Полупроводниковый преобразовательНАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК H02M7/48 

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания постоянного напряжения активной и активно-индуктивной нагрузки переменным напряжением.

Известны полупроводниковые преобразователи, которые имеют на вьжоде напряжение ступенчатой.формы или напряжение класса Д, т.е. последовательность импульсов равной а1МШ1Итуды, но 14одул.ированных по длительности таким образом, что после фильтрации напряжение имеет; близкую к синусоидальной форму TI

Известен однофазный преобразователь напряжения, содержащий мостовой переключатель на траизистс ах с обраными диодами, двухзвенный полосовой, фильтр, трансформатор, схему обратной связи, cxet4y управления и источник питания Г2} . .

Недостатком преобразователя является обязательное-применение фильтра так как напряжение, формируемое мЬстовым переключателем, имеет разрывную форму, а на нагрузке необходимо .формировать гладкую кривую. Наличие фильтра приводит к росту веса, ггЛаритов и стоимости инвертора, а также

резко снижает диапазон регулирования частоты и амплитуды выходного напряжения при заданных КПД и коэффициенте нелинейных искажений. /

Также известен преобразователь напряжения, содерж1ащий однофазный мост на тиристорах с конденсатором в диагоиали, мостовой тиристорный реверсор, с включенными в диагональ актив0но индуктивной нагрузкой и датчиком тока для управления тиристорами, буферный вентиль, згшающий генератор синусоидального напряжения, блок сравнения, блок задержки, два распределите 5 ля импульсов и четыре формирователя импульсов РЗ

Недостатки этого преобразователя заключаются в наличии определенной ин0 дуктивиости нагрузки, а также в необходимости подбора конденсатора при заданной величине индуктивности нагрузки Н требуемом гармоническом составе выходного тока. Это не ПОЗЕОЛЯ5ет обеспечить згщанное значение коэффициента нелинейных Искажений в широком диапазоне регулирования частоты выходного натфяжения.

