Статический преобразователь с устройством для его управления Советский патент 1988 года по МПК H02M7/48 

JJL

i2

II

со to

ел

I

W4i

т

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям напряжения постоянного тока в переменное, и может быть использовано при разработке вторичных источников питания для устройств электроавтоматики и электроприводов переменного тока, когда требуются мапые мас- согабаритные показатели.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей статического преобразователя, ; На фиг,1 приведена схема статического преобразователя с устройством для его управления, позволяющего 1формировать 18 уровней квазисинусоидального напряжения при 12-ти ключах и 10-ти секциях вторичной обмотки высокочастотного согласующего трансформатора, на фиг.2 - функциональная схема блока управления.

Статический преобразователь с устройством дпя его управления содержит первичный инвертор 1, высокочастотный согласующий трансформатор 2, первичная обмотка 3 которого выполнена со средним выводом и является нагрузкой инвертора 1j а вторичная содержит включенные основную 4 и дополнительную 5 обмотки выполненные с отпайками, образующими вместе с крайними выводами согласно включенные секции 6-11 основной и секции 12-15 дополнительной обмоток и средними выводами 16 и 17 соответственно. При этом число витков в любой из секций дополнительной обмотки определяется выражением w./ /(), где (к 6) - максимальное значение коэффициента трансформации; (wj 30) - число витков половины первичной обмотки; (N 4) - число секций дополнительной вторичной обмотки трансформатора, поэтому W. 60, а число витков в секциях основной обмотки соглавно принято- чу допущению равно w /N j,(N.+ 2), где (К о 6) - число секций основной обмотки, отсюд а . Коммутатор 18 содержит ключи 19-24 переменного тока, подсоединенные одним силовым выводом к отпайкам и крайним выводам секций 6-11 обмотки 4, и ключи 25-30, подсоединенные диалогично к лбмотке 5 трансформатора 2, а оставшиеся силовые выводы ключей 19 21, 23 и 27 и 20, 22, 24, 28 и 30 объединены соответственно в

два - верхний и нижний - узла коммутатора, которые посредством ключей 25 и 26 соединены со средним выводом 17 дополнительной обмотки и являются связующими звеньями между верхними 7, 9, 11, 13 и 15 и нижними 6, 8, 10, 12 и 14 секциями. Устройство содержит также сглаживающий фильтр 31, по

Q входу соединенный со средними выводами 16 и 17 вторичных обмоток, а по выходу - с нагрузкой 32.

Устройство 33 для управления содержит последовательно соединенные

генератор 34 импульсов, состоящий из последовательно соединенных задающего генератора 35 и делителя 36 частоты, прямой и инверсный выходы которого образуют выходы генератора 34,

Q блок 37 управления, реверсивный счетчик 38, дешифратор 39, логический cy iмaтop 40 и распределитель 41 импульсов, формирователь 42 импульсов управления инвертором и формирователь

5 импульсов yпpaвJIeния коммутатором.

Блок 37 содержит мультиплексор, собранный на элементах И 44 и 45 рт элементе ИЛИ 46, делитель 47 частоты, два Т--триггера 48 и 49, элемент НЕ 50, элемент ИЛИ 51 и 52. Первые входы элементов 44 и 45, являясь информационными входами мультиплексора, соединены соответственно с прямым и инверсныт4 выходами генератора 34, Выходы элементов 44 и 45 соединены с входами элемента 46, выход которого связан с распределителем 41 и образует выход блока 37. Делитель 47, вход которого подключен к выходу элемента 46, реализует коэффициент счета К ц L/2, где L - число уровней в кривой выходного напряжения преобразователя. Импульсы поступают с выхода делителя 47 на вход триггера 48. Триггер 49, связанный с прямьп-- выходом триггера 48, прямым и инверсным выходами подключен к вторьпч входам элементов 45 и 44 соответственно. Выход элемента 50j соединенного входом с выходом

элемента 46, образует другой выход блока 37 и связан с распределителем 41 импульсов. Элемент 51 подключен к выходам делителя 47, триггера 48 и элемента 50, а выход образует выход

5 блока 37,, связанный с вычитающим входом реверсивного счетчика 38. Элемент 52 связан по входу с выходом элемента 46 и инверсным выходом

0

5

5

триггера 48. Его выход является выходом блока 37, подключенным к суммирующему входу реверсивного счетчи- ка 38.

Реверсивный счетчик 38 представляет собой двоично-десятичный счетчик с коэффициентом счета Kcs /L/Z.

