Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 8333 И 9) (Ю 2 М 5/25 51 ПИСАН Е К АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТ РАЗОВ ЕНИЯ ектрот повыш вня ко ышение оммутаГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖГ ЕР ЕМЕ ННОЕ(57) Изобретение относится к элнике. Целью изобретения являетсяние надежности и уменьшение уро обретение относится к электроте Целью изобретения является пов надежности и уменьшение уровня к ционных помех.На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Преобразователь содержит регулирующий элемент 1, первый силовой вывод которого соединен с первым выводом для подключения сети 2, а второй силовой вывод - с первым выводом для подключения нагрузки 3. Второй вывод для подключения нагрузки 3 и второй вывод для подключения сети 4 объединены. Регулирующий элементсодержит идентичные первый, второй, третий и четвертый управляемые ключи 5 - 8, соединенные по схеме моста, и последовательный колебательный с.С-контур 9, состоящий из катушки индуктивности 10 и конденсатора 11. Выводы первой диагонали моста связаны ссютветственно с первым и вторым выходными выводами регулирующего элемента 1, во вторую диагональ моста вклюмутационных помех. Устройство содержит регулирующий элемент 1, включенный последовательно с нагрузкой в цепи переменного тока. Регулирующий элемент выполнен в виде моста из четырех идентичных управляемых транзисторных ключей 5 - 8 с трансформаторным управлением. В диагонали постоянного тока моста включен последовательный колебательный 1.С-контур 9. Регулирование напряжения и управление управляемыми ключами 5 - 8 осуществляется от блока управления методом частотно-импульсной модуляции, за счет чего достигается поставленная цель. 2 3. п. ф-лы, 2 ил. С: чен последовательный колебательны й . С.контур 9. Входы управления первого и четвертого управляемых клюей 5 и 8 в противолежащих плечах моста связаны между со-ы бой и подключены к первому управляющему входу регулирующего элемента 1, и к первому выходу блока управления 12. Связанные между собой входы управления второго 00 и третьего управляемых ключей 6 и 7 под- Р ключены к второму управляющему входу ре- ( р гулирующего элемента 1 и к второму выхо.ду 1 блока управления 12. Каждый идентичный управляемый ключ 5 - 8 содержитпервый и второй силовые транзисторы 13 и 14, к коллекторам которых присоединены катоды первого и второго диодов 15 и 16, аноды которых соединены с эмиттерами тех,3 Ь же транзисторов, а также с анодами третьего и четвертого диодов 17 и 18, катоды которых соединены соответственно с базамипервого и второго силовых транзисторов 13и 14, Коллекторы первых силовых транзисторов 13 в первом и третьем управляемых ключах 5 и 7 в смежных плечах моста связаны между собой и подключены кпервому выводу первой диагонали моста, к ее второму выводу подключены соединенныежду собой коллекторы вторых с иловых транзисторов 4 второго и четвертого управляемых ключей 6 и 8, Коллекторы первых силовых транзисторов 13 управляемых ключей 6 и 8 соединены с коллекторами вторых силовых транзисторов 13 в первом и третьем управляемых ключах соответственно н с выводами второй диагонали моста.Устройство содержит первый и второй трансформаторы 19 и 20, первые обмотки 21 которых своими первыми выводами соединены с первым выводом для подключения сети 2, а своими вторыми выводами подключены соответственно к первому и второму выходам (/,блока управления 12. Крайние выводы вторых обмоток 22 первого и второго идентичных трансформаторов 19 и 20 подключены к базам соответствующих силовых транзисторов 13 и 14 в первом и четвертом управляемых ключах 5 и 8, эмиттеры тех же силовых транзисторов 13 и 14 подсоединены к отводам соответствующих вторых обмоток 22. Крайние выводы третьих обмоток 23 первого и второго трансформаторов 19 и 20 подключены к базам соответствующих силовых транзисторов 13 и 14 во втором и третьем управляемых ключах 6 и 7, причем эмиттеры тех же силовых транзисторов 13 и 14 подсоединены к отводам соответствующих третьих обмоток 23, которые включены согласно по отношению к первым и вторым обмоткам 21 и 22 первого и второго трансформаторов 19 и 20.