Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное Советский патент 1980 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к преобразо.ватепьной технике и может быть испопьзовано при создании вторичных источников электропитания, предназначенных, например дпя частично управляемых элек троприводов при требовании хороших маеСО-габаритных показателей и повышенного качества преобразованного тока. Известны преобразователи с квазисинусоидальной формой выходногО напряжения 1-4 содержащие амплитудные модуляторы, нагруженные на траткформатор,, работающие с частотой выходного напряжения. К недостаткам этих преобразователей относятся низкое качес во выходного квазисинусоидального напряж ния, обусловленное его ступенчатой формой, а также невысокие массо-габаритные показатели, которые особенно ухудшаются при низких и инфранизких частотах выходного напряжения. Известны также преобразователи с промежуточным повышением частоты содержаш.ие демодулятор и обладающие улучшенными массо-габаритными показателями. Однако качество выходного напряжения таких преобразователей также сравнительно невысокое. Из известных преобразователей с ква зисинусоидельным выходным напряжением наиболее близким по технической cyi-цности и достигаемому результату является преобразователь б с промежуточт1ым повышением частоты, содержащий основные амплитудно-импульсные модуляторы, Е«поптюнные по одной из инвертс ных схем и нагруженные на первичные обмотки сот ласующих трансформаторов , вторичные обмотки которых соед1гаены последовательно и подкгасчены кГ силовому входу демодул ггора, а также блок управления, вклю чакяций в себя задающий генератор и про. граммный узел формирования упраы1яю1цих 1мпульсов, который через вспомогательные амплитудно-икягульсные модуляторы связан с управл5псяцими входами основных амплитудно-импульсных модуляторов.

Однако низкое качество формы вы;;:с,«-. ного квазисинусоидапьнотх) напряжении, обусловпенное его ступенчатостью, яривс- дит к ухудшению массо-габаритных показателей преобразователя на низких и инфранизких выходных частотах из-за увепичения массы, и габаритов выходных сгпаживающих фильтров, так как их фильтрующее действие на указанных частагех сютжается. Улучшение формы зыходнор- напряжения путем увеличения числа его ступеней усложняет преобразователь, так как увеличивается количество амплитудных модуляторов, участвующих в рювании выходного напряжения.

Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения.

Для этого преобразователь снабжен блоком обратной связи, последовательно соединенными фазовыми модуляторами и дополнительными амплитудно-импульсными модуляторами, вторичные обмотки йыход-ных трансформаторов которых соединень последовательно и включены в цепь последовательно соединенных вторичных об- :моток упомянутых согласующих трансформаторов, причем одни входы фазовых модуляторов и один вход блока обратной связи подсоединены к вы ходу %за дающего генератора, выход демо,г1улятора подкгдс чен ко второму входу блока обратной связи, два выхода которзго подкгеочвш 1 к другим входах фазовых модуляторов, а третий выход связан со входом програь:-много узла -формирования управп5тющйх кк1пульсов. Кроме того, блок обратной связи содержит генератор эталонной си- нусоиды, выход KOTopoixi Эбразует lib.Ход блока обратной связи; связанный со входом программного узла формирования управпяющгос импульсов, и подключен к одному входу схемы выделения сигнала рассогласования, другой вход кот-оро: : является входом блока обратной связи, сое диненным с выходом демодулятора, а также амплитудные компараторы, выходу которых образуют выходы блока обратной связи, соедине гаые со входами фазогих модуляторов и подключенные однкмя сзоими входами к выходу схемы выделения сигнала рассогласоватши, а другими .- к выходу генератора пилообразного напряжения. Вход последнего сйразует вход нока обратной связи,поаключенный к задаю.щему генератору.

На фиг. 1 представлена схема пр&цлагаемого преобразователя; не фкг 2 - сх ма блока обратной связи; на фиг. S Е 4.

диаграммы, иапюстрируюпше работу прообраз osaren я и блоха (обратной связи,

1 (реобрязователь с квзпг.синусоидаль- ной формой выходного КлИфяженкй (фиГсЗ)

содержит основные и дополнительные амплитудно-ик.пульсные могуляторы 5 и 6, выполненные по одной из схем моего- sorOf полумсстового инвертора или инвертора со средней точкой, ОДЕШМН сйо-

ими входами лодклюгенньте к первичному источнику питания 7, Вторичные обмот- 1Ш трансформаторов 8-13 указанных амштитудно-импульсных моцудяшров саедиiteHb последовательно и подключены к

силовому демодулятора 14, а управпягапий его вход через усилнTerib мошносттл 15с выходом высокочастотного задающего генера.торя 16. Одни из входов вспомогательных амгшитудно-

HwnyatcHbSX модуляторов и фазовых модуяш оров 21 и 22 соединены и подк,точеньт к выходу генератора 16. Другие вхопь модуляторов соединень с зьгходами программного узла 23

формирования управляющих импульсов, а входы фазовых модуляторов 21 и 22 с одними лз выходов блока 24 обратной сзкзк, другим выходом сгзединенным с входом ГфОГр - л много ySiR 23 Вь ХОДЕ;Г МОДуняторов I 7™2С связаны с уп:равля::ощИ входами основных модупятороз l-4j а выходы фазозь Х 1мощ пй орО1э 21 v 22с управпя ацими входами мощшяторов 5 и G, Один из БХодОЕ, блока 24 обратной

связи подключен к выходу задгзюшет-о г-енератора 16,, а друтОй - к зыхолу демодулятора 14, выход которого является выходом преобразователя.

