Способ преобразования постоянного напряжения в переменное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 А 51)5 Н 02 М 7/ АВТОР ЕЛЬСТВ У СВ 2 иационного ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(22) 10.06,8846) 23,12.9": Бюл. Ф 47Г 71) Ленинградский институт авприборостроения(53) 621.314.58 (088.8)56) Авторское свидетельство СССР М 1244304, кл, Н 02 М 1 %37, 1986,Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Знергоатомиздат, 1986, с. 182 - 202, р, 59.54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ 57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системахэлектроснабжения переменного тока,Целью изобретения является повышение качества выходного переменного напряжения путем увеличения точности егорегулирования при нагрузке с любым коэффициентом мощности.На фиг, 1 представлены временные диаграммы способа преобразования постоянного напряжения в переменное; на фиг. 2 и3 - структурная и электрическая схемы возможной реализации способа,На фиг, 1 - 3 приняты следующие обоз-начения: Он(Е) - напряжение источника питания, 01, 02 - первое и второерегулируемые напряжения, О 1 д, О 2 д - первое и второе дополнительные регулируемыенапряжения, Он - переменное напряжение,Рн - мощность нагрузки, Ра - амплитудноезначение мощности нагрузки, Р 1 д, Р 2 д -электроснабжения переменного тока, Целью изобретения является повышение качества выходного переменного напряжения путем увеличения точности его регулирования при нагрузке с любым коэффициентом мощности. Для этого из постоянного напряжения. путем прямого преобоазования получают первое и второе регулируемые пульсирующие напряжения, их переменные составляющие сдвинуты на 180 эл, град. Эти напряжения подают на первый и второй выходные выводы относительно общей шины, формируя таким образом выходное переменное напряжение. Часть мощности при этом возвращается в источник постоянного напряжения с помощью обратного преобразования. 3 ил,мощность, возвращаемая в источник пита- ния при формировании первого и второго дополнительных регулируемых напряжений,На схемах обозначены первый обратимый преобразователь 1, входные 2, 3 и выходные 4, 5 зажимы первого обратимого преобразователя, при этом зажим 4 - первый выходной вывод устройства, второй обратимый преобразователь 6, входные 7, 8 и выходные 9, 10 зажимы второго обратимого преобразователя, при этом зажим 9 - второй выходной вывод устройства, нагрузка 11, формирователь 12 модулированных импульсов, прямой преобразователь 13 первого (1) обратимого преобразователя, транзистор 14 первого обратимого преобразователя, дроссель 15 и диод 16 первого преобразователя, конденсатор 17 и обратный преобразователь 18 первого обратимого преобразователя, входной дроссель 19 итранзистор 20 первого преобразователя, выпрямительный диод 21 и фильтрующий конденсатоо 22 первого обратимого преобразователя, прямой преобразователь 23 и транзистор 24 второго (6) обратимого преобразователя, фильтрующий дроссель 25 и диод 26 второго обратимого преобразователя, выпрямительный диод и фильтрующий конденсатор 27 второго обратимого преобразователя, обратный преобразователь 28 и входной дроссель 29 второго обратимого преобразователя, транзистор ЗО, выпрями- тельный диод 31 и фильтрующий конденсатор 32 второго обратимого преобразователя,Преобразование постоянного напряжения в переменное осуществляется следующим.образом, Из постоянного напряжения (фиг, 1 а) путем прямого поеобраэования получают первое регулируемое (фиг. 1 б) и второе регулируемое (фиг. 1 в) пульсиоующие напряжения, Переменные составляющие полученных напряжений имеют относительный фазовый сдвиг в 180 эл, град. Суммируют первое и второе регулируемые напряжения, формируя таким образом первый и второй полупериоды переменного напряжения (фиг. 1 г). В процессе получения переменного напряжения часть полезной мощности (фиг. 1 д) возвращается в источник постоянного напряжения (фиг, 1 е, ж), Обратное преобразование позволяет решить задачу утилизации энеогии, получаемой в результате этоо преобразования, в том же источнике постоянного напряжения, из которого она потребляется, Для этого необходимо, чтобы уровень напряжения, получаемого в результате обратного преобразования, был равен напряжению источника питания, или произведение коэффициентов передачи прямого и обратного преобразования было неизменным и равным единице.Работа способа иллюстрируется устройством (фиг, 2), реализованным по структуоной схеме с суммированием напряжений и О., и О 2, получаемцх с помощью обратимых преобразователей. Первый обратимый преобразователь 1 осуществляет преобра- зование постоянного напряжения, подаваемого на входные зажимы 2 и 3 в регулируемое напряжение одной полярности. снимаемое с вцходных зажимов 4 и 5 и, наоборот, регулируемое однополярное напряжение преобразует в постоянное напряжение. Второй обратимый преобразователь 6 с выходными зажимами 7 и 8 и выходными зажимами 9 и 10 выполняет аналогичные функции. Первый 1 и второй б обратимые преобразователи по цепи нагрузки вцходных зажимов включены встречно, При равенстве напряжений на выходных зажимах4, 5 и 9, 10 в цепях обратимых преобразователей ток равен нулю, так как в цепи нагруз 5 ки отсутствует (с целью упрощенияпредполагается, что ток холостого хода обратимых преобразователей равен нулю).