Преобразователь постоянного напряжения в переменное квазисинусоидальное напряжение Советский патент 1991 года по МПК H02M7/539 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода,

Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.

На фиг.1 представлена принципиальная схема преобразователя для случая, когда число дополнительных инверторов N 3; на фиг.2 - пример выполнения принципиальной схемы блока управления и генератора тактовых импульсов; на фиг.З - диаграммы напряжений, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь содержит основной инвертор 1 и N дополнительных инверторов 2-4 (в предлагаемом примере N 3), каждый мз которых выполнен на транзисторах 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10 соответственно и содержит выходной трансформатор 11-13, соответственно.

Двухтактный инвертор 1 выполнен, например, на выходном трансформаторе с отводом от средней точки 14 и на двух.силовых транзисторах 15 и 16.

Блок 17 управления состоит из генератора 18 тактовых импульсов, триггерного счетчика 19с модулем счета, равным 2К, где К - число инверторов, и дешифратора 20 с числом выходов, равным 2К.

Генератор 18 тактовых импульсов (фиг.2) выполнен по схеме релаксационного генератора на однопереходном транзисторе 21, к эмиттеру которого подключены ре- Зистор 22 и конденсатор 23, к первой базе подключен резистор 24 смещения, а к второй - последовательно соединенные резисторы 25 и 26, представляющие собой Делитель напряжения. Триггерный счетчик 19 выполнен на JK-триггерах 27-31 по схе- i/ie последовательного счетчика тактовых импульсов, поступающих на счетный триггер 27 с генератора 18 через логическую Јхему НЕ 32. С триггерного счетчика 19 число считанных тактовых импульсов в двоич- Ном коде (в нашем примере - в пяти разрядах) поступает в дешифратор 20, пред- ставляющий собой преобразователь двоичного кода числа тактовых импульсов в код управляющих напряжений транзисторных ключей 5-10 и 15 и 16. Дешифратор 20 а предлагаемом примере выполнен на логических схемах НЕ 33-35 и D-триггерах 36- 38. Вторичные обмотки 39-45 выходных трансформаторов включены последовательно в цепи питания инверторов 2-4.

На фиг.З показаны: 1Н - выходное напряжение преобразователя; Уа-Щ- выходные напряжения дополнительных

инверторов 2-4 соответственно; - управляющие напряжения, поступающие на базы транзисторов 5-10 дополнительных инверторов 2-4 с выходов дешифратора 20;

Uis и Ui6 - управляющие напряжения силовых транзисторов 15 и 16, поступающие с выходов триггера 31 триггерного счетчика 19.

Преобразователь работает следующим

0 образом.

Дополнительные инверторы 2-4 и силовые транзисторы 15 и 16 управляются напряжениями, поступающими с выходов дешифратора 20 в заданной последователь5 ности по мере счета в триггерном счетчике 19 тактовых импульсов, сформированных генератором 18. Частота тактовых импульсов генератора 18 определяет период выходного напряжения предлагаемого

0 устройства, который разделен на 2К равных промежутков времени триггерным счетчиком 19.

На управляющие входы инверторов 2-4 подаются напряжения Us, UG, Uy, Ue и Ug,

5 Uio, описываемые функциями Уолша ± Wai (16,t), ±Wal (8,t) и ±Wal (4,t) соответственно.

На выходах инверторов 2-4 формируют- 0 ся одно-, двух- и четырехступенчатые переменные напряжения Ua, Da, U4 (фиг.З) соответственно.

Выходное напряжение преобразователя, с чмаемое с обмотки 45, имеет восьми- 5 ступенчатую форму и описывается выражением

29 U45 Е 2 Yi W a I ( i , т )

i 1 ,5,9,...

Q где YI N45;

Ys N45N44, Yg N45N42,

Y13 N45N44N43;

Yn N45№g;

Y21 N45N44N40; Y25 N45N42.N,41; Y29 N45N44N43N41.

Коэффициенты Yi однозначно определяют соотношения между амплитудами ступеней выходного напряжения преобразователя, т.е. степень приближения выходного сигнала к синусоидальному, что обеспечивается выбором соответствующих коэффициентов трансформации N39, N40, N41, N42, N43, N44, N45 обмоток соответственно.

Анализ показывает, что при выборе коэффициентов

Yi /sintWa I (i , t)dt о

5

0

5

т.е Yi-0,637; Ys -0,264; ,052; Yi3#-0,127, ... выражение для U45 является частичной суммой ряда Уолша. При этом число ступеней выходного сигнала преобразователя на четверти периода равно 8, коэффициент гармоник принимает минимальное значение, равное примерно 6%, а номер первой присутствующей в спектре высшей гармоники равен 31. Формула изобретения 1. Преобразователь постоянного напряжения в переменное хваэисинусоидальное напряжение, содержащий основной инвертор, выходная цепь которого соединена с выходными выводами преобразователя, и N дополнительных инверторов с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых включены последовательно в цепь питания основного инвертора, а цепь питания первого дополнительного инвертора со- единена непосредственно с входными выводами преобразователя, и блок управ- ления, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, выходные трансформаторы дополнительных инверторов выполнены с

N-M+1 вторичными обмотками, где М 1

N - номер дополнительного инвертора, каждый М-й дополнительный инвертор, кроме первого, по цепи питания подключен к входным выводам преобразователя через после- дсвэтельно соединенные вторичные

обмотки выход «х трансформаторов дополнительных nnt s лоров с номерами от 1 до М-1.а блокугр аленмя выполнен обеспечивающим формирование управляющих напряжений типа функций Уолша с номерами

1,4. 8... 2К.

2. Преобразователь поп 1,отличаю- щ и и с я тем, что блок управления содержит N+2 соединенных последовательно счетных

триггеров, N логических схем НЕ. N, D-триг- геров и генератор тактовых импульсов, при этом С-входы от первого до N-ro счетных триггеров подключены соответственно к входам от первой до N-й логических схем

НЕ, выходы которых подключены соответственно к С-входам от первого до N-ro D-триг- геров, D-входы которых соединены соответственно с С-входами от третьего до (N+2)-ro счетных триггеров, причем С-вход

первого счетного триггера соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы (N+2)-ro счетного триггера и всех D-триггеров соединены с выходными выводами блока управления.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник. Преобразователь содержит основной инвертор Ј фиг.1 L 1, в цепь питания которого последовательно включены вторичные обмотки 39, 42 и 44 выходных трансформаторов 1 12, 13 первого, второго и третьего дополнительных инверторов 2, 3, 4 соответственно В цепь питания дополнительного инвертора 4 включены последовательно вторичные обмотки 40 и 43 выходных трансформаторов 11 и 12, а в цепь питания дополнительного инвертора 3 - вторичная обмотка 41 выходного трансформатора 11 Транзисторы 5-6 7-8, 9-10 допопнительных инверторов 2-4 управляются импульсами соответственно с частотой в 8, 4 и 2 раза более высокой, чем частота выходного напряжения, и воспроизводящими соответствующие функции Уолша На выходе преобразователя формируется восьмиступенчатое напряжение с коэффициентом гармоник 6% при соответствующем выборе коэффициентов трансформации обмоток 39-45 1 з.п ф-лы, 3 ил сл С 45 о 00 ы ел 00

U