Способ формирования переменного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК сг 9) . (1))5 Н 02 5395 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (71) Московский энергетический институт и Производственное объединение "Прожектор"(56) Авторское свидетельство СССР М 736303, кл. Н 02 М 7/48, 1977.Оптимизация полупроводниковых устройств энергетической электроники.-Киев: Наукова Думка, 1980, с. 49,(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода, Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов устройства, реализующего способ, В силовой инверторной ячейке 11 формируется высокочастотное переменное напряжение, которое через трансформатор 12 подается на вход демодулятора 18, При определенном алгоритме управления ключами переменного тока 14 - 17 демодулятора 18 на выходных выводах 21 и 22 формируется низкочастотное напряжение. При .этом изменение полярности низкочастотного выходного напряжения осуществляется в момент, соответсгвующий четверти периода высокочастотного напряжения. 4 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системахвторичного электропитания и электропривода.Цеть изобретения - уменьшение массыи.габаритов устройства, реализующего способ.На фиг, 1 показан алгоритм формирования выходного напряжения по предлагаемому способу; на фиг, 2 - структурнаяблок-схема системы управления устройства, реализующего способ; на фиг. 3 - силовая часть устройства; на фиг. 4 - алгоритмформирования выходного напряжения.Сущность способа заключается в следующем (фиг. 1 и 2).Постоянное напряжение преобразуют впоследовательно сдвинутых между собой пофазе напряжений выходной частоты Р(ф ),модулируют каждое из этих напряжений сигналом промежуточной высокой частоты т=2 КР,,где К - любое целое число (ф). Промодулировэнные напряжения 02 Д суммируют иполученное результирующее напряжение02 де демодулируют с помощью сигнала промежуточной высокой частоты т. Сигнал фпромежуточной высокой частоты сдвигаютпо фазе на четверть периода его частотыотносительно одного из фронтов напрякения выходной частоты,Рассмотрим использование способа напримере простейшей модификации устрой.ства с 1.=1,Система управления преобразователя(фиг. 2) содержит задающий генератор 1 (3 Г)тактовых импульсов со скважностью двэ частоты 2 КР,.где К - целое число, вь 1 ходомподключенный к входу делителя 2 часто;ы скоэффициентом деления 2 К и к входу Отриггера 3, осуществляющего деление частоты ЗГ на два (инверсный выход триперасвязан с входом данных О), причем делитель 2 осуществляет деление частоты ЗГ 1по заднему фронту тактовых импульсов, атриггер 3 - по переднему. Выходы делителя2 (сигнал фр) и триггера 3 (сигналы ф и ф)связаны с входами логического узла 4.Логический узел (ЛУ) 4 состоит из логических элементов НЕ 5 и 6 и 2 И - 2 ИЛИ-НЕ7. Выходные сигналы ЛУ 4 (ф 1, ф 1) черезузел 8 развязки и усиления подают на ключи9 и 10.силовой инверторной ячейки 11 с выходным согласующим трансформатором 12.Выходные сигналы триггера 3 (фр, фг ) черезузел 13 развязки и усиления подают на полностью управляемые ключи 14 - 17 переменного тока демодулятора 18, выполненного,например, по мостовой схеме (сигналы ф- на ключи 14 и 17, сигналы ф- на ключи15 и 16), Узлы 8 и 13 развязки и усилениямогут быть выполнены, например, по однойиз схем инверторной ячейки с трансформаторным выходом. Вторичная обмотка согласующего трансформатора 12 связана свходными выводами 19 и 20 демодулятора18. Выводы 21 и 22 образуют выход преобразователя. Для обеспечения возврата реактивной мощности в источник питаниясиловые ключи 9 и 10 инверторной ячейки11 шунтированы диодами 23 и 24 обратноготока соответственно,15Рассмотрим работу преобразователя,Постоянное напряжение (Оп, фиг. 3) преобразуют с помощью силовой инверторнойячейки 11 в высокочастотное переменноенапряжение (02 д, фиг. 1 б), несущее в себеинформацию о выходной низкой частоте.