Блок управления 12 обеспечивает на первом и втором выходах противофазные импульсы постоянной длительности и регулируемой частоты, превышающей частоту сети, и может быть построен по известным схемам частотно-импульсного управления, в частности может содержать генератор импульсов 24, управляемый напряжением Е, 0-триггер 25, элемент задержки 26, логические элементы И 27 и 28 и ключи 29 н 30, соединенные с первым и вторым выходами О,блока управления 12.Преобразователь работает следующим образом.На выходе генератора импульсов 24 формируются кратковременные импульсы Е 4, частота Р 4 следования которых намного (в 10 и более раз) превышает частоту Рп напряжения Б питания (см. фиг. 2). При этом частота Е 4 зависит от управляющего напряжения Е. Импульсы Е.4 поступают на счетный вход 0-триггера 25, на его неинвертирующем и инвертирующем выходах при этом формируются поочередно импульсы Е. и Е,з . Импульсы Ез- и Егз-г наряду с задержанными в элементе задержки 26 импульсами Е 4 поступают на входы логичес. ких элементов И 27 и 28. На выходах логических элементов И 27 и 28 в результате формируются поочередно импульсы Е 7 иЕв, которые подаются на первый и второй выходы О иблока управления 12 через ключи 29 и 30 и далее на первые обмотки 21 первого и второго трансформаторов 19 и 20 (см. фиг. 2). Ключи 29 и 30 под действием импульсов Ею и Ев отпираются и через них на шины питания Еп замыкаются цепи первых обмоток 21 первого и второго трансформаторов 19 и 20. В результате формируются импульсы Ер- и Е 1-2 промодулированные напряжением сети Е. (см. фиг. 2).Во время положительного полупериода напряжения сети Е. на левой шине питания под действием первого импульса Ет первые силовые транзисторы 13 в первом и четвертом управляемых ключах 5 и 8 насыщаютс я. При этом начинается протекание тока 19 по цепи левая шина Е. - первый силовой транзистор 13 в первом управляемом ключе 5 - средняя секция первой обмотки 21 первого трансформатора 19 - диод 16 в первом управляемом ключе 5 - последовательный ый колебател ьныйС-контур 9 - первый силовой транзистор 13 в первом управляемом ключе 8 - средняя секция второй обмотки 22 первого трансформатора 19 - диод 16 в четвертом управляемом кл юче 8 - на груз ка - п рава я шина питания (см. фиг. 2). Ток з,ю, равный току 79, протекает через нагрузку в положительном направлении, его амплитуда пропорциональна текущей величине напряжения сети Б (см. фиг, 2). Ток (9 имеет вид полу- периода синусоиды, Длительность импульсов тока (9 равна длительности полупериода свободных колебаний последовательного колебательного С-контура 9, она равна Т 9= =пЧ 1.оС, где 1.о, С - соответственно индуктивность и емкость. Протекание тока через средние секции вторых и третьих обмоток 22 и 23 первого трансформатора 19 создает на верхних секциях и на базах соответствующих силовых транзисторов напряжение положительной обратной связи, которое пропорционально току /9. Оно удерживает первые силовые транзисторы 13 в первом и четвертом управляемых ключах 5 и 8 в состоянии насыщения после окончании импульса Ея, В то же время на нижних секциях вторых и третьих обмоток 22 и 23 пер. вого трансформатора 9 и на базах вторых силовых транзисторов 14 в первом и четвертом управляемых ключах 5 и 8 образуются отрицательные импульсы, ограничиваемые по амплитуде диодами 18. Эти импульсы удерживают вторые силовые транзисторы 14 в запертом состоянии в течение всей длительности импульса тока 9. 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 К моменту окончания полупериода Т 9 токи 19 и з,4 обращаются в нуль, благодаря чему напряжение положительной обратной связи на базах первых силовых транзисторов 13 в первом и в четвертом управляемых ключах 5 и 8 тоже обращается в нуль, 1658333формула изобретения 3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем. что в него введены идентич.ные первый и второй трансформаторы, первые обмотки которы своими первыми выводами соединены с первым выводом для подключения сети, а воими вторыми ныво дами подключены соответственно к перво му и второму выходам блока управления, причем крайние выводы вторых обмоток, которые выполнены трехсекционными, пер.вого и второго трансформаторон подключены к базам соответствующих первого и вто.