Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной формы Советский патент 1991 года по МПК H02M7/5395 

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

Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения.

На фиг 1 показана силовая часть преобразователя с тремя каналами преобразования (т 3); на фиг 2 - схема блока управления этого преобразователя; на фиг 3 и 4 - диаграммы, поясняющие процесс формирования выходного напряжения соответственно для случаев, когда опорное напряжение имеет пилообразную и треугольную формы.

Преобразователь (фиг 1) содержит мостовые инверторные ячейки (ИЯ) 1-3, выполненные, например, на транзисторах (V) 4-7 и обратных диодах 8-11, с выходными трансформаторами 12-14 Мостовые демодуляторы (ДМ) 15-17 выполнены на ключах переменного тока 18-21 и подключены силовыми входами к вторичным обмоткам соответствующих трансформаторов 12-14 Трехфазный суммирующий трансформатор 22 реализует задачу параллельного соединения выходов демодулятора и выполняет функцию выходного фильтра. Выход трансформатора 22 является выходом преобразователя.

Блок управления (фиг. 2) содержит последовательно связанные между собой задающий генератор 23 и трехканальный (с тремя фазами на выходе) распределитель

Os

ю о

Ј о

импульсов (РИ) 24 с парафэзными выходами: прямыми pi, р2, рз и инверсными pi, , рз, Прямые выходы РИ подключены к одним из входов первых логических узлов управления инверторными ячейками (ЛУИ), соответственно 25-27, и входам вторых логических узлов управления демодуляторами (ЛУД), соответственно 28-30, и к информационным входам компараторов, соответственно 31-33 через генераторы пилообразных напряжений, соответственно 34-36, управляющие входы компараторов объединены и связаны с выводом для подключения источника эталонного напряжения через выпрямитель 37. Выходы компараторов 31-33 подключены к вторым входам соответственно ЛУИ 25, ЛУИ 26 ЛУИ 27. Инверсные выходы РИ подключены к третьим входам соответственно ЛУИ и ЛУД, Внутренняя структура логических узлов ЛУИ и ЛУД может быть различной. Конкретный вариант их схемотехнической реализации зависит от типа и номенклатуры используемых логических элементов. Так, например, логический узел управления инверторной ячейкой содержит по два логических элемента И 38, 39 и НЕ 40, 41 и один логический элемент ИЛИ 42, а логический узел управления демодулятором - два элемента И 43, 44 и по одному ИЛИ 45 и НЕ 46. В блок управления преобразователя входит формирователь импульсов выходной частоты 47, непосредственно соединенный по входу с выводом источника эталонного напряжения, прямому и инверсному выходам F и F - соответственно с вторыми и четвертыми входами ЛУД. Выходы ЛУИ и ЛУД связаны с управляющими входами соответствующих ключей ИЯ и ДМ (фиг. 1).

Преобразователь работает следующим образом.

Генераторы пилообразных напряжений 34-36, синхронизируемые распределителем импульсов РИ 24 с выходными сигналами pi, pi, (фиг. 3), pa, P2 и рз, рз и задающим генератором 23, вырабатывают опорные напряжения Dpi - ирз пилообразной (фиг. 3) или треугольной (фиг. 4) формы с взаимными фазовым сдвигом 2 тг/3 (в общем случае 2 я/m), которые сравниваются на компараторах 31-33 с модулем управляющего сигнала Uy, так что на выходе компаратора формируются сигналы KI (фиг. 3), ка, кз. Управляющие сигналы ключей, например, ИЯ 1 формируются ЛУИ 25 (фиг. 2) по следующему алгоритму (фиг. 3):

VV Р1 , 1/V3 Р1 К1 + pi К1 ,

, V-V4

При таком управлении на выходах ин- верторных ячеек (на вторичных обмотках трансформаторов 12-14) формируются высокочастотные напряжения соответственно

U2B4(1, U2B4(2l U2B4(3) (фИГ. 3 ИЛИ фИГ. 4),

которые подают на силовые входы демодуляторов соответственно 15-17, Управляющие сигналы ключей, например ДМ 15 формируются ЛУД 28 (фиг. 2) по следующе- му алгоритму (фиг. 3):