Кроме того, для управления ти0ристоргши используется датчик тока.. который подвержен сильному воздействшэ помех. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности, являетоя пол проводниковый преобразователь напряжения, который имеет дополнительный преобразователь, три ключа, мостовой переключатель, генератор такровых импульсов, счетчик импульсов, дешифратор. Дополнительный преобразо ватель этого устройства вырабатывает на трек отдельных выходах три уровня постоянного напряжения, которые связаны мазкду собой определенным соотношением. Ключи в заданной последовательности подключают одну из диаго налей мостового переключателя к одно ,му из выходов дополнительного преобразователя. -При этом на нагрузке, вклю ченной в другую диагональ мостового переключател)формируется напря жение ступенчатой формы. Каждая полу волна выходного напряжения формирует ся за шесть тактов работы дополн 1тел ных ключей. Смена полярности напря5хения на нагрузке осуществляется мос товым переключателем. Коэффициент не линейных искажений выходного напряже ния равен 10,25% Г41. г сщнако амплитуда напряжения на на грузке регулируется через дополнительный преобразователь. Цель изобретения - расширение диа пазона регулирования частоты и амплитуды выхояногсэ напряжения. Поставленная цель достигается тем что в полупроводниковый преобразователь напряжения введены четыре диода, четвертый ключ, четыре дросселя, задающий генератор, нуль-орган, блок сравнения и модулятор, №ри этом одно кменаыё электрода четьфах диодов подключены к оййоги из зажимов друго диагонсши мостового вере: гаозателя и одному из входов блока сравнения, другой вход которого соединен с, вы ходом эадар.чгего гвнератсч а, а выхсщ с входом модулятора, вы;{сода которого додкшочейы к ключей, первые вижедные кявйшы кс торых сое.динены с одной из шемм источника на пряжения, а - с другими одно{{меннымя электрода аш тьфех диодов и пэрвш-ш зажимаФШ ;цроссвлей, вторые saJXHiJffii которых соеди ет с другой нсточ-ника. напряжения в с вторым зажшвом этой же диагонали мос тового переключателя, к управляющим выходы нулЬ- вргзна, вход котсфого соединен с вшгодем sajjaicffitero генератора. И а . 1 шредставлена принципиальная 1 редлагаемого преобразо вателя}, на ф1№. 2 и 3 - временные Диаграммы, ноясншсгаяю работу преобразователя . Врео&разозатеяь ссдаёржит ключи 1-4, дроссели , диода 9-12, мостовой переключатель иа транзисторах 13-16, нагрузку 17, задающий генератор 18., блок 19 сравнения, модулятор 20 и нуль-орган 21. Преобразователь работает следующим образом. . Напряжение синусоидальной формы от задающего генератора 18 подаетс.я на один из входов блока 19 сравнения, где осуществляется двуполупери- . одное выпрямление. На другой вход бло|ка сравнения подается .сигнал от точки соединения одноименных электродовх четырех диодов с мостовым переключателем. Сигнал рассогласования с выхода блока 19 сравнения подается на вход модулятора 20, который имеет четыре выхода для управления ключами 1-4. На каждом выходе модулятора формируются прямоугольные импульсы с фиксированной повышенной частотой, сдвинутые относительно друг друга во времени на четверть периода. Коэффициент заполнения импульсоь изменяется от нуля .до трех четвертей периода. На фиг. 2 приведены временные диаграммы импульсов на выходах модулятора для случая с максимальным коэффициентом заполнения. При этом в точке соединения одноименных электродов четырех диодов с мостовым переключателем формируются импульсы, амплитуды которых изменяется по синусоидальному закону. Зависш ость амплитуды идшульсов от коэффициента заполнения имеет некоторую нелинейность, которая устраняется введением отрицательной обратной связи от точка соединения ододноименных электродов четырех, диодов с мостовым переключателем на блок 19 сравнейи:я. В.точке соединения одйоименных электродов четырех диодов с . мостовым перек;шчатёлем формируется напря :{ение, форма которого представляет собой дэух1юлу{1@риодное выпрямленное напряяюкие с{шусо1Ц|альной фор- . мы. Безразрывность кривой тока и ншгряжения оОееяечивается без какойлибо .фильтрации. Аяшлитуда и частота этого напряжения задаются- генератором 18. Напряжение синусоидальной.формы от задающего геяергггора 18 подается такяю на вход нуяь ч рган$1 21,-который имеет четп1фе соединенные с управлш0щими E€ifi«ttiB$MOcTqBoro переключателя, и a& nS4ttsaei переключение транз{« ТСфО9 мостового переклиэчателя такю образом что в кажтлЛ полуперкшя сжаэыажотся включенными транзисторы 13у 16. либо 14, 15, а напряжеиие а нагрузке 17 имеет в этом случае синусокдальную форму (фиг. 3) . Изобретение позволяет получить на нагрузке напряжение синусоидальной формы с малым коэффициентом нелинейных искажений в широком диапазоне регулирования частоты и амплитуда этого напряжения при относительной простоте реализации и без применения фильтров. Формула изобретения Полупроводниковый преобразователь напряжения л. содержащий три ключа, мос товой .переключатель напряжения, одна из диагоналей которого подключена к выходным выводам, о т л ич а ю и и с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты и амплитуды выходного напряжения, в него введены четыре диода, четвертый ключ, четыре дросселя, задакяций refHeратор, нуль-орган, блок сравнения и модулятор при этом одноименные электроды четырех диодов подключены к одному из зажимов другой диагонали мостового переключателя и одному из вхощоа блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход - с входом модулятора, четыре выхода которого подключены к входам ключей, первые выходные клеммы которых соединены с одной из клемм источника напряжения, а торые - с другими одноименными электродами четырех диодов и первыми .зажимами четырех дросселей, вторые зажимы которых соединены с другой клеммой источника напряжения и вторым зажимом этой же диагонали мостового переключателя, к управляющим входам которого подключены выходы нуль-органа, вход которого соединен с выходом задаюи1его генератора. Источники информации, принятые во внигдание при экспертизе 1.Малышков Г.М. и Соловьев И.Н. Однофазные инверторы в классе Д. Кн. Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю.И. .Конева, М., Советское радио, 1976, вып. 8, с. 129-131. 2.Там же, с. 136. 3.Авторское свидетельство СССР 576646, кл. Н 02 М 7/51S, 1977. 4.Авторское свидетельство СССР №316162, кл. Н 02 М 7/48, 1973.