Преобразователь частоты Советский патент 1987 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относи Т ся к ;)лпк ; рс - технике к может быть испо. и -5опано nj)H разработке источь икок г;тг;рично- электропитания преим чо::тзен1го централизованного тип;,

Цель изобретения vjiy r enHe энергетических и магсогапариг1гь Х t;o- казателей преобразозате-ля ,

Ма фиг, 1 представлена структурная схема силовой части и cиc7; l-)i управления преобра йоватеггя; ;ia фиг , 2 - схемы защитной , примеры исполнения; и;-; Лиг „ 5 - flHarpaMNibij пояскян)иие форг- :1р01 акие сигналов управлени.ч и пыхстл гогс H; ;ir ряжения преобразовато- я ,

В преобразователе (фит:, 1; можт-ю выделить две основные сило- часть 1 и систе 1у 2 уг:рал: Р Ия, Силовая ч;1сть содержич нос:,:;с1;ова-- тельЕ- о соединенные г снератор 3 oiie- ний и демодулятор 4,.

Генератор :что у ;:тройс:т-во энергетическт й поток H,:i котэ- рого имеет биений, 1 О::ледние могут быт:ь получены с г;омои:ью икверторно-трансфор: 1атарнь:х уз;: .)п , так и с: помощью электрических NVIIKH:) возбуждае1-а-1х изменяющимся с с iriie. ie- ленной частотой юччжом.

Демодулятор 4 содеркит ,n,i S со .тьк но-паргшлельно включегпых не- цени постоя ного тока мосто:вь:х И1;вертг1ра 5 и 6 . Первый инве{) 5 ;ь:::олнйн :ia транзисторах y-lO а Eropoi; тор - i-:a транзисторах , пр1:чем транзисторы зашунтирокань: ;::,:одами сб ратного тока„

Вьгзоды 15 и 16 пере:чеин;11 о первого мостового иивет 1тог)Г1 т обра-- зуют силовой вход демо,г:уля:гсра, а вы зод1 1 17 и 18 переме - }-:ого тока второго мостового инвертора 6 - выкод ц е ;у1о дул я т о р а,

Первый инвертор 5 осесде -:ивает npoirecc возврата реактивно гс тока, второй инвертор 6 ocyciecTBj HeT цесс основного ин:8ерт:и :)ова.:-чия ,

С делью максимального сни жгния: мощности управления клгОчаГ Ш воз:зрат- ного инвертора в цепь постоянно:: С тока демодулятора может быть вкотючеЕ датчик 19 тока (ДТ) с выходнзпч сигналом и в коде Oji, Соответст:зуюшее переключение ключей в этом случае происходит только на ун;астке рекуперации реактивной мощности,,

Система 2 управления содержит бло 20 управления,, содержалгий за,и,атчик

22

1м частоты ;:5РНИЙ :; -дэямым : и ИНfiepciiMM .1ходныь:и сигналами, за- иа-1чик 22 высокой частоть запол}1ения бипний с прярцмм г и инверсным выходными сигн::1:1ами и ::огический узел :. угфавленкя гене1)атор(5м биений, а 1:.- к:-:е допо.ггн1-Г1 ельн: 1Й логичесгкий узел

Г г-1 г /

v.iJi- / ре. ишзука :г.-:и лот ические вы- гажения

Р Г-ГС - ,

причем выход Л.;1У с сигналом А через 25 развязки и усилия (УРУ ; свя- ;ur -с: управл;-Ki U-iN-n-i входа:г-5-г одной парь диагональ :о рас; оложен}1ых ключей I lOj первсг(5 мостового инвертора ч ;в:1ход с си палом В через УРУ свя- -(Гн с друго: 1 нарой диагонально рас- :к:л:) к;1к:1чей iS, 9) этого инвер -ср Ц обеспе-1И;5ая протекание обрат- ;-;i.- - :) тока в пепти постоянного то:ка :-гго;:)Ого инвертора встречно по.чярно- с ; и апряжен:у::я генератора биений.

