Стабилизированный преобразователь напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/44 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электро-; питания различного рода потребителей переменным напряжением заданной формы и частоты. Известен стабилизированный преобра зователь напряжения, в котором стабилизация исходного напряжения осуществляется путем включения между первичным источником и нагрузкой управляемого нелинейного колебательного контура, состоящего из линейных дросселей, конденсатора и встречно-параллель но включенных тиристоров, при этом с выходных клемм преобразователя заведена обратная связь, управляющая фазой включения тиристоров 1. Недостатками такого устройства являются искажение формы выходного напряжения и увеличение входного реактив ного тока по входу нелинейного колеба тельного контура при реактивном харак тере нагрузки.Причем чем больше реактивная .составляющая нагрузки,тем боль ше проявляются эти нежелательные явления.Это объясняется тем,что реактивная составляющая нагрузки расстраивает нелинейный колебательный контур и нарушает оптимальный режим его работы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизированный преобразователь напряжения , который содержит последовательно соединенные инвертор, нелинейный колебательный контур, состоящий из линейных дросселей, конденсатора, трансформатора и встречно-параллельно включенных тиристоров с блоком управления тиристорами, реверсивный выпрямитель с подключенными к нему выходами электронных ключей, фильтр нижних частот и модулятор, подключенный первым выходом к входу блока управления тиристорами и к входу блока широтно-импульсной модуляции, соединенного через блок управления инвертором с инвентором, а вторым выходомс управляющими входами электронных ключей 2. .Недостатком такого стабилизатора является то, что он не обеспечивает получение заданной формы выходного напряжения на реактивной нагрузке. Цель изобретения - улучшение формы выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий последовательно соединенные инвертор. нелинейный колебательный контур, сос тоящий из линейных дросселей, конденсатора, трансформатора и встречно параллельно включенных тиристоров с блоком управления тиристорами, реверсивный выпрямитель с подключенными к нему выходами электронных ключей, фильтр нижних частот и модулято подключенный первым выходом к входу блока управления тиристорами и к вхо ду блока широтно-импульсной модуляции , соединенного через блок управления инвертором с инвертором,введены пороговый элемен.т,дополнительный электронный ключ,датчик тока и элект ронный коммутатор,причем последовательно соединенные электронный комму татор и датчик тока подключены парал лельно выходу устройства,а второй вы ход модулятора соединен с iпервым вхо дом порогового элемента и входом дополнительного электронного ключа,вых дом соединенного с управляющими входами электронных ключей, выход порог вого элемента соединен со входом дополнительного электронного ключа и управляющим входом электронного коммутатора, а датчик тока - со вторым входом порогового элемента. На чертеже представлена блок-схе ма стабилизированного преобразовател напряжения. Преобразователь содержи - инвертор 1, выходом подключенный ко входу нелинейного колебательного контура Нелинейный колебательный контур 2 со держит линейные дроссели 3 и 4, кон денсатор 5, выходной трансформатор тиристоры 7 и 8 .Выход трансформатора б соединен со вхрдом реверсивного выпрямителя 9 на тиристорах 10 - 13 , которые подключены управляющими электродами .к выходам электронных ключей 14-17. Выход.реверси ного выпрямителя 9 подключен к филь ру 18 нижних частот, параллельно вы ходу стабилизированного преобразова теля подключены последовательно сое диненные электронный коммутатор 19 (СИММИстор) и датчик 20 тока. Первы выход модулятора 21 подключен ко ; входу блока 22 управления тиристора ми и ко входу блока 23 ши-ротно-импульсной модуляции . Выход блока 23 соединен через блок 24 управления инвертором с инвертором 1. Второй выход модулятора 21 соединен с первым входом порогового элемента 25 и- входом дополнительног электронного ключа 26, выходом соединенного с управляющими входами эл тронных ключей 14-17. Выход порогового элемента 25 соединен со входом дополнительного элек-тронного ключа 26 и управляющим входом.электронног коммутатора 19; которым может быть, например,СИММИстор.Второй вход.порогового элемента соединён с датчиком 20 тока. Устройство работает следующим образом . Инвертор 1 преобразует постоянное напряжение, поступающее на его вход, в высокочастотное напряжение прямоугольной формы, которое поступает на вход нелинейного колебательного контура 2. Нелинейный колебательный контур 2 преобразует напряжение,генерируемое инвертором 1, в напряжение той же частоты, но по форме близкой к синусоидальной. Амплитуда этоГо напряжения можетизменяться в зависимости от фазы включения тиристоров 7 и 8, входящих в нелинейный колебательный контур 2. Одновременно модут лятор 21 генерирует низкочастотное напряжение заданной формы и частоты. При этом на первом выходе модулятора 21 формируется напряжение заданной формы и удвоенной частоты, которое управляет через блок 22 управления тиристорами фазой включения тиристоров нелинейного колебательного контура 2. В результате этого огибающая амплитуд высокочастотного напряжения на выходе нелинейного колебательного контура 2 повторяет форму и частоту напряжения с выхода модулятора. Кроме этого, напряжение с выхода модулятора 21 через блок 23 широтно-импульсной модуляции и блок 24 управления инвертором управляет шириной импульсов прямоугольного высокочастотного напряжения на выходе инвертора 1. При этом регулирование осуществляется так, что при увеличении амплитуды высокочастотного напряжения на выходе нелинейного колебательного контура 2 за счет управления фазой включения тиристоров 7 и 8 увеличивается напряжение на выходе инвертора 1 и, наоборот, при уменьше- . НИИ амплитуды высокочастотного напряжения на выходе нелинейного колебательного контура 2 за счёт управления фазой включения тиристоров 7 и 8 уменьшается напряжение на выходе инвертора 1. Такой закон регулирования выходного напряжения на выходе инвертора 1 обеспечивает оптимальный режим работы нелинейного колебательного контура 2 и позволяет изменять амплитуду высокочастотного напряжения на его выходе от максимального значения до значения, близкого к нулевому. Высокочастотное напряжение, прЬмолулированное по амплитуде напряжением заданной формы, с выхода трансформатора б поступает на вход реверсивного выпрямителя 9. Одновременно с выхода модулятора 21 напряжение через дополнительный электронный ключ 26 и соответствующие электронные ключи 14-17 управляет работой тиристоров 10-13 реверсивного выпрямителя 9, таким образом, чтобы на выходе огибающая выпрямленного высокочастотного напряжения, промодулированного

