Способ преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК H02M7/00 

(54)

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В РЯД ПОСТОЯННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротех-, нике и может быть использовано-в устройствах автоматики, связи и электротехники, требующих ряда независимых постоянных напряжений.

Известен способ преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений, заключающийся в умножении мгновенного значения переменного напряжения на заданные величины (коэффициенты трансформации трансформатора), выделение их модулей (с помощью выпрямителей) с последующим выделением их постоянных составляющих (с помощью L, С-фильтров) и формирования жесткой выходной характеристики преобразования (с помощью непрерывных или импульсных регуляторов) 1 .

Однако такой состав и последова- тетхьность операций приводит, к необходимости проведения операции выделения постоянной составляющей для каждого из выходов, число которых в современных системах питания радиотехнической

аппаратлэы достигает нескольких десятков и более. Наличие индивидуальных U С-фильтров для каждого из постоянных напряжений ухудшает удельные энергетические характеристики преобразования и уменьщает жесткость его выходной характеристики. Применяемые для увеличения жесткости выходной характеристики индивидуальные регуляторы еще более ухудщают удельные энергетические ха10рактеристики и увеличивают помехоизлучение (импульсные регуляторы).

Наиболее близким к предлагаемому является способ, заключающийся в цент15рализованной модуляции (по длительности) каждого полупериода исходного переменного напряжения (с помощью управляемых ключей), умножении модулированного напряжения на заданные мно20жители (с помощью трансформатора), выделении модулей этих напряжений с последующим выделе1шем их посгоянной составляющей. Услройство для осуществления способа содержит управляемые ключи, соединяющие выводы первишой обмотки транс форматора с выводами входного перемен ного напряжения, между которыми включены встре шо-последовательно соединен ные диоды, при этом к каждой вторичной обмотке трансформатора.подключены последовательно соединенные выпрямитель, сглаживаюишй фильтр и нагрузка t2J . Способ позволяет выполнять устройства с несколько улучшенными энергетическими характеристиками благодаря наличию централизованного регулятора, по этой же причине в этих устройствах несколько ниже уроветш помехоизлучения Однако эти характеристик, также и жесткость выходной характеристики, обладают недостатками, связанными с наличием индивидуальных U С-фильтров на выходах, так как операция выделения постоянной составляющей производится после операции выделения модулей, т.е. для каждого из выходов отдельно. Цель.изобретения - увеличение жесткости выходной характеристики и улучщение удельных энергетических характеристик преобразования. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования переменного напряжения в ряд постоя}сны напряжений, включающему в себя операцию умножения мгновенного значения перемешюго напряжения на заданные величины, выделения модулей и постоян составляющих по каждому из этих напряжений, дополнительно осуществляют выделение постоянной составляющей переменного напряжения за полупериод ег частоты, а операции умножения мгновен ного значения переменного напряжения производят после операции выделения постоянной составляющей. Устройство для ос 1цествления спосо ба содержит трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой, а крайние выводы подключены через соответствующие управляемые вен тили к входным выводам, соединенным с катодами неуправляемых вентилей, аноды объединены, w ряд втори ных обмоток, каждая из которых подклю чена к двухлолупериодному выпрямителю выход которого соединен с сглаживающи фильтром, а между средней точкой первичной обмотки трансформатора и общей 24 очкой соединения анодов указанных неправляемых вентилей включен дроссель. На фиг. 1 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие сущность способа; на фиг. 2 - принципиальная схема устройства. Кривая q (фиг. 1) изображает временную диаграмму входного переменного, в данном случае синусоидального, напряжется, кривая б изображает временную диаграмму переменного осредненного напряжения, кривая В изображает временную диаграмму тока через устройство, осуществляющее операцию осреднения, кри- вая г изображает временную диаграмму одного, из ряда выходного постояннонапряжения. Входное переменное напряжение (Jgy (кривая а фиг. 1) осредняют ча каждый полупериод UTO кривая о фиг. 1) такгтм образом, чтобы мгнове1шое значение этого напряжения было рапно среднему значению входного напряжения за полупериод его основной частоты. Далее напряжение трансформируют в ряднапряжений, каждое из которых выпрямляют (кривая 7/ фиг. 1). Поскольку напряжение прямоугольно, с равной амплитудой и длительностью за полупе- риод, то, используя двухполупериодное выпрямление, получают практически постоянное напряжение .