Статический преобразователь со ступенчатым выходным напряжением Советский патент 1980 года по МПК H02M7/537 H02M1/12 

1

Изобретение относится к- преобразовательной технике и может использоваться в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное со ступенчатой формой,.аппроксимирующей, например синусоиду.

Известны преобразователи со ступенчатым квазисинусоидальным напряжением, содержащие несколько преобразовательных ячеек, соединенных по выходу последовательно, а по входу параллельно, в которых управление ключами ячеек производится по внеишсму сигналу заданной формы, т.е. по жесткой программе 1.

Недостаток такой системы управления состоит в ее неспособности перестраиваться при изменении величины входного напряжения преобразователя или при отказе одной нли нескольких ячеек.

Известна система управления преобразователем, в которую входит источник эталонного напряжения заданной формы и несколько предварительных усилителей, причем вход первого усилителя соединен с указанным источником непосредственно, а вход каждого из

остальных усилителей - через последовательно соединенные обмотки трансформаторов, связанных с выходами всех предьщущих ячеек, которые могут быть выполнены либо по схеме со средней точкой,либо по полумостовой схеме 2, 3}.

Однако наличие в этой схеме значительного количества согласующих трансформаторов между предварительными усилителями и силовыми ключами ячеек увеличивает массу и габариты устройства.

Цель изобретения - уменьщение массы и габаритов.

Эта цель достигается тем, что в преобразователе со ступенчатым выходным напряжением заданной формы, содержащем ряд преобразовательных ячеек, выходы которых соединены межцу собой последовательно, а входы параллельно, источник эталонного напряжения указанной заданной формы и ряд предварительных усилителей, выходы которых связаны с цепями управления соответствующих преобразовательных ячеек, причем вход первого предварительного усилителя соеданен с иЛочником иепо37

средственно, а вход каждого из остальных предварительных усилителей соединен с источником через последовательно соединенные обмотки обратной связи трансформаторов всех предыдущих ячеек, преобразовательные ячейки выполнены мостовыми на управляемых ключах, шунтированных возвратными диодами, управляющие цепи всех ключей, подсоединенны

к одному входному выводу преобразователя, соединены с выходами первого предварительного усилителя, выполненного с выходным трансформатором, а управляющие цепи ключей подсоединенных к другому входному выводу преобразователя, соединены с выходом соответствующего (второго и последующих) предварительного усилителя, выполненного с бестрансформаторным выходом.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя .{на примере двух ячеек); на фиг. 2 - диаграммы напряжений в преобразователе.

Преобразователь содержит источник 1 эталонного синусоидального напряжения, первый предварительный усилитель-ограничитель 2 с выходным трансформатором 3, бестрансформаторные предварительные усилители-ограничители 4 и 5 с дифференциальными выходами, мостовые преобразовательные ячейки 6 и 7 на транзисторах 8-1.1, 12-15 с измерительным 16 и выходным 17 трансформаторами, нагрузку 18, разделительные диоды 19 и 20. Блоки 1 , 2 и 4 могут быть выполнены по любым известным схемам. Питание блоков 1, 2, 4, 5,- 6 и 7 может быть осуществлено от общего ист1)Ч11ика питания или по другим Известным схемам...

На фиг. 2 приняты следующие обозначения 21 и 22 - напряжения на входах предварительных усилителей-ограничителей 5 и 4 соответственно; 23 и 24 - выходные напряжения ячеек 6 и 7; 25 - выходное ступенчатое напряжение преобразователя и эталонное синусоидальное: напряжение источника 1.

Преобразователь работает следующим образом..

Синусоидальный эталонный сигнал источника 1 поступает на вход предварительного усилителя-ограничителя 2, который усиливает и «ограничивает его, преобразуя в прямоугольное Напряжение на обмотках трансформатора 3

с частотой эталонного сигнала, управляющее в противофазе транзисторами 8 и 10, 12 и 14 преобразовательных ячеек 6, 7 и обеспечивающее запирание транзисторов 11, 15 и 9, 13 в соответствующие полуперибды через диоды 19 и 20.

Пусть в рассматриваемый полупериод отперты транзисторы 8 и 12; при этом транзисторы И и 15 заперты через диод 19. На входе усилителя-ограничителя 4 разность напряжений эталонного сигнала и напряжения с обмоток обратной связи трансформатора 3 образует напряжение 21, положительная полярность которого преобразуется в импульсы, управляющие в рассматриваемый лолупериод транзистором 8. На выходе ячейки 6 формируется Напряжение 24. На входе предварительного усилителя-ограничителя 5 эталонное напряжение Напряжение обмоток обратной связи трансформатора 3 и измерительного трансформатора 16 образуют напряжение 21, положительная полярность которого преобразуется в импульсы, управляющие транзистором 13 ячейки 7, обеспечивая формирование на выходной обмотке трансформатора 17 напряжения 23. Сумма напряжений 23 к 24 с выхода ячеек 6 и 7 образует напряжение 25, ступенчатj аппроксимирующее эталонный сигнал. Во время паузы в выходном напряжении какой-либо ячейки выход данной ячейки замкнут накоротко отпертым верхним транзистором и одним из возвратных диодов, что исключает передачу мощности в цепь источника питания данной ячейки. В следующий полупериод изменяется полярность эталонного сигнала, что вызывает Изменение полярности напряжений на обмотках трансформатора 3, 16 и 17 и формирование второй полуволны выходаого напряжения аналогично описанному выще с участием транзисторов 10 и 11, 14 и 15. второго плеча яче: ек 6 и 7. Транзисторы другого плеча при этом заперты.

Формула изобретения

Статический npeoбpaJoвaтeль со ступенчатым выходным напряжением заданной формы, содержащий ряд преобразовательных ячеек, выходы которых соединены мЛкду собой последоватеу1ьно, а входы параллельно, источник эталонного напряжения указанной заданной формы и ряд предварительных усилителей, выходы которых связаны с цепями управления соответствующих преобразовательных ячеек, причем вход первого предварительного усилителя соединен с источником непосредственно, а вход каждого из остальных предварительных усилителей соединен с источником через последовательно соед1Й1енные обмотки обратной связи трансформаторов всех предьщущих ячеек отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы .и габаритов, преобразовательные ячейки выполнен мостовыми на управляемых ключах, щунтированных возвратными диодами, управляющие цепи всех ключей

подсоединенных к одному нэ входных выводов преобразователя, соедннены с выходами первого предварительного усилителя, выполненного с выходным трансформатором, а : управляющие цепи ключей, подсоединенных к другому входному выводу преобразователя, соединены с выходом соответствующего (второго и последующих) предварительного усилителя, выполненного с бестрансформаторным выходом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США N 3768000, кл. 321-27, опублик. 1973.

2.Авторское свидетельство СССР N 505104,

кл. Н 02 М 7/48, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР У 505103, кл. Н 02 М 7/48, 1971.

ZI

ZS

Фиг.1

%