Сумматор 40 состоит из элементов ИЛИ, число которых зависит от числа, уровней в кривой выходного напряжения. Сумматор 40 состоит из двух групп элементов - основной и дополнительной, ко.торые могут отличаться как числом элементов т, т, так и числом их входов Kj, Ко, осуществляющих логическую сборку импульсов управления соответственно для ключей и групп коммутатора, силовые выводы которых подключены к отпайкам и выводам ос- новной и дополнительной обмоток. Число элементов основной группы сумматора в два раза меньше числа ключей основной группы коммутатора или числа секций основной вторичной обмотки согласующего трансформатора, т.е.

m.

N-/2, при числе входов каждого

элемента, равного половине общего числа ключей дополнительной группы

коммутатора, т.е. KQ л/2 + 1. Число элементов дополнительной группы сумматора в два раза меньше числа ключей дополнительной группы коммутатора, т.е. тд Кд/2 + 1, при чис- ле входов каждого элемента в два раза меньшем числа ключей основной группы коммутатора или числа секций основной вторичной обмотки согласующего трансформатора, т.е. Кд Ng/2, При этом j-й вход 1-го элемента ИЛИ основной группы сумматора АО соединен с i + -yCj - 1)-:m выходом дешифратора 39, а любой К-й вход 1-го эле- мента ИЛИ дополнительной группы сумматора 40 - с к + -„-(1 - 1)- m вы- I

ходом дешифратора 39.

Статический преобразователь с уст- ройством для его управления при модуляции квазисинусоидального напряжения по треугольному закону работает следующим образом.

Однофазный первичный инвертор 1 преобразует постоянное напряжение уровня Е в переменное высокочастотное типа меандр, частота которого равна

fn f B,,(2L - 1)

и обеспечивается генератором 34 устройства 33. Эта частота задается генератором 35 и делителем 36 с коэффициентом деления К, где рабочая частота генератора 35 определяется выражением

f fgwx(2L - 1)К

4t

в результате чего на выходе генератора 34 формируются импульсы. Единичный уровень квазисинусоидального напряжения, равный Е/3, формируется при помощи ключей 19 и 25, подключающих секцию 7 обмотки 4 трансформатора 3 к входу фильтра 31 при прямой полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора, что обеспечивает коэффициент трансформации, рав- ньш КТР 1/3. При смене полярности на вторичной обмотке трансформатора отключаются ключи 19 и 25 и включаются ключи 20 и 26, подключающие секцию 6, что соответствует формированию второго уровня квазисинусоидального напряжения, равного 2Е/3, за счет коэффициента трансформации К р 2/3. Третий уровень выходного напряжения, равный Е, формируется при положительной полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора 2 в результате запирания ключей 20 и 26, отпирания ключей 2.1 и 25 и подключения последовательно соединенных секций 7 и 9, которые обеспечивают коэффициент трансформации 1.

Алгоритм переключения ключей коммутатора и формирования уровней квазисинусоидального напряжения при модуляции его по треугольному закону путем подключения к входу фильтра 31 секций обмоток 4 и 5 трансформатора 2 на нечетных четвертях периода кривой выходного напряжения, что также имеет место в обратной последовательности на четных четвертях, приведен в таблице.

Приведенный алгоритм, формирующий квазисинусоидальное напряжение пос- редством ком 1утатора 18, реализуется устройством 33.- Единичный уровень на инверсном выходе триггера 49 позволяет прямой последовательности импульсов с прямого выхода делителя 36 задающего генератора 34 через элементы 44 и 46 поступать на вход делителя 47

с коэффициентом деления счета ,, имггульсы на выходе которого фиксируют четверти периодов кривой

выходного напряжения На прямом и ин-

версном выходах триггера 48 формируются импульсы, длительность которых равгтяется длительности четверти периода квазисинусоидального напряжения и которые совпадают по временному расположению с четными и нечетными четвертями кривой выходного сигнала. На выходах триггера 49 получаются последовательности импульсов, которые совпадают (фиксируют) с четными или нечетными полупериодами кривой ;выходного напряжения как по длитель- ;Ности5 так и временному расположе- . ниЮо Поэтому на первом полупериоде на в ход делителя 47 поступает импульсная последовательность с прямого выхода делителя 35, а на втором полупериоде - с инверсного выхода Элементы 51 и 52 осуществляют суммирование по ИЛИ импульсных последовательностей с выходов делителя 47 и триггеров 48 и 49, которые поступают на суммирующий и. вычитающий входы счетчика 38„ На выходах счетчика 38 формируются сигналы,, поступающие на соответст- вующие входы дешифратора 39. Унитарные коды с выходов дещифратора поступают на входы элементов ЮТИ сумматора 40-и распределитель 4to В результате этого формируются сигналы, которые обеспечивают включение ключей коммутатора в соответствии с таблицей и формирование квазисинусоидального напряжения с модуляцией по треугольному закону,

Изобретение позволяет улучшить массогабаритные показатели статического преобразователя постоянного нап- ряжения в переменное синусоидальное с промежуточным формированием квази- синусоидальной формы кривой напряжения, что достигается увеличением числа уровней в кривой квазисинусоидального напряженияэ что уменьшает массу и габариты выходного сглаживаютцего фильтра.

