Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для преобразования напряжения источника питания, имеющего отпайки, например, аккумуляторной батареи, батареи топливных элементов и т.п.
По основному авт.св. № 892610 известен преобразователь f| , который содержит дополнительные преобразовательные ячейки, подключеннные параллельно источнику питания и нагрузке, «причем вторичные обмотки силовых трансформаторов образуют суммирующую цепь, присоединенную через пары прерывателей к отпайкам первичного источника питания и включенную последовательно с на грузкой. Отношения напряжений подуровней первичного источника питания выбраны в соответствии с рядом арифметической прогрессии, например
1,2,3,... (m-1),m (1 ) где m - число отпаек источника питания (число подуровней).
Общее число уровней при условии .(1) и равномерном шаге квантования определяется в известном преобразователе по формуле
(с()+т,
(dSMl.l
(3)
где число уровней напряжений на выходных зажимах суммирующей
10 цепи, получаемых путем ввода и вывода напряжений обмоток суммирующей цепи при всех возможных сочетаниях.их согласного и встречного включений между собой и при всех
15 возможных сочетаниях одновременно вводимых обмоток на различные уровни; ,
п - общее число дополнительных уровней напряжений;
20
S - общее число подуровней в пределах каждого дополнительного уровня напряжения;
d - исло, характеризующее возможность одновременного вво25да в выходную цепь дополнительных уровней и подуровней напряжений согласно и (или) встречно между собой в любых возможных сочетаниях и прини10мающее значения 0,1,2; Z число, характеризующее возможность ввода в выходную цепь дополнительных уровней напряжения при выведенном основном уровне напряжения и принимающее значения 0,1; . р - число, характеризующее возможность ввода в выходную цепь дополнительных, уровней напряжений встречно или согласно, либо встречно и согласрно с каждым из m подуровней основного уровня напряже.ний и принимающее значения 0,1,2. Число f характеризует возможность вывода из выходной цепи одного или нескольких любых дополнительных уров ней напряжений питания при любых BO3 можйых сочетаниях одновременно выводимых уровней напряжений и принимает значения 0,1.. Однако в известном преобразователе при ограниченном числе обмоток су мирующей цепи, точность получения вы ходного напряжения ограничена числом состояний преобразовательной -ячейки . Это объясняется тем, что число устой чивых состояний ячейки задано только параметрами самой ячейки, .а именно п раметрами d,S,f. При этом S определяется числом отпаек на обмотках выходных трансформаторов преббразбв.ательных ячеек. Таким образом, число подуровней ячейки равно числу отпаек на обмотках трансформатора, которые для. реализации срответствующего подуровня снабжаются управляемыми ключа ми. Шаг квантования связан с общим числом уровней соотношением йо . Н п где - верхний предел выходного напряжения. Кроме того, увеличена масса силовых трансформаторов. Цель изобретения - повьшение точности получения заданной величины и формы выходного напряжения при огран ченном числе преобразовательных яче ек, а также уменьшение массы. Поставленная цель достигается тем что преобразователь, содержащий преобразовательные ячейки и суммирующую цепь, связаннун) через переключатели с отпайками первичного источника пит ния , снабжен дополнительными парами ключей, которые соединяют обмотку ка дого столового трансформатора с отпайками первичного источника питания На чертеже дана схема преобразова теля напряжения. Преобразователь содержит суммирую щую цепь 1 с последовательно соедине,нными обмотками 2 -и 3 силовых тран форматоров 4 и 5, связанных с вспомогательными преобразовательными ячейками б и 7, которые присоединены параллельно источнику питаний. Об мотки 2 и 3, образующие суммирующую цепь, присоединены к отпайкам источника питания с помощью ключей 8 и 9, 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15. Преобразовательные ячейки б и 7 выполнены на основных 16 и17 и дополнительных 18 и 19, 20 и 21 ключах, которые присоединены к обмоткам 22 и 23 транс- . форматоров 4 и 5 и к отпайкам источника, питания. Ключ 24 предназначен для шунтирования обмоток 22 и 23. Возможность (1) вывода из суммирующей цепи одной или нескольких любых обмоток при любых возможных сочетаниях одновременно выводимых обмоток осуществляется периодическим отпиранием ключа 24 при запертых остальных ключах 16-24. Возможность ) согласного или встречного включения обмоток суммирующей цепи при различных числах одновременно вводимых обмоток обеспечивается одновременным переводом вводимых обмоток только в режим ввода или только в режим отдачи энергии. Возможность () согласного или встречного включения обмоток суммирующей цепи в различных сочетаниях при различных числах одновремен- но вводимых обмоток осуществляется переводом некоторых иЭ них в режим отдачи энергии, а других - в режим приема энергии при любых возможных сочетаниях. Ввод и вывод энергии из суммирующей цепи осуществляют при периодическом переключении одной из пар ключей 8-9,10-11, 12-13, 14-15 и выключенных остальных. Так, при периодическом переключении ключей 8-9 ключи 10-15 выключены ввод энергии в суммирующую цепь производят по циклу (8-20)(9-21) на первой ступени первичного источника питания, по циклу (8-18)-(9-19) - на второй ступени и по циклу (8-16) -(9-17) - на, третьей ступени. Отдача энергии из суммррующей цепи производится . по циклу (8-21)-{9-20) яа первой ступени, (8-19)- (9-18) - на второй ступени и по циклу (8-17)- (9-16) на третьей ступени. Возможность ввода выходного напряжения суммирующей цепи в цепь нагрузки при выведенном напряжении источника питания осуществляется ключами 14-15. Ввод выходного напряжения суммирующей цепи в выходную цепь осуществляется при периодической, работе одной иэ пар ключей 8-19, 10-11, 12-13 при выключенных остальных ключах и выключенной паре ключей 14-15. Число р принимается равным единице, если напряжения суммирующей цепи вводятся только встречно или только согласно с напряжением первичного .