Затем напряжение 02 д через трансформатор 12, согласующий уровни входного ивыходного напряжений, подают на входдемодулятора 18 (выводы 19 и 20, фиг. 3),Выходное напряжение устройства получают после демодуляции напряжения биений в демодуляторе 18 (выходные зажимы21 и 22),Необходимый алгоритм управленияключевыми элементами инверторной ячейки 11 и демодулятора 18 обеспечивают системой управления (фиг. 2). Задающийгенератор 1 (фиг, 2) вырабатывает на своемвыходе прямоугольные импульсы со скважностью два (ф,г, фиг. 1), следующие с частотой 2 КР, где К - целое число. Импульсы фзгпоступают на вход делителя 2 частоты с коэффициентом деления 2 К и на тактовыйвход триггера 3, осуществляющего делениечастоты ЗГ на два (инверсный выход триггера связан с входом данных О), причем делитель осуществляет деление входногосигнала фЬ по его заднему фронту, а триггер 3 - пс переднему, Данное схемное решение обеспечивает необходимоефазирование высокочастотного сигнала относительно низкочастотного напряжения, а.именно изменение полярности низкочастотного напрякения осуществляется в мо 50 мент, соответствующий четверти периодавысокочастотного сигнала,Далее полученные сигналыфр, ф, ф,(фиг. 1) поступают на вход ЛУ 4,реализующего логические выражения:5501 =Ф +9 9;1601721 У 2 ЦГЮ,б2 Эти сигналы (ф 1, ф 1, фиг, 1) через узел 8 развязки и усиления подают на соответствующие ключи 9 и 10 силовой инверторной ячейки 11. Управление ключами 14 - 17 демодулятора 18 осуществляют выходными сиг налами триггера 3 ( ф, ф.,) пропущенными через узел 13 развязки и усиления ( Ф Р)Наиболее целесообразно использовать предлагаемый способ формирования переменного напряжения в более сложных структурах преобразователей, выходное напряжение которых с целью улучшения массогабаритных показателей выходного фильтра имеет ступенчатую форму. В этом случае первичная модуляционная часть устройства может состоять из . параллельно включенных по шинам постоянного тока силовых инверторных ячеек с трансформаторным выходом (фиг. 3), причем каждая инверторная ячейка формирует напряжение прямоугольной формы, промодулированное частотой промежуточного высокочастотного преобразования, последовательно сдвинутое друг относительно друга на определенный угол. Вторичные обмотки инверторных ячеек соединены последовательно, реализуя суммирование выходных напряжений в общем контуре, Демодуляция получаемого напряжения би- енийСдЖ в данном случае может быль осуществлена с помощью одноканального демодулятора, аналогичного описан ному,На фиг. 4 показан пример формирова ния выходного напряжения Ог с улучшенными за счет ступенчатой формы 02 массогабаритными показателями, первичная модуляционная часть которого выполнена на базе двух инверторных ячеек с нулевой точкой литания 1=2.Предлагаемый способ преобразования постоянного напряжения в переменное позволяет в результате повышения расчетной частоты трансформаторного узла не менее чем в два раза уменьшить его расчетную мощность и за счет этого улучшить массогабаритные показатели преобразователя в целом без увеличения динамических потерь в транзисторах преобразователя. Формула изобретения Способ формирования переменного напряжения, при котором постоянное напряжение преобразуют в несколько сдвинутых между собой по фазе напряжений выходной частоты Г, модулируют каждое из этих напряжений сигналом промежуточной высокой частоты 1=2 КГ, где К - любое целое число, промодулированные напряжения суммируют и полученное результирующее напряжение демодулируют с помощью сигнала промежуточной высокой частоты 1, о тл.и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов устройства, реализующего способ, сигнал промежуточной высокой частоты сдвигают по фазе на четверть периода его частоты относительно одного из фронтов напряжения выходной частоты.1601721 Блана р Реда кт Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аз 32 ВНИИ Составитель В,МоинТехред М,Моргентал Корректор М.Самборская Тираж 601 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З 5, Раущская наб., 4 Й