Блок обратной 24 связи (фиг. 2) содержит г-акератор этаяот-шой смнусоиды 25, вьгход которого соединен с одним из зходов схемы 26 вь ;епенкя сиг-пала рас-сагпасованйя и одновремегшо является выХодом блока 24 обратной связи, иод1 п;оченн 1 К1 ко входу г:тюг -раммного узла 23. Второй вход схемы 26 является БХО,norv блока 24 обратной связи, подключенным к выходу демоду эятора 14. Выход схемы 26 выделения сигнала рассог-™

пасования гюгашючен к одним из входов амплт-ггутдых компаратороа 27 и 28, Другие axo,::j3v й.омааратороа 27 и Я8 подключены к .выходу гене}эатора пщюобразр огс напряжегтея 29 и к аыходу инверткрующе.-;ро успгзЕтепй 30 соотвегстБэш1С. Вход

усилителя И О лодо«;д шек к Bbixoiry reiseратОра 29. Вход гегжра хзра 29 образует вход блока; подкточенког з х выход;-/ за- 57 дающего высокочастотного генератора 16 а выходы компараторов 27 и 28 - выход блока, соединенные со входами фазовых модуляторов 21 и 22. Преобразователь работает следующим образом. Задающий высокочастотный генератор 16 вырабатывает высокочастотное напряжение (i (фиг. 3), определяющее частоту работы трансформаторов 8-13 и амплитудных модуляторов 1-6, которое поступаетна одни из входов модуляторов 17-2О и фазовых модуляторов 21 и 22. Работа амплитудных мо1хуляторов 172О и части преобразователя, относящейся к ним, заключается в следующем. Фун ции, выполняемые этими модуляторами, различны в процессе формирования выходного напряжения. Под действием сиг на лов программного узла 23 формирования импульсов управления, поступающих на другие входы вспомогательных амплитудных модуляторов, они на своих выходах изменяют фазу напряжения задающего генератора 16 на 180, которое и является управлягацим для модуляторов 1-4. Временные моменты -Ь.-Vti изменения фаз высокочастотных управляющих напряжений 1) - иа выходах модуляторов 17-20 определяются программным узлом 23 формироваш я импульсов лени я и обусловлены законом аппроксимации синусоиды ступенчатой кривой. Вы ходные напряжения U - Од снимаются со вторичных обмоток трансформаторов 8-11 (фиг. 3). В результате последовательного соединения вторичных обмоток трансформаторов 8-11 напряжегшя {j,, суммируются и в точках а, б формируется ступенчатое квазисинусоидальноб напряжение и01 ,)одулированное высокой частотой задающего генератора 16. Для получения нестабилизированного ступенчатого квазисинусоидального напряжения, точки а и б подключаются к силовому входу демодулятора 14 с выходным напряжением улучшения формы выходного напряжения и его стабилизации в состав преобразователя включены дополнителы. ные амплитудно-импульсные модуляторы 5 и 6, фазовые модуляторы 21 и 22 и блок 24 обратной связи. Их работа заключается Б следующем. На выходе генер тора эталонной синусоиды 25 формируется синусоидальное напряжение, которое поступает на вход блока 2.4 и является для него синхрюнизирукяцим, а также на 05& одич из входов схемы 26 выделения сигнала рассогласования, на другой вход которой поступает выходное напряжение преобразователя с выхода демодулятора 14. В результате выделения сигнала рассогласования на выходе схемы формируется напряжение обратной связи Uo/, (.З и 4), поступающее на один из входов амплитудных компараторов 27 и 28. Одновременно на выходе генератора пилообразного напряжения 29, синхронизируемого выходными импульсами U генератора 16, формируется пилообразное напряжение , поступающее на другой вход амплитудного компаратора 27 и вход инвертирующего усилителя 30. На выходе последнего формируется противофазное . пилообразное напряжешш , поступающее на другой вход амплитудного компаратора 28. На выходах компараторов 27 и 28 формируется импульсное напояжение гч итротно-модулированнов, напряжением обратной связи Ugb Импульсное напряжение и поступает на одни из входов фазовых модуляторов 21 и 22, на другие входы которых подаются выходные импульсы задающего генератора 16. При этом на выходах фазовых модуляторов 21 и 22 формируются напряжения фазовым сдвигом относительно импульсов задающего генератора 16 на ширину импульсов напряжений и, амплитудных компараторов 27 и 28. Фазовый сдвиг напряжения одного фазового модулятора положителен а другого - отрицателен. Выходные напряжения 1) и DO, форма которых аналогична форме напряжений (1„. и („/2. Ф зовых К1одуляторов, алгебраически суммируются посредством последовательного соединения вторичных обмоток их выходных трансформаторов и точками бив формируется результирующее напряжение ,широтно-мощлирова шое по -эакону напряжения обратной связи Un/. На вход демодулятора 14 поступает напряжение UQQ равное сумме напряжений . На выходе демодулятора 14 формируется квазисннусоидальное напря5кение U с добавочным широтно-модулированным напряжением на его ступенях. Прр; выполнении дополнительных амплитудных модуляторов по схеме мостового инвертора, возможно исключение из схемы преобразователя модулятора 6. При этом импульсы управления U подаются на одну стойку мостового инвертора, а U - на другую. ка