рого силовых транзисторов в первом и четвертом управляемых ключах, эмиттеры тех же силовых транзисторов связаны между собой через среднюю секцию соответствуюгцих вторых обмоток, крайние выводы третьих обмоток, выполненных трехсекционными, первого и второго трансформаторов подкл ючен ы к базам соответствующих первого и второго силовых транзисторов во втором и третьем управляемых ключах, причем амит теры тех же силовых транзисторов связа.ны между собой через среднюю секцию соответствующих третьих обмоток, которые включены согласно по отношению к первым и вторым обмоткам первого и второго трансформаторов. 35 4045 50 они запираются и протекание тока прекращается (см. фиг, 2).Далее на втором выходе Г блока управления 12 и на первой обмотке 2 первого трансформатора 19 появляется первый импульс Е 9 (см. фиг, 2). Этим аналогично описанному выше во время положительного полупериода Е достигается насыщение первых силовых транзисторов 13 во втором и третьем управляемых ключах 6 и 7. Ток э при этом протекает по цепи первый силовой транзистор 13 в третьем управляемом клю. че 7 - средняя секция второй обмотки 22 второго трансформатора 20 - диод 6 - последовательный колебательны й . С- контур 9 - силовой транзистор 13 во втором управляемом ключе 6 - средняя секция третьей обмотки 23 второго трансформатора 20 - диод 16 во втором управляемом ключе 6 - нагрузка. Импульс тока 1 прн этом имеет направление, противоположное предыдущему импульсу, а импульс тока з,4 совпадает с направлением тока в предыдущем импульсе см. фнг. 2).Далее процессы повторяются. Чередование полярности импульсов тока 79 позволяет использовать энергию, накопленную в конденсаторе 11 к концу каждого импульса. 1. Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий регулирующий элемент, первый силовой вывод которого соединен с первым выводом для подключения сети, а второй силовой вывод - с первым выводом для подключения нагрузки, второй вывод для подключения сети объединен с вторым выводом для подключения нагрузки, н блок управления, с первым выходом которого соединен первый управляющий вход регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения уровня коммутационных помех, регулирующий элемент содержит идентичные первый, второй, третий и четвертый управляемые ключи, соединенные по схеме моста, а также после;,овательный колебательный Е.С-контур, блок управления снабжен вторым выходом, причем выводы первой диагонали моста соединены соответственно с первым н вторым силовыми выводами регулирующего элемента, ьо вторую диагональ моста включен последовательный колебательный .С-контур, входы управления первого и четвертого управляемых ключей в противолежащих плечах моста связаны между собой и подключены к первому управляющему входу регулирую. гцего элемента, связанные между собой входы управления второго и третьего управ 10 15 20 25 30 ляемых ключей подключены к второму уп равляющему входу регулирующего элемента и к второму выходу блока управления, формирующего на первом и втором выходах идентичные противофазные импульсы постоянной длительности и регулируемой частоты, превышающей частоту сети.2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что каждый идентичный управляемый ключ содержит первый и второй силовые транзисторы эмиттеры которых связаны между собой, а к коллекторам которых присоединены катоды первого и второго диодов, аноды которых соединены с эмиттерами тех же силовых транзисторов, а также с анодами третьего и четвертого диодов, катоды которых связаны соответственно с базами пер. вого и второго силовых транзисторов, при этом коллекторы первых силовых транзисторов в первом и третьем управляемых ключах в смежных плечах моста соединены между собой и подключены к первому выводу первой диагонали моста, к ее второму выводу подключены соединенные между со. бой коллекторы вторых силовых транзисто. ров второго и четвертого управляемых ключей, коллекторы первых силовых транзисторов упомянутых управляемых ключей соединены с коллекторами вторых силовых транзисторов в первом и третьем управляемых ключах соответственно и с выводами второй диагонали моста.ставитель А А. Кравчук 388 го изобретения35, Рау шскд гдт кПдтент СРедактор М. Кузнецова ТехреЗаказ 2435 Тираж13 Н 11 П 1 осударствнного комитстд13035, Москва, Ж11 ризиодственно-изддтсльский ком 25 гЗго 270 Егв нченкоКорректор М. СамборскаяПодписноеи и открытиям при ГКНТ СССРя на 6, д, 4/5г. Ужгород, ул, Гагарина, 01