Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное

) 4 Н 02 М 7 48 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт электродинамики АН УССР (72) К. А. Липковский, А. В. Новосельцев, О. В, Лялька и С. В. Непогодьев(56) Повь 1 шение эффективности устройства преобразовательной техники. - Киев, 1976, с. 27, рис. 3.Патент Англии900702, кл. 38(2), 1960.Авторское свидетельство СССР688970, кл. Н 02 М 7/48, 1979.Преобразование параметров электрической энергии. - Киев, 1975, с. 220 в 2.Авторское свидетельство СССР904143, кл. Н 02 М 1/12, 1982.Авторское свидетельство СССР886175, кл. Н 02 М 1/12, 1981.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В СТУПЕНЧАТОЕ ПЕ РЕМЕННОЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичных источников питания. Цель изобретения - повышение КПД. Преобразователь содержит однофазный инвертор 1 с выходным трансформатором (Т) 2. Вторичная обмотка Т 2 имеет первую группу из К секций 3, основную вторичную обмотку 4, втоРУю гРУппУ из М - 2 (К+1) секций 5, 6, третью группу из К+1 секций 7, 8 и Ч ключей 9 - 15, где М - число секций, на которые разделена посредством отводов вторичная обмотка, К - число секций в первой группе. Подключением секций Т 2 к нагрузке 16 посредством ключей 9 - 15 формируется кривая выходного напряжения, число уровней которой определяется выражением .ззаявл = 2 (К+1) з - 2 (К+1) ) . Установленная мощность втояричной обмотки Т 2 Рзаявл =1 - 1/2 Язаявл При этом за счет снижения установленной мощности Т 2 уменьшаются потери энергии,4 ил.1 табл.Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах вторичных источников питания для преобразования постоянного напряжения в переменное, например, квазисинусоидальной формы.Цель изобретения - повышение КПД преобразователя.На фиг. 1 изображена общая схема устройства; на фиг. 2 - схема устройства при М=6 и К=1; на фиг. 3 - диаграммы работы устройства при М=6 и К=1; на фиг. 4 - зависимость количества уровней выходного напряжения 5 от числа ключей переменного тока М, а также зависимость относительного значения установленной мощности Рф вторичной обмотки выходного трансформатора от числа ключей Х для известной и заявляемой схем.Устройство содержит однофазный инвертор 1, выходной трансформатор 2, вторичная обмотка которого имеет первую группу из К секций 3, основную вторичную обмотку 4, вторую группу секций 5, 6, М - 2 (К+ +1), третью группу секций 7, 8, К+1 и ключи 9 - 15.Выходные выводы преобразователя подключены к нагрузке 16. На фиг. 1 также показаны ключ К+1 для первой группы секций, ключ М - 2 К - 1 для второй группы и К+1 для третьей. Все секции включены согласно относительно друг друга.Преобразователь работает следующим образом.Однофазный инвертор 1 преобразует постоянное напряжение в переменное прямоугольной формы, частота которого равна1 иив=(вых. (28 - 1),где 1 иив. - частота выходного напряженияинвертора;1 вых. - частота выходного напряженияпреобразователя,Формула выходного напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора2 показана на фиг. За.Рассмотрим работу преобразователя применительно к формированию кривой выходного напряжения при М=6 (фиг. 2).При этом первая группа секций содержитодну секцию 3, так как К=1, и ключи9 и 14, вторая группа содержит две секции 5 и 6 и ключи 10 - 12, третья группасодержит секции 7 и 8 и ключи 13 и 15.Соотношение числа витков секций 3 - 8 вторичной обмотки трансформатора 2 в этом случае равно %з ЪЮь%6.%7.%ь=2:1:4:4:2:2.Единичный уровень напряжения Е формируется при помощи ключей 9 и 10, подключающих секцию 4 основной вторичной обмотки трансформатора 2 к нагрузке 16. Присмене полярности напряжения на обмоткетрансформатора отключаются ключи 9 и 10и происходит включение ключей 12 и 13 ссекцией 8, при этом формируется второй уровень (2 Е) выходного напряжения. Третий уровень (ЗЕ) выходного напряжения формируется при подключении секций 3 и 4 вторичной обмотки трансформатора к нагрузке 16 при помощи ключей 10 и 14. Последующий алгоритм формирования уровней выходного напряжения на четверти периода приведен в таблице. 1 О Включены клю- Включены Уровеньнапряжечи секции ния 15 9 и 10 12 и 13 10 и 14 2 Е Зи 4 20 12 и 15 4 Е 7 и 8 и 5 6 и 89 и 11 11 и 13 11 и 14 11 и 159 и 12 10 и 13 12 и 14 5 Е256 Е 30 4 - 6 5,6 и 8 10 Е 11 Е 3 - 6 12 Е 10 и 15 40 а установленная мощность вторичной обмотки выходного трансформатора, отнесенПодключение секции трансформатора 2к нагрузке 16 в обратной последовательности по алгоритму работы ключей, приведенному в таблице, формируют 1/2 периода кривой 45 выходного напряжения (фиг. Зб). Аналогично происходит формирование второй полу- волны выходного напряжения преобразователя (алгоритм работы преобразователя за период приведен на фиг. Зв).Предлагаемый преобразователь позволяет более эффективно использовать ключи переменного тока.Число уровней выходного напряженияпреобразователя определяется выражением55 Язвявл=2 (К+1) М - 2(К+1 ) , 1272429ная к мощности максимального уровнявыходного напряжения, равна 28за вва В то время, как в известном преобразователе 8 зв = 2(1 Х) - 2); вввзв = ормула изобретения Преобразователь постоянного жения в ступенчатое переменное жуточным звеном повышенной ча напря- прометы, соТак для Мв б и К=1 (фиг. 2) число уровней выходного напряжения Ьзаввз=12, установленная мощность вторичной обмотки выходного трансформатора, отнесенная к мощности максимального уровня выходного напряжения, Рза = 0,958. В известном преобразователе при том же числе ключей и секций, что и в заявляемой схеме, реализуется База=10; Раза=1,25. Таким образом, заявляемый преобразователь обладает меньшими потерями энергии за счет снижения установленной мощности выходного трансформатора, причем с увеличением числа используемых секций М и ключей переменного тока М это преимуцество выражается еще более явно (фиг. 4 а и б). держащий однофазный инвертор с выхолным трансформатором, вторичная гбмотка которого посредством отводов разделена па М секций, одна из которых является основной вторичной обмоткой причем первая группа из К секций, расположенных со стороны одного крайнего вывода основной вторичной обмотки трансформатора, церез К+1 ключей переменного тока соединена с первьм выходным выводом преобразователя, а вто рая группа секций, расположенных со стороны другого крайнего вывода основной вторичной обмотки, соединена аналогичным образом через клюци переменного тока с вторым выходным выводом преобразователя, отличающийся тем, цто, с целью повышения КГ)Д, в выходной трансформатор введены К+1 дополнительных вторичных обмоток, соединенных согласно последовательно и образуюгцих третью группу секций, олин крайний отвод которой соединен с крайним отводом второй группы секций, а остальпы К+1 отводов через К+1 введенных дополнительных ключей переменного тока сос;шнены с первым выходным выводом преобразователя, причем число витков каждой из обмоток первой и третьей группы секций превышает в два раза, а число витков каждой из обмоток второй группь 1 секций, которая содержит М - 2 (К+1) секций и М 2 К - 1 ключей переменного тока, в 2(К+1) раз превышает число витков основной вторичной обмотки трансформатора, причем величина К определяется по законч К=сп ( - ),4где еп 1 - целая часть числа.