Способ преобразования переменного синусоидального напряжения в постоянное напряжение

СО.ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСВУЕЛИК 77287 2 М 7 Й 1 ОБРЕТЕ ИГРАНИ ЕЛЬС АВТОРСКОМУ ДАРСТВЕИ )ЫЙ КОМИТЕТЗОБ ЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЛГКНТ СССР(71) УФимское производственное приборостроительное объединение% 4564897, кл. Н 02 М 7/537, 1986.54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Использование: в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования переменного синусоидального напряжения в постоянное напряжение. Сущность изобретения: выпрямленное мостовцм выпрямителем 1 входное синусоидальное напряжение низкой частоты коммутируют ключом 4 и трансформируют дроссель-трансФорматором 5 на повышенной частоте, Полуценное напряжение вновь выпрямляют однополупериодным выпрямителем 7 и сглаживают Фильтром 2 с емкостным входом, Ключ 4 работает в режиме прерывистых токов и управляется импульсами, длительность которых модулирована модулятором 10 в Функции разнос. и напряжения на выходе сглаживающего фильтра 2 и напряжения опорного элемента 12. 1 ил.Е = 04(сов ж т),Изобретение относится к элекгротехнике и может быть применено при создании импульсных стабилизированных вторичных источников электропитания постоянного тока.Целью изобретения является расширение области применения способа преобразования переменного синусоидального напряжения путем регулирования знацения выходного напряжения. Способ преобразооания переменного синусоидального напряжения в постоянное напряжение заключается в том, что входное синусоидальное напряжение низкой частоты выпрямляют с помощью доухполупериодного входного выпрямителя. Выпрямленное напряжение коммутируют и трансформируют на повышенной постоянной частоте с помощью однотактного ключевого инвертора с дроссель-трансформатором. Полученное напряжение вновь выпрямляют с помощью однополупериодного выходного выпрямителя и затем сглаживают с помощью фильтра с емкостным входом. В отличие от прототипа коммутацию выполняют с регулированием длительности импульсов управления силовым ключом однотактнога инверторз в функции усиленного сигнала разности между напряжением на выходе выходного фильтра и заданным опорным напряжением, Индуктивность и коэффициент трансформации дроссель-трансформатора выбирают из условия обеспечения режима прерывистых токов при максимальной нагрузке и при амплитудном значения входного напряжения,Описанная последовательность действий обеспечивает достижение положительного эффекта за счет того, цто импульсный преобразователь работает при постоянно изменяющемся входном напряжении по за- кону где Оьп - амплитуда входного напряжения,а и - его частота,При постоянной частоте коммутации импульсного преобразователя, неизменнойсквзжности и работе преобразователя орежиме рззрывнььх токов среднее значениепотребляемого преобразователем тока будет равно 1 ср = Е/2 ЫО, где 1 - индуктив 2ность дросселя преобразователя, Г -цастота коммутации, О - скважность, Оцевидно, цто входное сопротивление првоб 2 гьззователя при этом активно и равно 21 ГО, аток, потребляемый устройством от питающей сети Равен 1 п 0 г = Ь.Ьщ/21 РО соз о т.г,ь 5 10 15 20 25 30 Таким образом, устройство будет потреблять от сети синусоидальный ток при коэффициенте мощности, равном единице, Мощность, передаваемая при этом импульсным преобразователем (в предположении отсутствия в нем потерь) равна: Р - . - Е 1 п 0 тр. = = ОпР/21 ГО соз 2 в 1. Эта мощность зависит от времени по закону сов ат, поэтому необходимость подавления пульсаций сохраняется и осуществляется сглаживающим фильтром, включенным на выходе импульсного преобразователя. Сглаженное выходное напряжение подают на нагрузку и усилитель рассогласования, Поскольку это напряжение содержит подавленную пульсацию, то и сигнал рассогласования не изменяется сильно в течение полугьериода входного напряжения, скважность О - остается постоянной.Нз чертеже показана структурная схема устройства, реализующая предложенный способ преобразования переменного синусоидзльного напряжения в стабилизированное постоянное.