Формула изобретения

Статический преобразователь с уст- ройством для его управления, содержащий первичный инвертор, выход которого подключен к первичной обмотке с числом витков 2 w высокочастотного

согласующего трансформатора с коэффициентом трансформации К .р , коммутатор, содержащий первую группу ключей переменного тока, вьгходы которых соединены с соответствующими выводами Np секций основной вторичной обмотки, высокочастотного согласующего трансформатора, кроме средней точки, которая является первым выходом статического преобразователя и делит обмотку на две части, распределитель импульсов и задающий генератор, выход ко торого соединен с входом делителя частоты, отличающийся тем, что, с целью улучшения массо- габаритных показателей преобразователя, высокочастотный согласующий трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмотки с Кд секциями, коммутатор снабжен второй группой ключей переменного тока, статический преобразователь снабжен блоком управления который содержит делитель частоты, два Т-триггера, два элемента И, три элемента ИЛИ и элемент НЕ, реверсив.ным счетчиком, дешифратором, логическим сумматором с (т щ -5- т,) элементами тИ, где Шо No/2, m + 1, и формирователями импульсов управления инвертором к коммутатором, причем NO S/2 при четном S/2 или N (S + 2)/2 при нечетном S/2, NA (S/2 - 2) при четном или N(5/2-3) при нечетном В/2 где S - число ключей KONfMyTaropa число витков в любой из секций дополнительной w и основной w обмотки равно w i К „w / /(S/2 -f- 1) , w 2j, /N о, средняя точка дополнительной вторичной обмотки делит ее на две части и является вторым вы ходом преобразователя5 выходы первой группы ключей коммутатора, подкл ючен- ных к соответств ; тащей части основной вторичной обмотки, соединены и подключены к входам соответствующих ключей второй группы, вьгходы которых соединены с выводами секций соответствующей части дополнительной вторичной обмотки и со средней точкой этой обмотки, которая включена встречно основной вторичной обмотке, прямой и инверсный выходы делителя частоты соединены через формирователь импульсов управления инвертором и вентилями инвертора и с первым и вторым входами блока управленияj первый и второй вьгходы которого подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, третий и четвертый выходы блока управления соединены с входами управления группами распределителя, выходы реверсивного счетчика через дешифратор и логический сумматор соединены со входами распределителя, выходы которого через формирователь импульсов управления коммутатором соединены с управляющими входа- ми ключей коммутатора, в блоке управления выход первого элемента ИЛИ является третьим выходом блока и соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и входом делителя частоты и через элемент НЕ - с первым входом третьего элемента ИЛИ, который является четвертым выходом блока управления, выход делителя частоты соединен с входом первого Т-триггера и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, прямой выход первого Т-триггера соединен с входом второго Т-триггера и

с третьим входом третьего элемента ИЛИ, инверсный выход первого Т-триггера подключен к второму второго элемента ИЛИ, инверсный и прямой выходы второго Т-триггера соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, первые входы которого являются первым и вторым входами блока управления, выходы обоих элементов И подключены к входам первого элемента ИЛИ, выходы третьего и второго элементов ИЛИ являются первым и вторым выходами блока управления, в логическом сумматоре j-й вход i-ro элемента ШШ из числа

Шд соединен с i + - (j - 1)-м

выходом дешифратора, а вход 1-го элемента ИЛИ из числа.т,, соединен с

к + -„- (1 - 1)-м выходом дешифратора.

1403215

10 Продолже line таблиц,),

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - улучшение массо- габаритных показателей преобразователя. Лреобразователь содержит инвертор 1, высокочастотный согласующий трансформатор 2 и коммутатор 18. Устройство 33 управления содержит последовательно соединенные генератор 34 импульсов, блок 37 управления, реверсивный счетчик 38, дешифратор 39, логический сумматор 40 и распределитель импульсов 41, Устройство обеспечивает формирование квазисинусоидального напряжения с модуляцией по треугольному закону. За счет снабжения высокочастотного согласующего трансформатора дополнитель- ной вторичной обмоткой и выполнением устройства 33 в соответствии с алгоритмом, обеспечивающим увеличение числа уровней в кривой квазисинусоидального напряжения, уменьшаются габариты фильтра преобразователя. 2 ил.

16 5Е+Е/322,30

, 17 5Е+2Е/3 23,29

18 6Е24,30

6,8,12,14

7,9,11,13,15

6,8,10,12,14