Способ формирования двухступенчатого напряжения в статическом преобразователе напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M7/48 H02M7/537 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовым преобразователям энергии, и может найти применение в статических преобразователях пойтоянпого напряжения в переменное приближенно синусоидальной форма.

Известен способ формирования двухступенчатого напряжения в статическом преобразователе напряжения, содержащем основную гфеобразовательную ячейку и дополнительную преобразовательную ячейку, выходное напряжение которой имеет частоту, в три раза превышающую частоту выходного напряжения основной преобразоватеяьнсй ячейки, а выходные напряжения обеих ячеек складываются на нагрузке С.

Недостатком этого способа явля- .

ется низкое качество форма выходного напряжения, из которого исключается только третья и кратные ей , гармонические составляющие.

Известен также способ формирования двухступенчатого напряжения, реализованный в устройстве на двух преобразовательных ячейках с выходными трансформаторами, напряжения на которых суммируются друг с другомС23.

Однако известное техническое решение ведет к переразмериванию Ш:1ходных трансформаторов преобразовательных ячеек.

Наиболее близким к предлагаемому является способ формирования двухступенчатого напряжения в статическом преобразователе, содержащем основную ячейку, выполненную на

10 управляемых ключах, соединенных по мостовой схеме, одна диагональ которой подсоединена к входным выводам, а другая - к выходным, накоторых формируют переменное выходное

15 напряжение основной частоты, и дополнительную ячейку, на нескольких гальванически развязанных выходах которой формируют переменное напря2Q жение прямоугольной форма, заключсющийся в том, что измеряют величину и определяют полярность нгшряжегшя на выходах дополнительней ячейки и на силовых электродах упразаляемлх ключей основной ячейки, подключен25ных к одним и тем же выходным выводам, затем суммируют измеренные ндпряжения в одинаковой по отношению друг к другу фазе 3.