Устройство содсржит входной двухполупериодный выпрямитель 1, фильтр, сглажиоающий пульсации выпрямленного нзпряжения 2, однотактный импульсный обратноходовой преобразователь 3, входами соединенный с выходами выпрямителя 1, окльочающий о себя, например, силовой ключ 4 и мььогообмотацный дроссель 5, соединенный своим гьереым выводом первичной обмотки с первым выводом кльоца 4,второй вывод которого и второй вывод пероичной обмотки многообмотоцного дросселя 5 образуют ходы импульсного преобразователя 3, к которым подключен блокировоцный конденсатор б, вторичная обмотка многообмоточного дросселя 5 подкльочена через силовой вентиль 7 к выходному высокочастотному фильтру 8 и выходам преобразователя 3. Задающий генератор 9, выходом подклюценный к синхронизирующему входу ШИМ 10, оыход которого соединен с управляющим входом силового ключа 4. Усилитель сигнала рассогласования 11, входами соединенный с источником опорного напряжения 12 и выходом устройства 13 и нагрузкой 14. Выход усилителя рассогласования соединен с управляющим входом ШИМ 10. Входы сглаживающего фильтра 2 соединен с выходом импульсного преобразователя 3, а выходы - с выходом 13 устройства.Устройство для преобразования переменного синусоидального напряжения в стабилизированное постоянное работает следуьощим образом, При подаце входного1772879 Составитель В.ЕфремоваТехред М,Моргентал Корректор М.Ревская Редактор Заказ 3850 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 синусоидального напряжения на выпрямитель 1 на его выходе образуются однополярные коси нусоидальные импульсы; следующие с двойной частотой питающей сети, которые при постоянной скважности импульсов с выхода ШИМ 10, с постоянной частотой, определяемой частотой генератора 9, обеспечивают протекание треугольных импульсов тока через силовой ключ 4, и первичную обмотку дросселя 5, среднее значение этих импульсов также имеет форму косинусоидальных импульсов, следующих с удвоенной частотой напряжения сети, а ток во входной цепи выпрямителя 1 - синусоидальную форму, повторяющую форму входного напряжения. Переменная составляющая тока дросселя 5 и ключа 4, имеющая частоту, равную частоте коммутации ключа 4, замыкается через блокировочный конденсатор 6. В силу большого различия частот питающей сети и коммутации, всегда имеющего место в реальных устройствах, блокировочный конденсатор 6 имеет небольшую емкость, не оказывающую заметного влияния на работу выпрямителя 1, и существенного искажения формы кривой потребляемого тока не происходит. Накопленная в многообмоточном дросселе 5 энергия во время открытого состояния ключа 4, во время его закрытого состояния передается через вентиль 7 на высокочастотный фильтр 8, подавляющий пульсации с частотой коммутации силового ключа 4. Затем выходное напряжение преобразователя 3, отфильтрованное от высокочастотных пульсаций, но имеющее пульсации удвоенной частоты питающей сети, поступает на сглаживающий фильтр 2, на выходе которого образуется постоянное сглаженное напряжение. Это напряжение подается на выход устройства 13 и нагрузку 14, а также на вход усилителя сигнала рассогласования 11. где сравнивается с опорным 5 напряжением источника 12.Результат сравнения в виде сигналарассогласования поступает на вход ШИМ 10 и управляет его работой так, что выходное напряжение стабилизируется на заданном 10 уровне.Формула изобретения Способ преобразования переменногосинусоидального напряжения в постоянное напряжение, состоящий в том, что входное 15 синусоидальное напряжение низкой частотывыпрямляют с помощью двухполупериодного входного выпрямителя, выпрямленное напряжение коммутируют и трансформируют на повышенной постоянной частоте с по-.20 мощью однотактного ключевого инвертора сдросселем-трансформатором, полученное напряжение вновь выпрямляют с помощью однополупериодного выходного выпрямителя и затем сглаживают с помощью фильтра с 25 емкостным входом, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения области применения путем регулирования значения выходного напряжения, указанную коммутацию выполняют с регулированием длительности 30 импульсов управления силовым ключом однотактного инвертора в функции усиленного сигнала разности между напряжением на выходе выходного фильтра и заданным опорным напряжением, а индуктивность и 35 коэффициент трансформации дросселятрансформатора выбирают из условий обеспечения режима прерывистых токов при максимальной нагрузке и при амплитудном значении входного напряжения.