источника. Если же напряже ния суммирующей цепи вводятся согласно и встречно с напряжением питания, то . При наличии дополнительных пар ключей общее число уровней выходного напряжения увеличивается и определяется по формуле й йс(I+mp)+m При 1 в известном преобразо вателе можно получить ,..(e.p)15;ji:i., С а в предлагаемом ,„ NldmSH)c 2 iS+№p),, d уровней выходного напряжения, при этом если шаг квантования равномерен во всем диапазоне и равен 1, то общее число уровней квантования равно р п H,-ie.mp)fe|:Ml,n,, (д) где S - число отпаек на обмотках трансформатора преобразов тельной ячейки, которое с зано с числом подуровней ячейки соотношением S Пl -S-1(10) Из анализа соотношений (1-10) можно сделать вывод, что комбиниро нием вводимых и выводимых уровней и подуровней напряжений, получаемых с помощью управляемых ключей и напряжений основного источника напряжения и преобразовательных ячее имеющих различные отпайки, можно п лучить существенно большее число п уровней в пределах каждой ячейки. очередное подключение преобразовательных ячеек к отпайкам первичног источника эквивалентно введению ст пеней силовых трансформаторов, т.е увеличение числа ступеней первично источника питания, так же, как и у личение числа ступеней трансформат ров, приводит к увеличению числа п уровней . Если число ячеек большое , то упрощается конструкция преобраз теля при наличии источника питания с отпайками. При заданном числе яч ек увеличивается число реализуемых уровней выходного-напряжения. Возм ны различные варианты исполнения преобразователя . Возможно равномерное увеличение шага квантования выходного напряжения от интервала к интервалу с максимальным числом уровней, малый шаг квантования при низких выходных напряжениях с увеличением шага квантования по мере увеличения выходного напряжения, что достигается подключением ко всем отпайкам выходного напряжения не только первой ступени.трансформатора, но и последующих. Возможно равномерное квантование выходного напряжения во всем диапазоне , что достигается подключением только первой ступени обмотки трансформатора к отпайкам первичного источника питания, а все последующие ступени подключают к одной из отпаек (например, к отпайке с максимальным уровнем при низких напряжениях ) . Можно ограничиться одной ступенью, при том напряжение на обмотках тра ;сфорМаторов при выбирают в соответствии с рядом геометрической прогресU; и,S.(dm+i) Например, при , , , , , общее число уровней выходного напряжения, вычислен1-;ых по формулам (5-9),в известном устройстве равно 31, а в предлагаемом 171, т.е. увеличилось в 5,5 раз. Другими словами, шаг квантования в предлагаемом устройстве уменьшается в 5,5 раз, по сравнению с известным, а точность получения выходного напряжения увеличивается без введения дополнительных преобразовательных ячеек. При этом масса силовьх трансформаторов , а также масса вспомогательных преобразовательных ячеек снижается в значительной степени, и практически вся, сосредоточена в первом силовом трансформаторе (в пар-вой преобразовательной ячейке), что в .свою очередь позволяет умен&1ить массу преобразователя. В приведенном выше примере отношения масс трансформаторов 4 и 5 (фиг.2) равны 1 и 7 (в известном 1 и 3) при условии постоянства токов нагрузки. Можно не только повысить точность получения выходного напряжения, но в ряде практических случаев уменьшить число преобразовательных ячеек до двух. При заданном числе уровней выходного напряжения число преобразовательных ячеек в предлагаемом преобразователе определяется по формуле . dlg-m)- (П) Число же преобразовательных ячеек в известном устройстве при том Же
числе уровней выходного напряжения и других равных условиях сравнения, определяется из
(12)
2() ,. .
Например, при число преобразо вательных ячеек может быть уменьшено вдвое.
Т&ким образом, в предлагаемом преобразователе повышается точность получения выходного напряжения при ограниченном числе преобразовательных ячеек, уменьшается число ячеек и суммарная масса трансформаторов, креме того, расширяются функциональ «ае возможности.
Формула изобретения .
Регулируемый преобразователь напряжения по авт.св. 892610; отличающийся тем, что, с целью повышения точности получения за{цанной величины и формы выходного напряжения и уменьшения массы, дополнительные входные силовые выводы, предназначенные для подключения их к отпайкам первичного источника питания, через дополнительно введенные управляемые ключи соединены с концами первичной обмотки каждого силового трансформатора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Д. Авторское свидетельство СССР 892610, кл. Н 02 М-3/10, 19.12.77.