с высокочастотными пульсациями, вызва1шыми неидеальностью используемых вентилей и наличием явления несовпаде1шя заднего фронта выпрямленного импульса напряжений одного полутгериода с передним фронтом следующего выпрямляемого импульса. Такая пульсация, имеющая частоту основной гармоники на несколько порядков выше основной частоты прямоугольного напряжения и весьма малую амплитуду, не требует обычно применения индуктивно-емкостных фильтров, а устраняется конденсаторами небольшой емкости. При этом отсутствие в способе операции высококачественной фильтрации входных напряжений и наличие операции осреднения самого входного напряжения приводит к улучшению массогабаритных показателей и к увеличению жесткости выходной характеристики. Операция осреднения входного напряжения за полупериод его частоты требует в реализуемых устройствах элемента, осреднителя, которым может- служить, в простейшем случае, дроссель или дроссельно-конденсаторный фильтр. Приведе1шая величина L, С такого фильтра равна, или даже на несколько процентов больще (из-за потерь в трансформаторе), чем суммарная величина UC для случая включения их на выходах, что компенсируется меньшей (на величину потерь в фильтрах) мощностью трансформатора. Однако массогабаритные показатели и приведенное сопротивление, определяю щее жесткость выходной характеристики устройств, реализующих предлагаемый способ, оказываются в несколько раз лучшими, чем эти показатели в устройствах, реализующих известный способ. На фиг. 2 изображена одна из схемных реализаций предлагаемого способа преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений. Преобразователь (фиг. 2) содержит трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого выполнена со средней точкой, а выводы подключены через управляемы вентили 3 и 4 к входным выводам 5 и 6, которые также соединены с катодами Неуправляемых 7 и 8. К объединенным анодам этих вентилей подключен дроссель 9. Ряд вторичных обмоток 1О и 11 подключен к соответствующему выпрямителю: вторичная обмотка 10 - к выпрямителю 12. Выход выпрямителя 12 связан с сглаживающим .ф1шьтром 13 к выходу которого подключена нагрузка 14. Устройство работает следующим обра зом. При положительной полуволне входного напряжения ток протекает по цепи: входной вывод 5, управляемъ1Й вентиль 3,первичная обмотка 2, дроссель 9, не управляемый вентиль 8, входной вывод 4.Управляемые вентили 3 и 4 открываются Поочередно, в зависимости от полу волнь входного напряжения. Таким образом, через дроссель 9 ток протекает в одном направлении, что поз воляет дросселю осуществлять фильтрацию входного напряжения за каждый полупериод. Это выражается в том, что напряжеттме, прикладываемое к первичной обмотке трансформатора, имеет прямоугольную форму. Благодаря тому, что к первичной обмотке трансформатора прикладывается прямоугольное напряжение, сгланшвающи фильтры 13, можно значительно упрости исключив во многих слл-чаях индуктивнос ти. Это приводит к улучшению массогаб ритных показателей и к упрощению устро ства. 326 Также необходимо отметить достигаемые при этом повышенные удельные энергетические характеристики и утгучшенную выходную характеристику устройства. формула изобретения 1.Способ преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений, включающий в себя операщпо умножения мгновенного значения переменного напряжения на заданные величины, выделение модулей и постоянных составляющих по каждому из этих напряжений, отличающийся тем, что, с целью увеличения жесткости выходкой характеристики и улучшения удельных энергетических характеристик преобразования, дополни- тельно ос тиествляют выделение постоянной составляющей переменного напряжения за полупериод его частоты, а операции ум11ожения мгновенного значения переменного напряжения производят после операции выделения постоянной составляющей. 2.Устройство для преобразования переменного напряжения в ряд постоян- iibix Напряжений, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого выпол- нена со средней точкой, а крайние выводы подключены через соответств тощие управляемые вентили к входным выводам, соедине1шым с катодами неуправляемых вентилей, аноды которых объединены, и ряд вторичных обмоток, каждая из которых подключена к двухполупериодному выпрякоттелю, выход которого соединен со сглалсиваюшнм фильтром, отличающееся тем, что, с целью увелт1чения жесткости выходной характеристики и ул чще1шя удельных энергетических характеристик, между средней точкой первичной обмотки трансформатора и общей ТОЧ1СОЙ соединения анодов указанных неуправляемых вентилей включен дроссель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Горбач А. В. и Гзлякович Г. М. Интегральный гибридный шогоканальный ВИП. - В кн.: Электро шая техника в автоматике. Под. ред. Конева Ю. И., вып. 7. М., Советское радио , 1975, стр. 45-49. 2.Авторское свидетельство СССР .V- 583417, кл. G 05F 1/56, 1977.

r

L

.r

L-V

Г

.«&

12

гГ

11

Фиг. 2.