Преобразователь постоянного напряжения в напряжение требуемой формы Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

сэ 4

СО

со to

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при построении различных систем электропитания. Целью изобретения является упрощение преобразователя при сохранении его функциональных возможностей. Преобразователь содержит п амплитудно-импульсных модуляторов 1.1 - I.n, выполненных в виде инверторов с трансформаторным выходом, п последовательно соединенных по выходу демодуляторов, подключенных к реверсору 4, выполненному, например, в виде мостового инвертора, и блок управления, реализующий принцип многофазной ШИМ. Цель достигается выполнением демодуляторов в виде неуправляемых выпрямителей, встречно зашунтиро- ванных управляемыми мостами обратного тока. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Риг.1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного напряжения в напряжение требуемой формы.

Цель изобретения - упрощение преобразователя при сохранении его функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу; на фиг. 3 - эпюры напряжений, поясняющие работу фазового модулятора.

Преобразователь (фиг. 1) содержит п амплитудно-импульсных модуляторов 1.1 - 1 .п, выполненных в виде инверторных схем с трансформаторным выходом,силовые входы которых подключены к источнику 2 постоянного напряжения, а выходы соединены с входами п демодуляторов, выполненных в виде силовых выпрямителей 3.1-З.п, зашунтированных управляемыми мостами обратного тока. Выходы силовых выпрямителей 3.1-З.п соединены последовательно и согласно, а крайние выходные выводы первого и последнего из них подключены к силовому входу реверсора 4, выполненного по одной из инверторных схем, причем выход реверсора 4 является выходом преобразователя. Система управления преобразователем включает в себя задающий генератор 5, выходом подключенный к входу фазосдвигающего устройства 6, выходы которого соединены с входами п формирователей 7.1-7.п пилообразных напряжений, с одними входами п фазовых модуляторов 8.1-8.я, управляющими входами упомянутых мостов обратного тока, которыми зашунтированы силовые выпрямители 3.1-З.п, и с одними управляющими входами амплитудно-импульсных модуляторов 1.1 - l.n, другие управляющие входы которых подключены к выходам фазовых модуляторов 8.1-8.п. Кроме того, система управления преобразователем содержит источник 9 эталонного напряжения, выходом соединенный с входом нуль-органа 10 и одним входом узла 11 обратной связи, другой вход которого подключен к выходу преобразователя. Выход нуль-органа 10 соединен с управляющим входом реверсора 4, а выход узла 11 обратной связи подключен к входу выпрямителя 12, выход которого соединен с одними входами п амплитудных компараторов 13.1 - 3.п, другие входы которых подключены к выходам формирователей 7.1-l.n пилообразных напряжений. Выходы амплитудных компараторов 13.1 - 13.п соединены с другими входами фазовых модуляторов 8.1-8.п.

Рассмотрим работу преобразователя для случая, когда и требуется сформировать выходное напряжение трапецеидальной формы из постоянного напряжения.

В этом случае источник 9 эталонного напряжения формирует эталонное напряжение Uд трапецеидальной формы (фиг. 2). Задающий генератор 5 вырабатывает высокочастотное напряжение Ј/5, поступающее на вход фазосдвигающего устройства 6. На выходах фазосдвигающего устройства 6 формируется высокочастотных напряжений меандрового типа f/e-i и Ј/е.2, сдвинутые друг относительно друга на 1 /п

1/2 часть их полупериода. Формирователи 7.1 и 7.2 вырабатывают пилообразные напряжения Ј/. и Ј/7-2, синхронизированные напряжениями Ј/6.| и Ј/е.2.

На входы амплитудных компараторов

0 напряжений Ј/e.i и Ј/е.2 на величину длительности импульсов напряжений Ј/l3.i и Ј/п.2 (фиг. 3).

