Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 H02M1/12 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания для формирования квазисинусоидального напряжения ..

Известен преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное, содержащий первичный инвертор повьппенной частоты с выходным трансформатором, отпайки вторичной обмотки которого через ключи, переменного тока подсоединены к вторичному инвертору, работающему на выходной частоте преобразователя ij.

Недостатком известного преобразователя является большое количество используемых ключевых элементов и тройное преобразование электроэнер,гии при формировании напряжения.

Известны также преобразователи постоянного напряжения в ступенчатое переменное, содержащие инвертор, трансформатор, «вторичная об(Мотка которого выполнена с отпайка1ми, выходной коммутатор на управляемых ключах r2jH tSJ .

Недостаток известных преобразователей - сложность построения силовой части из-за большого количества используемь1х силовых управляемых ключей в коммутаторе.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пре10образователь постоянного напряжеиия в ступенчатое переменное, содержащий однофазный инвертор повьшенной частоты с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого имеет от-

15 пайки, одна из которых образует один выходной вывод преобразователя, а остальные через ключи переменного то- ка объединены, образуя второй выходной вывод преобразователяГ43.

20

Недостаток известного преобразователя - сложность построения его силовой части, обусловленная большим количеством ключей переменного 3 тока, включенных на выходе трансформатора, Цель изобретения - упрощение устройства и повьшение надежности преобразователя. Поставленная цель достигается тем что в преобразователе постоянного .напряжения в «ступенчатое переменное, с промежуточным звеном высокой часто ты, содержащем однофазный инвертор с выходным трансформатором, вторична обмотка которого выполнена с отпайка ми, образукмцими вместе с двумя концами этой обмотки вьпсодные выводы трансформатора, отпайки прдсоединень1 к одним силовым концам ключей переменного тока,другие силовые концы .упомянутых ключей переменного тока объединены в две точки,образующие вы ходные выводы преобразователя,а секции вторичной обмотки трансформатора разделены на группу из К секций подключаемуюк первому выходному выводу и группу из секций,подключаему ко второму выходному выводу преобраз пу из М-К-1 секций, подключаемую ко второму выходному выводу преобразователя, при этом секции одной группы соединенные между собой согласно включены встречно с другими секциями соединенными медду собой также согласно. На фиг, 1 приведена предлагаемая схема преобразователя; на фиг. 2 временные диаграммы, объясняющие работу преобразователя. Преобразователь содержит однофаз, .ный инвертор 1, выходной трансформатор 2, вторичная обмотка которого имеет секции 1-5, М, ключи 6-9, п-1, п, переменного тока, нагрузку 10. Секция 5 включена встречно с остальными секциями. Преобразователь работает следующим образом. Однофазный инвертор 1 преобразует постоянное напряжение в переменное прямоугольной формы, частота которого равна , где fuuft частота выходного напряжения инвертора; вых выходного напряжения преобразователя; N число уровней на четверти периода выходного напряжения преобразователя. 5 . 4 Форма выходного напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 2 показана на фиг, 2 а. Для примера рассмотрим работу преобразователя применительно к формированию кривой выходного напряжения с четырьмя уровняйи на четверти периода выход-, ного напряжения. При этом первая группа секций обмотки содержит одну секцию 5, т.е. , а всего вторичная обмотка разделена на три секции, т.е. . Соотношение витков секций 5,3 и 4 вторичной обмотки трансформатора 2 в этом случае равно Wj-: Wj: W, 5:1:2. Единичный, уровень напряжения Е формируется при помощи ключей 7 и 8, подключающих секцию 3 вторичной обмотки трансформатора 2 к нагрузке 10. При смене поляр ности напряжения на обмотке трансформатора отключаются ключи 7 и 8 и происходит включение ключей 6 и 9. К Ьагрузке 10 прикладывается разность напряжений секций 3-5 трансформатора 2 5Е-(Е+2Е) и происходит формирование второго уровня (2EJ выходно- го напряжения (фиг. 2 б). Третий уровень (ЗЕ) выходного напряжения формируется при подключении секций А и 5 вторичной обмотки трансформатора 2 к нагрузке 10 (1Е+2Е ЗЕ) при помощи ключей 7 и 9. Подключение секций 3 и 5 вторичной обмотки транс4 орматора 2 к нагрузке 10 посредством ключей 6 и 8 позволяет сформировать четвертый;- уровень напряжения с амплитудой, равной разности напряжений на секциях 5 и 3 вторичной обмотки трансформатора 2. Подключая секции трансформатора 2 к нагрузке 10 в обратной последовательности по алгоритму работы ключей (фиг. 2 в), получаем уровни напряжения ЗЁ, 2Е, Е и таким образом формируем 1/2 периода кривой выходного напряжения (фиг. 2 б). Аналогично происходит формирование второй полуволны выходного напряжения преобразователя. Предлагаемый преобразователь позволяет более эффективно использовать ключи переменного тока. Так для формирования N уровней выходного напряжения необходимое число ключей S переменного тока определяется из выражения . S -5 в то время как в известном преобразо вателе S N.

Предлагаемый преобразователь выгодно отличается и по максимальному обратному напряжению, прикладьгеаемому к ключам переменного TOKaUjjo g E (.N+1) для данного преобразователя, по сравнению со схемой известного преобразователя оув E(2N-l).

Таким образом, незначительное изменение схемы преобразователя позволяет упростить его силовую цепь, особенно при формировании большого числа уровней в кривой выходного напряжения преобразователя, а также снизить приложенное к ключам напряжение, т.е. повысить надежность преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное с промежуточным звеном повышенной частоты;, содержащий однофазный инвертор с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого посредством отводов разделена на М секций, .выводы кото-; рых связаны с выходными выводами преобразователя через ключи переменного тока, отличающийся тем.

что, с целью упрощения и повышения надежности, первая группа из указанmix секций, расположенных со стороны одного крайнего вьшода вторичной

обмотки, через К+1 ключей соединена с одним выходньм выводом преобразо- . вателя, а вторая группа из М-К-1 секций, расположенных со стороны другого крайнего вывода вторичной обмотки,

соединена через М-К ключей с другим выходным выводом преобразователя, причем секции одной из групп, соединенные между собой согласно, включены встречно по отношению к другим :

секциям, срединеним между собой также согласно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Повьшение эффективности устройств преобразовательной техники.

Киев, 1976, с. 27, рис. 3.

2.Патент Англии № 900702, кл. 38(2), 1960.

3.Авторское свидетельство СССР № 688970, кл. Н 02 М 7/48, 1979.

4.Преобразование параметров электрической энергии. Киев, 1975, с. 220223.

- 0

п

11}

8

7 6 7 б r б 7 7 б 7 67 9 9 99 386 e 9 65 III 67 f 3 Ь 6 S S