Преобразователь управляемого напряжения с переменным выходным напряжением ступенчатой формы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 146769 бв 4 Н 02 М 1/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УПРАВЛЯЕМОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПЕРЕМЕННЯ ВЫХОДНЬМ НАПРЯЖЕНИЕМ СТУПЕНЧАТОЙ ФОРМЫ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может бьггьиспользовано в системах электропитания и электропривода для обеспечениянагрузки переменным напряжением синусоидальной формы. Целью изобретенияявляется повышение надежности и улучшение массогабаритных показателейпреобразователя, Принцип действияпреобразователя основан на формиро 1Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использонано в системах электропитания и электропривода для обеспечения нагрузки переменным напряжением синусоидальной Формы.Цель изобретения - повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей преобразователя.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства;на фиг,2 - временная диаграмма напряжений,ванин суммарной ступенчатой формывыходного напряжения несколькими индивидуальными источниками с преобразователями переменного напряжения,Формирующими каждый отдельную ступень выходного напряжения, отличающийся друг от друга различной дея,тельностью. С целью выравнивания длительности работы полупроводниковыхключей индивидуальных преобразователей каждые две соседние из них управляются от одной пары специально введенных коммутаторов, которые черезкаждый цикл меняют (переключают) сигналы управления. Такая смена управляющих сигналов чередует длительностьпроводимости в каждой паре ключевыхэлементов, выравнивая таким образомих среднюю токовую нагрузку. В результате усреднения времени работыуправляемых источников снижается нремя наработки на отказ, вследствиечего повышается надежность преобразователя,2 ил. Преобразователь содержит блок 1 управления, К блоков 2 коммутации, М управляемых источников 3 переменного напряжения, выпрямителей 4, выходной инвертор 5, тактовый генератор 6Каждый блок 2 коммутации состоит из первого, второго, трегьего и четвертого ключей 7-10 и логического элемента НЕ 11.Первые входы первого и третьего ключей 7 и 9 первого бл ка, комму зс146 76тации объединены и соединены с первым соответствующим выходом блока 1управления, нторой соответствующийвыход которого соединен с первымивходами второго и четвертого ключей8 и 10 первого блока 2 коммутации.Выходы ключей 7 и 8, 9 и 10 попарнообъединены и подключены к входам управления соответственно первого ивторого управляемых источников 12и 13,Аналогичным образом другая паравыходов (вых, 3, вых. 4) блока 1 управления через второй блок 14 коммутации подключена к управляющим входам второй пары управляемых источников 15 и 16., Выход тактового генератора 6 вкаждом блоке коммутации подключен к 20вторым входам второго и третьего ключей8 и 9 через логический элемент НЕ 11,а к вторым входам первого и четвертого ключей 7 и 9 - непосредственно.Управляющий вход непарного управляемого источника 17 подключен квыходу блока 1 управления непосредственно.Выходы управляемых источников12-13, 15; 16 и 17 подключены к входам соответствующих выпрямителей18-22, выходы которых соединены согласно-последовательно и подключенык выходному инвертору 5, выход которого, являющийся выходом преобразователя, соединен с входом тактовогогенератора 6,Рассмотрим работу преобразователяпри И = 5 и К = 2.Блок 1 управления вырабатываетсигналы управления (П ур 1-4), которые с соответствующих выходов (ных, 14) через блоки 2 и 14 коммутациипоступают на входы управления управляемых источников 12, 13, 15 и 16переменного напряжения, и сигнал управления 13 р 5, который с вых. 5поступает на вход управления управляемого источника 17 непосредственно.Длительность сигналов управления 50 определяется требуемой формой выходного напряжения преобразователя.При наличии сигнала управления каждый управляемый источник 3 вырабатывает напряжение повышенной частоты, кото"рое поступает далее на соответствующий выпрямитель 4. Выходы выпрямителей 4 соединены согласно-последова 934тельно, поэтому выпрямленные напряжения суммируются и подаются на выходной инвертор 5, формирующий выходное напряжение многоступенчатой формы П 8, Блок 2 коммутации произ" водит коммутацию сигналов управления для первой пары управляемых источников 12 и 13.