Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение многоступенчатой формы Советский патент 1987 года по МПК H02M7/5395 

. 1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное многоступенчатой формы.

Цель изобретения - упрощение путем уменьшения числа.ключей при заданном числе ступеней выходного нап- ряжения,

На фиг.) показана принципиальная схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие алгоритмы переключения ключей и формиро- вания выходного шестиступенчатого напряжения; на фиг.З - схема выполнения пары ключей переменного тока.

Преобразователь (фиг.1) подключен к источнику постоянного напряжения 1 и содержит основной 2 и дополнитель- ный 3 инверторы, выходной основной трансформатор 4 с секциями втори ной обмотки 5-7, выходной дополнительный трансформатор 8 с секциями вторич- ной обмотки 9 и 10, пары II и 12 ключей переменного тока 13-16, Точки соединения пар подключены к нагрузке 17.

На фиг,2 обозначены; Ц ,Uj - нап- ряжения на первичной стороне трансформаторов 4 и 8 соответственно UjU напряжения управления, поступающие на пары ключей 11 и 12 соответственно; Uf - ступенчатое выход- ное напряжение на нагрузке 17; Uj, - Ujj - напряжения первой, второй и т.д. ступенек выходного напряжения на нагрузке; 1, 2, 3... полупериоды высокочастотного напряжения.

Пара ключей переменного тока (фиг.З) выполнена на транзисторах 18-21, диодах 22-25, резисторе 26,

Преобразователь работает следующим образом.

Нарастающая полуволна, например положительного напряжения, формируется в два такта. В первом такте демоду лируется сумма напряжений на секции 5 и обмотке 9 (секции 7, обмотке 10 При этом в нечетные полупериоды (1 З,,.) нагрузка подключена через ключи 13 и 15, а в четные (2,4.. ключами 14 и 16 к высокочастотному напряжению. -Амгшитуда импульсов ре- гулируемого инвертора в начале уменьшается, до нуля по заданному закону, а потом возрастает до прежнего ( или другого) уровня. Фаза высокочастот02

ных напряжений инвертороп такаг., что в начале их напряжения вычитаются , а затем суммируются. Во втором такте аналогично демодулируется сумма напряжений на секциях 5 и 6 и обмотке 10 (секциях 6 и 7 и обмотке 9) посредством ключей 14, 15 и 13, 16.

На фиг.2 показаны диаграммы работы основных устройств при формировании шестиступенчатого напряжения. Соотношение амплитуд напряжений на секциях 5-7 и обмотках 9 и 10 равны 2:3:2:1:1. При этом в дополнительном инверторе осуществляется амплитудно- мпульсная модуляция и он формирует одноступенчатое напряжение. При формировании первой ступеньки выходного напряжения ( высокочастотное напряжение дополнительного инвертора Uj вычитается из напряжения крайних секций, при формировании второй ступеньки (Ujj J напряжение дополнительного инвертора равно нулю, а при формировании третьей ступеньки (Ujj) напряжения основного и дополнительного инверторов суммируются.

Формирование четвертой, пятой и шестой ступенек происходит аналогично. При этом нагрузка 17 .поочередно подключается к секциям 5 и 6 и обмотке 10 (секциям 6 и 7, обмотке 9). Так как секции трансформатора А и вторичные обмотки трансформатора 8 в этом случае в1слючаются встречно, то напряжения на первичных обмотках трансформаторов () при формировании четвертой ступеньки находятся в фазе, а шестой - в противофа- зе. Смена полярности выходного напряжения осуществляется изменением фазы управляющих напряжений Uj и 1)4 (фиг.2).

Пары ключей .переменного тока фиг.З ) работает следующим образом.

При подаче на вход С управляющего имлульса, в зависимости от его полярности, откроются транзисторы 18 и 20 или 19 и 21. После смены полярности управляющего напряжения закрытые транзисторы откроются после рассасывания 1збыточных носителей з области базы открытого транзистора, что и исключает сквозные токи при переключении.

При формировании многофазного напряжения с регулируемой фазой инвертор 2 и трансформатор 4 .(фиг.1)

являются общими для всех фаз. Кроме того, каждая фаза содержит свою вторичную обмотку, ключи переменного тока и дополнительный инвертор.

Формула изобретени

1, Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение многоступенчатой формы, содержащий основной и дополнительный инверторы с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых разделены на секции и через ключи переменного тока связаны с выходными выводами преобра- зователям, причем секции вторичной обмотки выходного трансформатора основного инвертора образованы посредством N

пар промежуточных отводов, симметрич-2о личающийся тем, что каждый но расположенных относительно середины обмотки, отличающийся тем, что, с целью упрощения путем уменьшения числа ключей переменного тока при заданном числе ступеней вы- 25 ходного напряжения, вторичная обмотка выходного трансформатора дополнительного инвертора выполнена в виде

ключ переменного тока выполнен в виде встречно-паралелльно соединенных двух цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных диода и транзистора, причем транзисторы имеют разный тип проводимости и подключены эмиттерами к выходному выводу преобразователя.

(il

Us

i ч 11: tf с Ч и Q

rtfutfiJLJmr

:тшллллг

-Г ojL Jin::::ir TJL JL

иииляштииляплпи

Ц

4

тгиишпшшшдляи

25650

N пар независи мх секций с равным числом БИТКОВ в секциях каждой пары, крайние выводы вторичной обмотки выходного трансформатора основного инвертора через первую пару ключей переменного тока соединены с первым выходным выводом преобразователя, а каждый промежуточный отвод вторичной обмотки выходного трансформатора основного инвертора через последовательно соединенные соответствующую секцию вторичной обмотки выходного трансформатора дополнительного инвертора и второй ключ переменного тока соединен с вторым выходным выводом преобразователя.

10

15

2. Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что каждый

ключ переменного тока выполнен в виде встречно-паралелльно соединенных двух цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных диода и транзистора, причем транзисторы имеют разный тип проводимости и подключены эмиттерами к выходному выводу преобразователя.

:тшллллг

игЛ

ВходА

9иг.З

Редактор Г.Гербер

Составитель В.Моин Техред Л.Сердюкова

Заказ 312.2/53 Тираж 659Подписное

ВНИИГМ 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

Корректор Н.Корол.

Изобретение относится к электротехнике им.б. использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное многоступенчатой формы. Цель - упрощение путем уменьшения числа ключей при заданном числе ступеней выходного напряжения. Преобразователь подключен к источнику постоянного напряжения I и содержит основной 2 и дополнительный 3 инверторы, выходной основной 4 и дополнительный 8 трансформаторы. Нарастающая полуволна формируется в два такта.. В первом такте демодулируется сумма напряжений на секции 5 и обмотке 9. При этом в четные полупериоды нагрузка подключена через ключи 13 и 15, а в нечетные - через ключи 14 и 16 к высокочастотному напряжению. Фаза высокочастотных напряжений такая, что вначале напряжения вычитаются, а затем суммируются. В дополнительном инверторе 3 осуществляется амплитудно-импульсная модуляция, и он формирует одноступенчатое напряжение. При формировании многофазного напря-- жения с регулируемой фазой инвертор 2 и трансформатор 4 являются общими для всех фаз. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. с « (Л Риг. 1.