соответствующих величин. При включении определенных тиристоров и диодов амплитудного квантователя 7-12и15-18, а также ключей вторичного инвертора 21 - 24 на нагрузке 25 формируется заданная форма выходного ступенчатого напряжения. Каждый ступенчатый уровень выходного напряжения преобразователя может быть повторен требуемое число раз. На фиг,Зб приведен пример, когда форма выходного напряжения преобразователя близка к равносторонней трапеции. Так, положительная полуволна выходного ступенчатого напряжения преобразователя постоянного напряжения в ступенчатое переменное формируется на нагрузке при включенных ключах вторичного инвертора

21 и 24, а также при включении тирис- ropoB и диодов амплитудного квантователя в соответствии с алгоритмом,приведённым на фиг.Зв, При формировании отрицательной полуволны напряжения

на нагрузке 25 алгоритм включения тиристоров и диодов амплитудного квантователя повторяется, как и в случае реализации положительной поуволны выходного напряжения, при

этом включены ключи вторичного инвертора 22 и 23.

Предлагаемый преобразователь позволяет реализовать число дискретных уровней выходного напряжения предл 2п + 3, где п - число отводов основной вторичной обмотки трансформатора. Общее число тиристоров предлагаемого преобразователя равно N,g,6ft п + 4, Общее число диодов предлагаемого преобразователя равно Спредп 2.

При равенстве числа реализуемых дискретных уровней выходного выпрямленного напряжения предпа гаемой и известной схем i S,g S „pg , например при Si,,e 5пр5д 11, в предлагаемой схеме требуется тиристоров и

диодов Nпpeдn 8, Ср

предл

2. В известной схеме, в данном случае требуется больше полупроводниковых

элементов: N

VO6

- 12, О,

Таким образом, предлагаемый тран- сформаторно-ключевой преобразователь напряжения позволяет уменьшать общее количество используемьпс полупроводниковых элементов при заданном количестве дискретных уровней выходного напряжения S, а также уменьшать число используемых управляемых полупроводниковых элементов-тиристоров, что существенно упрощает преобразователь. При этом с увеличением числа уровней выходного напряжения эти преимущества выражены еще более явно.

Формула изобретения

1. Трансформаторно-ключевой преобразователь напряжения, содержащий

трансформатор, концы и п отводов основной вторичной обмотки которого посредством тиристоров, образующих анодную и катодную группы соответственно соединены с первым и связаны

с вторым выходными выводами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью упрощения, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой с средним выводом,подключенным

к второму выходному выводу преобразователя, катодная группа разделена на две секции, по одному тиристору и дополнительно введенному диоду в каждой, причем аноды тиристора и дополнительного диода первой секции подключены к катоду одного, а аноды тиристора и дополнительного диода второй секции - к катоду второго крайних тиристоров анодной группы.

катоды которых соединены с концами

основной вторичной обмотки, а катоды тиристоров и дополнительных диодов разноименных секций попарно соединены и подключены к концам дополнительной обмотки трансформатора.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что отводы основной вторичной обмотки трансформатора делят ее на части с равным

числом витков, а общее число витков основной вторичной обмотки и дополнительной обмотки трансформатора относятся между собой как (п+1):2(п+2).

ГП

:п7

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичных источников питания для дискретного и дискретно- фазового преобразования величины выпрямленного напряжения. Целью является упрощение. Устройство содержит трансформатор 1, выводы и п отводов вторичной обмотки которого делят ее на части 2 - 6 с равным числом витков. Части 2-6 обмотки через тиристоры 7-12 соединены с первым выходным зажимом. Средний вывод секций дополнительной обмотки трансформатора 1 подключен к второму выходному зажиму. Крайние выводы секций через тиристоры 15, 18 и диоды 16, 17 соединены с катодами соответствующих тиристоров 7 и 12. i СЛ С