по амплитуде, имела бы заданную частоту и .форму выходного напряжения. Это напряжение поступает на фильтр 18 нижних частот, кото1 ый выделяет низкочастотную составляющую напряжения и которая поступает на выход стабилизированного преобразователя напряжения.

В момент, когда на выходе модулятора 21,соединенного с пороговым устройством 25, напряжение проходит через минимальное значение, что соответствует прохождению низкочастотного выходного напряжения черезнулевое значение, на выходе порогового элемента образуется управляющий импульс, который поступает на вход дополнительного электронного ключа 26 и вход электронного коммутатора 19 ( здесь управляющий электрод симмистора). Это вызывает выключение дополнительного электронного ключа 26 и включение электронного коммутатора 19. Это, в свою очередь, приводит к тому,что сигнал не поступает на входы электронных ключей 14-17 и реверсивный выпрямитель 9 на тиристорах 10-13 включается. Реактивная энергия, запасенная В нагрузке, к этому моменту начинает протекать по замкнутому контуру: нагрузка - электронный коммутатор 19 датчик тока. Как только ток нагрузки достигнет нулевого значения, что соответствует практически полной отдаче реактивной энергии в нагрузку,электронный коммутатор выключается и на втором входе порогового элемента 25, соединенного с датчиком тока, напряжение становится равным нулю. Это приводит к тому, что на выходе порогового элемента 25 устанавливается потенциал, включающий дополнительный ключ 26 и реверсивный выпрямитель 9. Дальнейшая работа реверсивного выпрямителя 9 в течение следующего прлупериода аналогична работе рассмотренной выше. Выключение реверсивного выпрямителя 9 и включение электронного коммутатора 19 происходит в каждый полупериод выходного низкочастотного напряжения, когда оно проходит через нулевое значение. В остальное время работа стабилизированного преобразователя аналогична работе,-рассмотренной выше. Таким образом, не происходит запас реактивной мощности в нагрузке от периода .к периоду, поэтому тиристоры 10;-13 реверсивного выпрямителя 9 не запираются на длительное время, определяемое постоянной времени нахрузки. Следовательно, форма выходного напряжения будет близко повторять форму напряжения, генерируемого модулятором напряжения. Предлагаемое устройство позволяет формировать на реактивной нагрузке выходное напряжение,особенно эффективна работа его на нагрузку типа последовательного соединения индуктивности и резистора. В этом случае вся запасенная реактивная энергия в нагрузке расходуется в активной составляющей нагрузки.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь напряжения,.содержащий поепедовательно соединенные инвертор, нелинейный колебательный контур, состоящий из линейных дросселей, конденсатора, трансформатора и встречно-параллельно включенных тири сторов с блоком управления тиристорами, реверсивный выпрямитель с подключенными к нему выходами электронных .ключей, фильтр нижних частот и мо 1улятор, подключенный первым выходом к входу блока управления тиристорами и к входу блока широтно-импульсной модуляции, соединенного через блок управления инвертором с инвертором, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения, в него введены пороговый элемент дополнительный электронный ключ, датчик тока и электронный коммутатор, причем последовательно соединенные электронный коммутатор и датчик тока подключены параллельно выходу преобразователя, а второй выход модулятора соединен с первым входом порогового элемента и входом дополнительного электронного ключа, выходом соединенного с управляющими входами электронных ключей, выход nojaofOBoro элемента соединен со входом дополни-) тельного электронного ключа и управляющим входом электронного коммутатора, а датчик тока - со вторым входом порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3435248, кл.307-46, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 263S337/24-07,

кл. G 05 F 1/14,30.06.77.