Режим возврата реактивного тока :--;с к; т быть обеспечен с помо01ью- ИШ рештизуюгцего логические вь:ражения

В f :- + : - ,

т .; е , соответс fiyKiiui-te кзреключения К- 0 -;ей инвер:тра 5 1 роисходя 1 не на :1:-;т1: .рвале П, g :в течение всего периода выходного :-1анря --(ения о

п состав ,,i:i 24 входят логические : :-еме ;ты 2-3H-HJIIi 2п и 2 и логические элементы НК 28 и 29,

:5ыходь F и г : адатчика 21 частоты бкапий связа1:-:ъ1 с управляющими входа- №1 диагонально расположенных пар :клю ::

соответстве:- но ,

.),1Ц1ггная це:точка 30 включена между зь;8одами 31 и 32 по;:тоя}1ного тока Етпверторов о

Наобходим.С1Сть ввгдения защитной цепочки обусловлена нейдеальность.ю характеристик систе -- ы управления и :грЧ1- зисторон,, которая приводит к пе- речгпгряжениям, На (алт 2 представлены простейшие схемы защитньгх пеночек сооч оящих из поси:ед1зва1 ельно соеди- р i;-ib X стаби:ц-1 -рона и резистора ирнг-„ 2а) и конденса -ора и резистора ф|-1Г„ 2в)„ На Лиг, 26, г приведены бо:1бе с. 1о ;}пУ1б схемы защитных цепочек : ог С рые способны де1-;пфировать более высокий уровень мош -; ости перенапря- :кенкя Защитная цепочрса по фиг, 26 ::;о п оит из цоаг едов ггельно соединен- Hiiix резистора л тиристора, к управ- :(к 01т;;ей кот орогс: подключергы пос313

ледовательно соединенные диод и стабилитрон. Заоштная цепочка пофиг.2г выполнена в виде RC-цепочки, резистор которой зашунтирован ключевым элементом с пороговой характеристикой.

Преобразователь работает следующим образом.

С выхода генератора 3 биений на демодулятор 4 поступает последова- тельность знакопеременных импульсов с изменяющейся по низкочастотному закону амплитудой (фиг. З). Эти знакопеременные импульсы выпрямляют на диодном мосте инвертора 5, а затем инвертируют по определенному закону с помощью ключей 11-14 инвертора 6.

Процесс возврата реактивного тока производят с noMODibw ключевых элементов 7-10 инвертора 3.

Управление ключевыми элементами 7-14 осуществляют с помощью системы 2 управления.

Формирование сигналов управления происходит следующим образом.

Задатчик 21 частоты биений формирует на своем выходе последовательность импульсов F и 7 (фиг. З) тактовой частоты, определяющей частоту выходного напряжения преобразователя С выхода задатчика 21 частоты эти импульсы поступают на вход логического узла 23 управления генератором биений и на входы логических элементов 2-ЗИ-ИЛИ 26 и 27 ДЛУ 24 управления первым мостовым инвертором демодулятора 4, а также через УРУ 25 на вход диагонально расположенных пар ключей соответственно П, 14 и 12, 13 второго мостового инвертора.

Задатчик 22 высокой частоты заполнения биений формирует последовательность сигналов высокой частоты, определяющей частоту промежуточного высокочастотного преобразования. С выхтэда задатчика 22 сигналы f и f, поступают на входы логического узла 23 и на входы логических элементов 2-ЗИ-ИЛИ 26 и 27 ДЛУ 24. На остальны входы логических элементов 2-ЗИ-ИЛИ 26 и 27 ДПУ 24 поступает сигнал S с датчика 19 тока.

На выходах ДЛУ 24 в соответствии с приведенными логическими выражениями формируют сигналы А и В управле- НИИ ключами первого мостового инвертора (фиг. 3), причем сигнал А через УРУ 25 связан с управляющими входами пары диагонально расположенных клю124

чей 7, 10, а сигнап В через УРУ 25 связан с управляющими входами пары диагонально расположенных ключей 8, 9

С выхода генератора 3 биений на входы 15 и 16 демодулятора 4 поступает напряжение выходной частоты преобразователя, промодулированное за- датчиком 22 высокой частоты заполнения биений.

Это напряжение, выпрямляемое диодным мостом первого мостового инвертора 5, поступает на вход второго мостового инвертора 6 (фиг. 1). чение ключей 11-14 второго мостового инвертора 6 обеспечивает инвертирование соответствуюп1ей полуволны напряжения (фиг. З). С момента t по t формируют положительную полуволну напряжения (работают ключи 11, и 14), С момента t, по tg, формируют отрицательную полуволну напряжения (работают ключи 12 и 13).

