Преобразователь постоянного напряжения в многоступенчатое переменное напряжение Советский патент 1990 года по МПК H02M7/539 

Фаг. /

I Изобретение относится к электротехни- }ке и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропри1вода,

Цел ь изобретения - упрощение преоо- b

разователя.

На фиг.1 показана силовая часть схемы предлагаемого преобразователя; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие работу

преобразователя.

: Преобразователь подключен к источнику 1 постоянного напряжения и содержит ключи 2 и 3 инвертора, трансформатор 4, вторичная обмотка которого выполнена из двух секций. Первая секция разделена отво- 1 дом среденей точки на две половины 5 и 6. Вторая секция также разделена отводом от средней точки на две половины 7 и 8. Выводы первой секций вторичной обмотки через первую группу.основных ключей 9-11 пере- 2 менного тока соединены с первым выходным выводом преобразователя, выводы второй секции через вторую группу основных ключей 12-14 переменного тока соединены с вторым выходным выводом преобразователя, а разноименные по полярности крайние выводы секций соединены между собой посредством дополнительных ключей 15 и 16 переменного тока. Ключи 9-16 являются полностью уп- paвляeмымli,(блoк управления не показан), Квыхбдным выводам преобразователя подключена нагрузка 17.

Отношение числа витков первой секции (W 5+W б) к числу витков второй секции W 7+W в равно 1:3. При этом значение напряжения, индуктируемого в каждой из обмоток 5 и 6, равно Ui, а индуктируемое напряжение в каждой из обмоток 7 и 8 равно 3 Ui.

Диаграммы напряжений (фиг.2), поясняющие работу схемы, имеют следующие обозначения: U4 - напряжение на первичной стороне трансформатора 4 (номера пол- уг1ериодов 1-30); Ui7 - многоступенчатое напряжение на нагрузке 17 (Ui Us - напря- мсение соответственно 1-8-го уровней в кривой выходного напряжения); Ug-Uie - напряжения управления ключей 9-16, положительный уровень которых соответствует открытому состоянию зтих ключей,

Преобразователь работает следующим

образом.

Нулевой уровень в кривой выходного напряжения формируется путем закорачи- вания нагрузки 17.ключами 11, 12 и 15 либо ключами 9, 14 и 16.

Для формирования первого уровня U i в выходном напряжении используются обмотки 5 или 6 первой секции. Обмотка 5

5 0

5

подключается к нагрузке 17 с помощью ключей 10, 16 и 14, а обмотка 6 - с помощью ключей 10, 12 и 15. Порядок подключения зависит от полярности напряжения U4 трансформатора и полярности полупериода выходного напряжения преобразователя. Так, например, на интервале (фиг.2) полупериода 2 напряжения U4 к нагрузке подключается обмотка 5 путем замыкания (открытия)ключей 10.14 и 16. а на интервале полупериода 3 - обмотка 6 путем замыкания ключей 10, 12 и 15.

Второй уровень U2 2 Ui в выходном напряжении формируется путем подключения к нагрузке 17 всей первой секции (обмотки 5 и 6). Такое подключение осуществляется либо ключами 11. 14 и 16, либо ключами 9, 12 и 15,

Для формирования третьего уровня Уз в выходном направлении используются обмотки 7 и 8 второй секции, которые подключаются к нагрузке поочередно посредством замыкания ключей 9, 13 и 16 либо ключей 11, 13 и 15. Индуктируемые в каждой из этих обмоток напряжения равны из 3 Ui.

При формировании четвертого уровня U4 Ui в выходном напряжении к нагрузке подключаются соединяемые последовательно- согласно обмотки 5 и 8 либо обмотки 6 и Т, При этом замыкаются соответственно ключи 10. 13 и 16 или ключи 10, 13 и 15 (фиг.2).

Напряжение пятого уровня Us 5 Ui формируется из напряжений обмоток 5, 6 и 7 или 5. 6 и 8 путем замыкания ключей 9, 13. 15 или 11, 13. 16. Поскольку указанные обмотки соединяются при этом последовательно-согласно между собой и последовательно с нагрузкой, а соотношение чисел витков этих обмоток составляет пропорцию 1:1 ;3, то на нагрузке формируется напряжение Us Ui + Ui + 3Ui 5 Ui.

Аналогичным образом формируется также шестой U6, седьмой Uy и восьмой Us Уровни в выходном напряжении, с той лишь разницей, что для формирования шестого уровня используется только вторая секция (обмотки 7 и 8 совместно) вторичной обмотки тpaF cфopмaтopa. для формирования седьмого уровня используются вторая секция и одна из обмоток, либо 5. либо 6 первой секции, а для формирования восьмого уровня - вся вторичная обмотка трансформатора. При этом значения уровней напряжения соответственно равны: иб 6 Ui; UT 7 Ui; Us 8 Ui.

Таким образом, предлагаемый преобразователь. п.рй прочих равных условиях (количеству ключей t i коэффициенту использования вторичной обмотки трансформатора), позволяет сформировать девить уровней (включая нулевой) в выходном напряжении при использовании всего восьми ключей переменного тока.

Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в многоступенчатое переменное напряжение, содержащий инвертор с трансформатором, вторичная обмотка которого имеет две отдельные секции, причем каждый крайний вывод и отвод от средней

0

точки каждой секции через основной ключ переменного тока соединен с соответствующим выходным выводом,дополнительные управляемые ключи и блок управления, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения, использованы два дополнительных ключа переменного тока, каждый из которых включен между разноименными крайними выводами секций вторичной обмотки трансформатора, а соотношение чисел витков этих секций выбрано равным 1:3.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - упрощение устройства. Преобразователь содержит инвертор с трансформатором 4, вторичная обмотка которого имеет две отдельные секции. Каждая секция отводом от средней точки разделена на две равные половины - обмотки 5,6 и 7,8. Выводы этих обмоток через основные ключи переменного тока 9-14 соединены с выходными выводами преобразователя. Разноименные крайние выводы секций вторичной обмотки трансформатора соединены через дополнительные ключи переменного тока 15 и 16. Соотношение чисел витков обмоток 5(6) и 7(8) выбрано равным 1:3. При соответствующем алгоритме коммутации основных и дополнительных ключей 9-16 переменного тока на нагрузке 17 может быть сформировано 9-ти ступенчатое напряжение (включая нулевой уровень) в каждом полупериоде. 2 ил.

1

Г/

Uj t J Г jt/2 рз t

ПП

n П

.n

П

U13

« %

t

n n

ППППППППП

ПППППППП ПППППППП

и.

16

ПППППП ППППППППП

П П П

П П , t

.n

JZLEL

n

ПППППППП

ПППППППП

Фие.2