Напряжения Ј/6.i, U.i и Ј/6.2, Us.2 поступают на управляющие входы амплитудно-им- 5 пульсных модуляторов 1.1 и 1.2, в результате

чего на их выходах формируются широтно- модулированные переменные напряжения Ј/1.1 и Ј/1.2 с паузами на нуле. Эти напряжения подаются на входы силовых выпрями0 телей 3.1 и 3.2, выходные напряжения Ј/з.| и Ј/з.2 которых суммируются и поступают на силовой вход реверсора 4. На выходе последнего формируется амплитудно- широтно-модулированное выходное напряжение преобразователя Ј/вых , полярность

5 которого изменяется синхронно с полярностью эталонного напряжения Ј/э под воздействием сигнала, поступающего с выхода нуль-органа 10 на управляющий вход указанного реверсора.

0 „

При реализации предлагаемого преобразователя каждый из амплитудно-импульсных модуляторов 1.1 - 1.я может быть выполнен, по мостовой схеме либо в виде двух инверторов, выполненных по любой дру5 гой схеме, выходные напряжения которых суммируются. В первом случае напряжения f/6-i и f/8-i () поступают на управляющие входы соответствующих стоек инвертора, а во втором - напряжение U6. поступает на управляющий вход одного инвертора, a t/g.i - другого.

Реверсор 4 может быть выполнен, например, по мостовой схеме.

Для обеспечения возможности возврата реактивной энергии нагрузки преобразователя в источник 2 постоянного напряжения амплитудно-импульсные модуляторы 1.1 - l.n и реверсор 4 должны быть снабжены возвратными выпрямителями (обратными диодами).

Фазовые модуляторы 8.1-8.я реализованы путем применения в качестве каждого из них двухвходового логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, оба входа и выход которого являются соответственно входами и выходом фазового модулятора.

Реализация узла 11 обратной связи определяется выбранным способом стабилизации выходного напряжения преобразователя. В случае стабилизации по мгновенным значениям напряжение U определяется сигналом ошибки, равным разности эталонного напряжения t/g и части выходного напряжения преобразователя. Для стабилизации одной лишь амплитуды выходного напряжения (в случае эталонного напряжения f/g неизменной формы) узел 11 обратной связи может быть выполнен так, что сигналом ошибки изменяется амплитуда его выходного напряжения И относительно напряжения Ug. Таким образом, в любом случае узел 11 обратной связи замыкает цепь отрицательной обратной связи, с помощью которой осуществляется стабилизация выходного напряжения преобразователя.

Основное преимущество предлагаемого преобразователя по отношению к известному состоит в упрощении его схемы. При этом повышается надежность преобразователя и, кроме того, за счет уменьшения количества силовых ключей, по которым протекает ток нагрузки, уменьшаются искажения выходного напряжения, вызываемые падением напряжения на этих силовых ключах.

Формула изобретения

содержащий п амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных в виде инвертор- ных схем с трансформаторным выходом, силовые входы которых предназначены для подключения к источнику постоянного напряжения, а выходы соединены с входами п силовых демодуляторов, по выходу соединенных согласно последовательно, и блок управления, включающий в себя задающий генератор, выходом подключенный к входу фазосдвигающего устройства, причем выходы последнего соединены с входами п формирователей пилообразных напряжений, с одними входами п фазовых модуляторов, с управляющими входами демодуляторов и с одними управляющими входами амплитудно-импульсных модуляторов, другие управ

0

ляющие входы которых подключены к выходам фазовых модуляторов, а также источник эталонного напряжения, выходом соединенный с входом нуль-органа и одним входом узла обратной связи, другой вход

5 которого подключен к выходу преобразователя, выход узла обратной связи подключен к входу выпрямителя, выход которого соединен с одними входами п амплитудных компараторов, другие входы которых подключены к выходам формирователей

0 пилообразных напряжений, а выходы амплитудных компараторов соединены с другими входами фазовых модуляторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения при сохранении его функциональных возможностей, он снабжен реверсором выполнен5 ным по одной из инверторных схем и управляющими входами, связанным с выходом нуль-органа, демодуляторы выполнены в виде неуправляемых выпрямителей, встречно зашунтированных управляемыми мостами обратного тока, а силовой вход реверсора подключен к цепи из последовательно соединенных демодуляторов.

Фиг. 2

|жштш