Vki кл pi F + pi F ,

15

K4

На выходах демодуляторов 15-17 формируются напряжения соответственно 1), U2, Уз (фиг. 3 или фиг. 4), содержащие в своем составе кроме основной (полезной) составляющей, повторяющей по форме управляющий сигнал Uy, еще и ряд высокочастотных гармоник, основные из которых образуют трехфазную систему. Эти напряжения с выходов ДМ подают на обмотки трехфазного

суммирующего трансформатора (ФТ) 22 (через нагрузку преобразователя). По основной составляющей (синфазной) трансформатор 22 работает в режиме короткого замыкания (его обмотки оказываются включенными фактически параллельно, что эквивалентно короткому замыканию трехфазного или в общем случае m-фазного трансформатора), и основная составляющая без искажений попадает на выход преобразовэтеля (правда, вместе с другими синфазными гармониками). По отношению к основным высокочастотным гармоникам обмотки ФТ включены по обычной схеме звезда, и ФТ, задерживая .все высокочастотные гармоники, образующие трехфазные системы (в общем случае m-фазные), не пропускает их на выход преобразователя. На выходе преобразователя формируется напряжение улучшенного гармонического состава IJ2 (фиг. 3

или фиг. 4), идентичное по форме суммарному выходному напряжению демодуляторов 15-17 и отличающееся от последнего лишь уменьшенной в три раза (в m раз) амплитудой (при суммировании синфазные составляющие будут иметь утроенную амплитуду, как показано на фиг. 3 и 4, а гармоники, образующие трехфазные системы, нулевую). Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной формы, содержащий m мостовых инвертор- ных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены с входными выводами m мостовых демодуляторов, первые выходы которых объединены и подключены к первому выходному выводу преобразователя, и блок управления с задающим генератором, распределителем импульсов и логическими узлами, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, введен т- фазный суммирующий трансформатор , на m стержнях которого расположены обмотки, подключенные своими первыми одно- именными выводами к второму выходному выводу преобразователя, а своими вторыми выводами - к второму выходному выводу соответствующего демодулятора, причем в блоке управления распределитель импуль- сов входом подключен к выходу задающего генератора и имеет m парафазных выходов, формирующих сигналы Pi, Р, где i 1,..m, и соединенных одними выходами через генераторы пилообразных напряжений с первы- ми входами m компараторов с выходными сигналами К|, вторые входы которых объединены и соединены через выпрямитель с выводом для подключения источника эталонного напряжения заданной формы, выходы компараторов и распределителя импульсов соединены с соответствующими входами m первых логических узлов, выходами соединенных с цепями управления

ключей m мостовых инвертопных ячеек и реализующих логические функции

#Vn -Pi : Pi . Pi Ki + P, K, ;

#vin где 1/V и VV и yv i2 , t/V з сигналы управления парами диагонально расположенных ключей мостовых инверторных ячеек, выходы распределителя импульсов подключены к первым входам вторых m логических узлов, вторые входы которых соединены через формирователь импульсов выходной частоты F и F с выводом для подключения источника эталонного напряжения заданной формы, а выходы вторых m логических узлов соединены с цепями управления ключами демодулятора, при этом вторые логические узлы реализуют логические функции

Vkn.4 PI F + P, Ри VVI2.3 Vv:ii.4

где ,,3 - сигналы управления первой ч второй пары диагонально располо-1 женных ключей мостовых демодуляторов.

Фиг. 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения Преобразователь содержит мостовые инверторные ячейки 1-3 и подключенные к их выходу через выходные трансформаторы 12-14 мостовые демодуляторы 15-17 Суммирование и фильтрация выходных напряжений мостовых демодуляторов обеспечиваются суммирующим трехфазным трансформатором 22 Коммутация ключей мостовых ин- верторных ячеек 1-3 производится на повышенной частоте с широтной модуляцией При этом мостовые инверторные ячейки 1 -3 управляются сигналами, взаимно сдвинутыми на некоторую часть периода. Ключи 18-21 мостовых демодуляторов 15- 17 коммутируются сигналами, модулируемыми выходной частотой. На выходе преобразователя формируется т-ступенча- тое напряжение с частичной широтно-им- пульсной модуляцией 4 ил. СО с

Ј &

„а

ШаРУ1

п пппп п i

п ппппп

U

Kl

«.,

ппппп

U

i

п пппп

И.ППППП

| f. I |п пппп пи

ФигЛ