Способ преобразования постоянногоНАпРяжЕНия B КВАзиСиНуСОидАльНОЕ Советский патент 1981 года по МПК H02M7/48 H02M7/515 

(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ ментов и узлов устройства и масса устройства по сравнению с тем спосо бом, когда осуществляется. :;у: 4мирование коллинеарных векторов. Цель изобретения - улучшение мас согабаритных показателей устройства реализующего способ при получении выходного напряжения высокого ка чества. Это достигается тем, что согласно способу преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное путем получения п идентичных по форме переменных напряжений, сдв нутых относительно друг друга на.фи сированный угол, и последующего их суммирования, постоянное напряжение преобразуют в высокочастотное с частотой, кратной частоте указанного квазисинусоидального напряжения, затем осуществляют его амплитудноимпульсную модуляцию и выделение посредством демодуляции напряжения многоступенчатой формы с равномерны ми- интервалами квантования ег9 уров ней, причем угол сдвига фаз между двумя смежными многоступенчатыми напряжениями выбирают равным где длительность интервалов квантования уровней многоступенчатого напряжения. На фиг.1 изображена блок-схема преобразователя, реализующего предлагаемый способ (вариант); на фиг,2 временные диаграммы, поясняющие при цип работы преобразователя; на фиг.З - упрощенная модификация преобразователя (вариант). Принцип формирования управляющих сигналов ключей однофазного.ин вертора и коммутатора при формировании кривых выходного напряжения по предлагаемому способу посредство преобразователя (фиг.1) поясняется временнЕлми диаграммами на фиг.З, где и„-, . сигналы управле ния, подаваемые на управляющие входы ключей однофазного инвертора ; и - высокочастотное напряжение на пе вичной обмотке трансформатора; ч . .-Uj - сигналы управления, подаваемые на управляющие входы ключей ком мутатора; многое тупё нчатые напряжения выход ной частоты, сдвинутые относи тельно друг друг на угол V3; выходное напряжение преобразо вателя. Способ осуществляется следующим образом. Постоянное напряжение преобразуют в высокочастотное напряжение U-fp (фиг, 26) с частотой, кратной частоте выходного напряжения преобразователя Uf (фиг.. 2д). Далее осуществляют амплитудно-импульсную модуляцию высокочастотного переменного напряжения U и выделение, например трех () напряу ений многоступенчатой формы и ( число ступеней для примера выбирают тоже равным трем, см.. фиг.2г) с разновременными интервалами квантования (t) его уровней,i ш Сдвигая напряжения Uf,-U относительно друг друга на угол ,/3 и суммируя эти три напряжения, на выходе преобразователя формируют, квазисинусоидальное напряжение Оц (фиг.2д) с улучшенным гармоническим составом. При этом следует отметить, что величина фазового сдвига- между двумя смежными многоступенчатыми напряжениями определяется числом п суммируемых напряжений и равна t.tn/H. Увеличивая рабочуго частоту преобразования т.е. частоту напряжения UTP (фиг,26), можно существенно улучшить массогабаритные показатели устройства, реализующего способ. В случаях получения повышенных выходных мощностей при ограниченных возможностях элзментной базы рационапьным может быть расчленение преобразователя на п параллельных каналов с последовательным соединением их выходов (фиг.1). Преобразователь (фиг,1) содержит три идентичных параллельных канала. Каждый канал включает в себя однофазный мостовой инвертор 1 с четырьмя . ключами 2-5, образующими две его стойки. Инвертор 1 нагружен на первичную обмотку согласующего трансформатора 7, ЕГО вторичная обмотка одной из .своих отпаек 8 непосредственно, а другими отпайками 914 через ключи 15-20 коммутатора 21 соединена с выходными выводами канала.. Выходы всех трех каналов соединены последовательно. За счет сдвига на соответствующие фиксированные фазовые углы выходных напряжений каналов можно получить существенно меньшие искажения реаультирующего выходного напряжения преобразователя по сравнению с искажениями выходного напряжения любого из каналов. Влок-схема (фиг.1) содержит такт же однофазные инверторы 22 и 23, согласующие высокочастотные трансформаторы 24 и 25, коммутаторы 26 и 27, фазосмещающёе устройство 28 и системы 29-31 управления каналов. Фазосмещающее устройство 28 обеспечивает фазовый сдвиг выходных напряжений UH ц каналов. Системы 29-31 управления каналов формируют сигналы управления ключами однофазных инверторов и коммутаторо Принцип формирования управляющих сигналов преобразователя, показанно го на фиг.1, поясняется, на примере формирования напряжения uj (фиг.2а в) . Каждый интервал квантования ( уровней выходного напряжения и канала разбивают, для примера на шест подинтервалов. На подинтервалах , tj-t, и t.-tg- Формируют отпирающие импульсы для .ключей 2,5 од нофазного инвертора 1 и ключа 18 коммутатора 21 а на подинтервалах , tg.- формируют ОТПИ рающие импульсы для ключей 3,4 однофазного . инвертора i и ключа 18 коммутатора 21. При этом в первичной обмотке 6 трансфбрматора 7 формируют переменное напряжение U , на выходе канала формируют последовател ность прямоугольных импульсов, предст1авряющих первую ступень выходного напряжения uj . канала-. Формирова ние напряжений U, г нs выходе вт рого и третьего каналов осуществляют аналогично. . . Предлагаемый способ может, быть реализован различными устройствами, имеющими и иную структуру. Например в преобразователе, блок схема которого приведена на фиг.3, преобразова ние постоя.ннрго Нч1пряжения в высокочастотное переменное происходит в одном канале с последующей модуляцие и демодуляцией этого переменного нап ряжения в п параллельных каналах. Предлагаемый способ позволяет существенно улучшить массогабаритные показатели устройства в целом, в первую очередь за счет повышенная частоты преобразования. Так в рассматриваемом диапазоне частот до 10 кГц применение сердечников из пермалоя позволяет уменьшить массу трансформатора в три-четыре раза. Пр этом общая масса устройства уменьшается на 30-40%. . Уменьшение установленной мощности происходиттакже за счет того, что по предлагаемому способу осущесталяется геометрическое суммирование секторов сфазовыми сдвигами между ними существенно меньшими, чем в известйом устройстве з. Формула изобретени-я Способ преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное путем получения п идентичных по форме переменных напряжений, сдвинутых относительно друг друга на фиксированный угол, и последующего их суммирования, отличающийся |тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей устройства, реализующего способ, для получения каждого из указанных переменных напряжений постоянное напряжение преобразуют в высокочастотное с частотой, кратной частоте указанного квазисинусоидальногб напряжения, затем осуществляют его амплит.удно-импульсную модуляцию и выделение посредством демодуляции напряжения многоступенчатой формы с равновременными интер- валами квантования его.уровней, причем угол сдвига между двумя смежными многоступенчатыми напряжениями выбирают равным , где длительность интервалов квантования уровней многоступенчатого напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Константинов В.Г. Многофазные преобразователи на транзисторах. М., Энергия, 1972, с.96. 2.Чиженко И.М. и др. Основы преобразовательной техники г N., Высшая кола, 1974, с. 430. 3.Руденко B.C. и др. Разработка и исследование тиристорного преобразователя частоты с улучшенной формой выходного напряжения.-Сб. Современные задачи преобразовательной техники , ч.4-Киев: Наукова думка, 1975, с.126-135.

fo k

б Vrp,

V,8

%

% ViO Utf

836739