Формирователь 21 модулированныхимпульсов вырабатывает управляющие сиг 10 налц таким образом, что увеличение напряжения на выходных зажимах одного изпреобразователей приводит к уменьшениюнапряжения на выходных зажимах другогопреобразователя и наоборот. Конкретная15 схемная реализация устройства (фиг. 3), реализующего способ, содержит преобразователи 13, 23 понижающего типа ипреобразователи 18 и 28 повышающего типа.Формирователь 12 модулированных импуль 20 сов вырабатывает две последовательностиуправляющих импульсов. Одна из этих последовательностей поступает на база-эмиттерные переходы транзистора 14 первогообразователя б, Другая последовательность25 поступает на база-эмиттерные переходытранзистора 24 второго обратимого преобразователя б и транзистора 20 первого обратимого преобразователя 1. При равенствекоэффициентов заполнения обоих последоЗО вательностей напряжения на выходных зажимах 4, 9 обратимых преобразователей 1,б и ток в нагрузке 11 равен нулю,При увеличении коэффициента заполнения управляющих импульсоз в одной из35 последовательностей коэффициент запоинения управляющих импульсов в другой последовательности уменьшается. Этоприводит к появлению тока в нагрузке 11,протекающего, например, от выходного за 40 жима 4 первого обратимого преобразователя 1 к выходному зажиму 9 второгообратимого преобразователя б, Протеканиетока этого направления обеспечивается. транзистором 14, выпрямительным диодом45 16, фильтрующим дросселем 15, фильтрующим конденсатором 17 первого обратимогопреобразователя 1 и входным дросселем 29.,транзистором ЗО, выпрямительным диодом31, фильтрующим конденсатором 32 второ 50 го обратимого преобразователя б.Таким образом, первый обратимый преобразователь 1 работает в режиме прямойпередачи энергии, а второй обратимый преобразователь б - в режиме рекуперации.55 Остальные элементы преобразователей неосуществляют передачи энергии и токи вних практически равны нулю. Такой режимработц преобразователей сохраняется припротекании тока заданного направления(формировании заданной полуволны выод 1700725ного напряжения) при работе на активную нагрузку. Включение в состав нагрузки 11 последовательной индуктивности привод при уменьшении тока нагрузки к появлению тока в транзисторе 20 первого обратимого 5 преобразователя 1, т,е. обратимый преобразователь 1 начинает работать одновременно в режиме прямого и обратного и реобразования, обеспечивая заданным коэффициентом заполнения управляющих им пульсов заданный уровень напряжения на нагрузке. Аналогичный режим наступает при сбросе тока нагрузки(скачкообразном увеличении активного сопротивления нагрузки 11). Первый обратимый преобразова тель обеспечивает рекуперацию излишка реактивной энергии, накопленной в фильтрующем дросселе 15 через обратный преобразователь 18. Протекание тока другого направления в другой полупериод обеспе чивается вторым обратимым преобразователем 6, который работает в режиме прямой передачи энергии, и первым обратимым преобразователем 1, работающим в режиме рекуперации. 25Использование способа преобразования постоянного напряжения в переменное с регулированием его параметров позволяет упростить управление процессом преобразования, расширить диапазон изменения 30 тока нагрузки от номинального до нулевого значения (разрыв цепи нагрузки) без искажения формы выходного напряжения. Обеспечивается преобразование постоянного напряжения в переменное и регулирование 35 параметров переменного напряжения при работе на нагрузку реактивного характера (как с емкостной, так и индуктивной, так и индуктивйой реакцией), а также на нагрузку импульсного характера с увеличением точности регулирования параметров переменного напряжения (формы, амплитудь, частоты). Формула изобретения Способ преобразования постоянного напряжения в переменное, заключающийся в том, что осуществляют первое прямое и реобразование постоянного напряжения в первое регулируемое по заданному закону пульсирующее напряжение, которое подают на первый выходной вывод относительно общей шины, а также обратное преобразование этого напряжения в постоянное,отличающийся тем,что,сцелью повышения качества выходного переменного напряжения путем увеличения точности его регулирования при нагрузке с любым коэффициентом мощности, осуществляют второе прямое и обратное преобразование, аналогичное первому, и полученное второе пульсирующее напряжение подают на второй выходной вывод относительно общей шины, при этом обеспечивают равенство единице произведенийкоэффициентов передачи соответствующих прямого и обратного преобразований, а также фазовый сдвиг переменной составляющей второго регулируемого напряжения по отношению к первому на 180 эл. град.1700725 ца аказ 4476 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Т СССР город, улХагарина, 101 Производственно-издательский комбинат "Патен Составитель И.Войтовичдактор М,Бланар Техред М,Моргентал Корректор Н,рев