Недостаток указанного способа

30 состоит в ненлсоком качестве форма двухступенчатого выходного напряжё ния, так как порядок исключаемых низших наиболее трудно фильтруемых гармонических составляюидих близок к частоте выходного напряжения допо нительной ячейки (при шестикратной частоте напряжения дополнительной ячейки исключаются пятая и седьмая гармонические составляющие}. Цель изобретения - улучшение фор выходного напряжения. Поставленная цель .постигается те что измеряют и определяют полярност напряжения на управляемых ключах ос новной ячейки, подключенных к одним и тем же входным выводам, а указанн суммирование этих напряжений с выход ными напряжениями дополнительной яч ки производят так, чтобы эти напряжения и напряжения на дополнительно ячейке бьвди направлены противополож но друг друГУ; кроме того, формируют дополнительный уровень выходно напряжения, для. чего коммутируют ключи основной ячейки, соединенные с одними и теми же входными выводам одновременно с ключами дополнительной ячейки, в фазе друг с другом, а для изменения знака дополнительно Уровня выходного напряжения меняют на противоположную взаимную фазу коммутации ключей основной ячейки о носительно коммутации ключей дополнительной ячейки. На фиг. 1 показана принципиальна электрическая схема преобразователя в котором ре-ализуется данный способ на фиг. 2 - диаграмма, пояснягацие этот способ. Преобразователь содержит транзис торы 1-4 основной преобразовательной ячейки, зашунтированные возвратными диодами 5-8. Нагрузка 9 подсоединен к диагонали моста, а дополнительная преобразовательная ячейка 10 - к трансформатору 11, первичная обмотка которого включена на ее иаход. На фиг. 2 показашл диаграммы коммутации транзисторов, диаграмма (J напряжения на обмотках трансформатора 11, диаграмма 0 выходного напряжения и аналогичные диаграммы и Ulj для кратного соотношения чйстот напряжений U и 1)9. При одновременно открцтых ключах 1,4 или 2,3, входящих в цепи, соединенные с разными выходными выводами основной ячейки, уровень выходного напряжения изранен напряжению питания и , так как в соответствии с данным способом выходные напряжения дополнительной ячейки суммируются с напряжениями на ключах 1,4 и 2,3 в противофазе относительно друг друга, компенсируя друг друга. Другой, дополнительный, уровень напряжения 1)9 формируется при одновременно открытых ключах 1, 3 или 2 4, входящих в цепи, соединенные с одним и тем же входным выводом основной ячейки, и равен сумме напряжений двух обмоток трансформатора U, включенных последовательно с ключами 1, 3 и 2. 4. Очевидно, что в выходном напряжении может быть получена пауза на нулевом уровне, если она имеется в напряжении 0 . Данный способ может быть реализован при любых перестановках между собой ключа основной ячейки и обмотки трансформатора 11 в пределах одной цепи, соединяющей какой-либо входной вывод основной ячейки с ее выходным выводом, так как результат суммирования не меняется от перестановки между собой слагаемых напряжений. На фиг. 1 показан вариант реализации способа при включении обмоток трансформатора 11 между ключами и входными выводами основной ячейки. Изменение знака дополнительного уровня напряжения UQ происходит при одновременно открытых ключах 1, 3 или 2, 4 двумя путями: либо при перемене знака напряжения U и неизменном состоянии ключей основной ячейки (диаграмма на фиг. 2, точки О , либо при неизменном знаке напряжения U и одновременной коммутации всех ключей основной ячейки, так как при такой коммутации меняется фаза напряжения U на выходных выводах основной ячейки ( диаграмма фиг. 2, точки О иП). При одновременной коммутации в фазе между собой ключей 1 и 3, входящих в цепи, соединенные с одним входным выводом основной ячейки, и в противофазе по отношению в ним ключей 2 и 4, входящих в цепи, соединенные с другкм входным выводом основной ячейки, и при совпадении этих коммутаций с переменной знгака напряжения 1), , т. е. с кo вvIyтaциep ключей дополнительной ячейки, знак ; дополнительного уровня выходного напряжения не меняется, так как одновременно с переменой знака напряжений меняется фаза их подключения к выходным выводам основной ячейки. Поэтому длительность дополнительного уровня напряжения Ug может быть равна не одному полупериоду напряжения дополнительной ячейки, как в способе, принятом за прототип, а любому числу таких полупериоов выходных напряжений основной и ополнительной ячеек. Предлагаемый способ позволяет получить большую длительность дополнительных уровней, а значит исклю.чить из напряжения U и Ug наиболее низкие и трудно фильтруемое гармонические соотнсяиения, т. е. существенно улучшить качество выходного напряжения основной ячейки, чем и достигается цель изобретения. Дополнительным преимуществом данного способа является возможность формирования с помощью одной допсхпнительной ячейки дополнительных уровнен разиой величины и длительности в выходных напряжениях несколь ких преобразовательных ячеек, и тем самым улучшение качества их суммарного выходного напряжения при их работе на общую,нагрузку. Формула изобретения Способ формирования двухступенчатого напряжения в статическом пре образователе напряжения, содержащем основную ячейку, выполненную на управляемых ключах, соединенных по мостовой схеме, одна диагональ кото рой подсоединена к входным выводам, а другая - к выходным,на которых формируют переменное выходное напряжение основной частоты, и дополнительную ячейку, на несксяьких гальванически развязанных выходах которой формируют пepe юннoe напряжение прямоугольной формы, заключаю щийся в том, что измеряют и определяют полярность напряжения на выходах дополнительной ячейю и на сил вых электродах управляелых ключей основной ячейки, подключенных к од и тем же выходным илводам, затем суммируют измеренные напряжения в одинаковой по отношению аруг к другу фазе, отличающи. йся тем, что, с целью улучшения Форш выходного напряжения, измеряют и определяют полярность напряжения на управляемых ключах основной ячейки, подключенных к одним и тем же входным выводс1М, а указанное суммирование этих напряжений с выxoдны и напряжениями дополнительной ячейки производят так, чтобы эти напряжения и напряжения на дополнительной ячейке были направлены противоположно друг другу, кроме того, формируют дополнительный Уровень выходного напряжения, для чего коммутируют ключи основной ячейки, соединенные с одними и теми же входными выводаки одновременно с ключами дополнительной ячейки, в фазе друг с другом, а для изменения знака дополнительного уровня выходного напряжения меняют на противоположную взаимную фазу ком утации ключей основной ячейки относительно коммутации ключей дополнительной ячейки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3002141, кл. 321-9, 1976. 2.Оптимизация преобразователей электромагнитной энергии. Киев, Наукова думка, 1976, с. 129-131. 3 Авторское свидетельство СССР 647818, кл. Н 02 М 7/537, 1975.

1/п

Ю

..

Ч У „ Л

I i .rNrvjy rv I I

(Риг1