Пары управляемых источников подобраны таким образом, что сигналы управления, поступающие на них,имеют различную сумму времен рабочих импульсон в течение периода выходного напряжения преобразователя.Тактоный генератор 6 вырабатывает тактовые импульсы со скважностью 2 (П т) которые синхронизированы с выходным напряжением преобразоват ел я, Длит ель нос т ь та кт о ног о импульса составляет один или несколько периодов выходного напряжения преобразователя. Под воздействием этих импульсов, которые поступают на тактовые входы блока 2 коммутации,происходит коммутация сигналов управления. Тактовые импульсы поступают на вторые входы первого и четнертого ключей 7 и 10 непосредственно с выхода тактового генератора 6, а на вторые входы второго и третьего ключей 8 и 9 - через логический элемент НЕ 11. Когда тактовый импульс имеет высокий уровень (логическая "1"), на выходе логического элемента НЕ 11 формируется сигнал низкого уровня (логический "0"). При этом .на управляющий вход управляемого источника 12 приходят сигналы управленияа на управляющий вход управляемого источника 13 - сигналы управления Н2.Когда тактовыйимпульс имеет низкий уровень (логический н 0"), на управляющий вход управляемого источника 12 приходят сигналы управления Н2, а на управляющий вход управляемого источника 13 - сигналы управления П упр 1(П в 1, П в 2)Таким образом, осуществляется усреднение времени работы каждого из пары управляемых источников 12 и 13.Аналогичным образом работает блок 14 коммутации для управляемых источников 15 и 16 (Пв 3, П в 4)Если количество управляемых источников (в данном случае 3=5) нечетное, то на управляющий вход непар ного управляемого источника 17 сиг 146 769310 15 20 25 30 35 нал управления Б 5 поступает непоср едст вен но с блока 1 управл енияВ результате усреднения времени работы управляемых источников, вопервых, снижается время наработки на отказ, вследствие чего повышается надежность преобразователя, во-вторых, выравнивается мощность, отдаваемая каждым управляемым источником в нагрузку, а следовательно, и мощность, рассеиваемая на каждом из них, что в случае применения унифицированной конструкции управляемого источника позволяет снизить массо- габаритные показатели устройства. Формула изобретенияПреобразователь управляемого напряжения с переменным выходным напряжением ступенчатой формы, содержащий бЛок управления с И управляющими выходами, соответствующими управляемым источникам переменного напряжения, И управляемых источников переменного напряжения, выход каждого из которых соединен с входом соответствующего выпрямителя, и выходной инвертор, к входу которого подключены последовательно соединенные по выходу выпрямители, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения надежности, в него введены тактовый генератор, К блоков коммутации, каждый из которых 1 состоит из четырех ключей и элемента НЕ, при этом управляющие входыпервого и третьего ключей каждогоблока коммутации объединены и соединены с управляющим выходом блока управления, соответствующим первому управляемому источнику переменного напряжения соответствующей пары, управляющие входы .второго и четвертогоключей каждого блока коммутации соединены с управляющим выходом блокауправления, соответствующим второмууправляемому источнику переменногонапряжения этой же пары, тактовыевходы второго и третьего ключей объединены и через элемент НЕ соединеныс выходом тактового генератора, входкоторого подключен к выходу инвертора, выход тактового генератора подключен к тактовым входам первого ичетвертого ключей, выходы первого ивторого ключей каждого блока коммутации объединены и подключены к управляющему входу первого управляемогоисточника переменного напряжения соответствующей пары, а объединенныевыходы третьего и четвертого ключейкаждого блока коммутации подключены к управляющему входу другого управляемого источника переменного напряжения этой же пары, управляющийвкод непарного управляемого источника переменного напряжения при М нечетном подключен непосредственно ксоответствующему управляющему выходублока управления208/52 Зак НИИПИ роиэводственно-иэдатедьский комбинат "Патент" ул. Гагарина,0 Государственного 113035, Тираж 645омитета по иэобрет осква, Ж, Раушс Подписноеиям и открцтиям при ГКНТ ССя наб д. 4/5