и вспомогательных амппитудно импупьсны модуляторов улучшает форму выходного

напряжения, т.е. улучшает его гармонический состав за счет дополнения ступенЧ1атого напряжения широтно-модулированным по закону сигнала {эассогласования. Кроме того, наличие указанных бпо ков осуществляет стабилизацию выход кого напряжения преобразователя редством широтно-импульсной модуляции дополнительного Напряжения, формируемого вспомогательными амплитудно-импульсными модуляторами. Преобразователь обладает хорошими массо-габаритныкю показателями, обусловленными повьгш(енной рабочей частотой основных и вспомогательных амплитудно-импульснь Х модупяторов.

формула изобретения 1. Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное, содержащий основные амплитудн(-им пульсные модуляторы, выполненные по од- 25 ной из инверторных схем и нагруженные на первичные обмотки согпасуюш.их транс фс маторов, вторичные (Шмотки которых ссединены последовательно и подашочены к силовому входу демодулятора . а так- зо же блок управления, включающий в себя задающий генератор и программный узел формирования управпякиц| 1Х импульсюв, связанный через вспомогательные амплитудно-импульсные модуляторы с управляющими входами основных амипитудно-импульсных модуляторов, причем одни входы вспомогательных aMnniwyдно-импульсных модуляторов подключень к выхо;зу задто щего генератора, другиеих Bxoj:ibs соеди нень с соответствующими, aыxoдa fй прог раммного узла .формирования управляющих импульсов, а управляющий вход демодулятора связан с .выходок аадшощэго генеритора, о т л к ч а ю п и v с -я . тем, что, с цельго уг учшенкм качества выходного напряжения.,он скабжягн бло-ком обратной связи, последовательно., сое диненными фазовыми модуляторами и дополнительными амплитудно-импу ЛЕСНЫМИ кюдуляторами, вторичные обмотки выходных трансформаторов которых соединены поспедовательно и включень в цепь поспе дрвательно соединенных вторичтсых обма™ ток упомянутых согласующих т{)агасформа торов, причем одни входы фазовых модун торов и один вход блока обратн:ой свяэн подсоединены к выходу задающег з гене-два выхода которого подключены к другим входам фазовых модуляторов, а третий выход связан со входом программного узла формирования управляюш.йх импупьсов,

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что блок об-

ратной связи содержит генератор эталонной синусоиды, выход которого образует выход блока обратной связи, связанный со входом программного узпа фор- мировани.я управляющих импульсов и подкпюченный к одному входу схемы выделения сигнала рассогласования, другой вход которой является входом блока обратной связи, соединенным с выходом демодулятора, а также амплитудньте компараторы, выходы которых образуют выходы блока обратной связи, соединенные со входами фазовых модуляторов и подключенные одними своими входами к выходу схемы выделения сигнала рассог77363038Испопьйование в преобразователе бпо.-.ратора, вход демодулятора подключен обратной связи, фазовых модуляторовко второму входу блока обратной связи. пасования, а другими - к выходу генератора пилообразного напряжения и инвертирующего усилителя, входом подключенного к выходу генератора пилообразного напряжения, причем вход последнего образует вход блока обратной связи, подключенный к задающему генератору. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1, Патент США № 3723848, кл. 321-45Р, 1973,2. Патент США К 3767996, кл. 321-9At 1973. 3, Заявка Вегшкобритании № 1354443, кл. Н2Г, 1974. . 4. Руденко В. С.,Победаш К, К. , Скобченхо. В. М.|, Ромашке, В. Я,Солодовник А. И.Макаренко Н. П. Разработка и исследование тиристорного преобразователя частоты с улучшенной формой выходного напряжения, кн. Современные задачи преобразовательной техники , ч. 4, Киев, 1975, с. 126-135. 5.Миловзоров В. П,, Мусолив А. К., Морозов А. С. Стабялизиронанный преобразователь постоянного .напряжения в переменное ступенчат о-синусоидапьное, кн. Современные задачи преобразовательной техники , ч. 4, Киев, 1975, с. 153-157. 6.Заявка СССР № 2457776, кп. Н 02 М 5/27, 1977. Преобразователь г} -фазного напряжения в однофазное (прототип).

, Фи21

%|

. ii

чг

ад