Процесс возврата реактивного тока обеспечивается первым мостовым инвертором 5. При прохождении в цепи реактивного тока с выхода ДТ 19 на вход ДПУ 24 подается сигнал Р в коде О, 1 . На остапьные входы ДПУ 24 подаются сигналы с задатчика 23 частоты биений и с яадатчика 22 высокой частоты заполнения биений. Процесс формирования сигналов управления ключевыми элементами первого мостового инвер- тора 5 в ДПУ 24 пояснен диаграммами, приведенными на фиг. 3. При наличии на входах 15 и 16 (момент t , фиг.З) демодулятора положительного напряжения с помощью соответствующих сигналов управления (сигнал А) включаются ключевые элементы 7 и 10, обеспечи- вая протекание обратного тока в шинах постоянного тока второго инвертора встречно полярности напряжения генератора биений. При наличии отрицательного напряжения включают ключевые элементы 8 и 9 (момент t). В момент t с генератора 3 биений снова приходит положительный импульс и включаются ключевые элементы 7 и 10. В момент t;, с генератора биений проходит опять отрицательный импульс и включаются ключевые элементы 8 и 9. В момент t J. ток меняет направление и становится одного знака с напряжением. С момента ty по t реактивного тока в цепи нет и nepsbtfi (высокочастотный) мостовой инвертор 5 не работает, В момент t( по t7 снова появляется реактивный ток и включается

5 -

в работу nepBbu i мостовой инвертор З Работа ключей происходит аналогично .

Таким образом, npewiaraer-tt-rii преобразователь х арактеризуется улучшенными энepгeтичecки и показателями и ловьшзенной надежностью,

Формула и 3 о б р е т е н к F.

1. Преобразователь частоты,, с:одер последовательно сое,гщненные генератор биений и демодулятор, а также блок управления, включающий я себя задатчик частоты биений с пряьым F и инверсным У выходными сиг-талами , задатчик высокой частоты заполнения биений с прямым f и инверсным выходными сигналами и логический узел управления генератором биений, о т -- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с ие-- лью уменьшения массы и габаритов и повышения КПД, демодулятор выполнен в виде последовательно соедиь:ениых выпрямителя и выходного HHBepTojja, причем каждый управляемый ключ выходного инвертора шунтирован возвратш 1М диодом, каждый диод, выг зямителя uryir- тирован возвратным управляемьзм ключом, а Бведенн1- Й в блок управления

26

дополнительнъ1Й логический узел выполнен оеатизуюпшм логическую функцию

- А . . V . р,

В f F - f F

и его выходы с сигналами А и В связаны с управляюсь ми входа№5 возвратных управляемых ключей соответствуюи1их гшеч выпрямителя, а выходы задатчика частопз биений с сигналами F и F свяяаны с управляюпщми входами управляемых :лючей соответствующих плеч выходного инвертора.

2 Преобразователь по о« 1, отличающий с я тем, что он

снабжен дополнительной защитной цепочкой, включенной между выходными вывoдa и указанного выпрямителя3.Преобразователь по Пе 2, о т- л и ч 6; ю щ и и с я тем что защитная цепочка выполнена в виде ключевого элемента с пороговой характеристикой

4,Преобразователь по п. 2, о т - л и ч и. W 0 и и с я тем, что зашитмая цепочка выполр1ена в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора.

3, Преобразователь по и, li, о т- л и ч R ю щ и и с я TeMj что параллельно резистору подключен ключевой элемент с пороговой характеристикой

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания преимх щественно пент- рализованного типа. Цель - улучтчение энергетических и массогабаритных показателей. Устр-во содержит силовую часть, в состав которой входят последовательно соединенные генератор биений 3 и демодулятор 4, и систеьгх управления 2. Демодулятор 4 содержит два согласно-параллельно включенных по пепи постоянного тока мостовых Инвертора 5, 6. Инвертор 5 обеспечивает процесс возврата реактивного тока. 1-1нвертор 6 осуществляет процесс основного инвертирования. Дополнительный логический узел 24 осуществляет режим возврата реактивного тока. С целью максимального снижения мощности управления ключа ш инвертора 5 в цепь постоянного тока демодулятора 4 может быть включен датчик тока 9. 4 з.п. ф-лы, 3 ил. S с/) О) 1чЭ

8-

с::

.шг. г