Преобразователь постоянного напряжения в переменное многоступенчатой формы

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 771825 Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 15.10.80, Бюллетень38Дата опубликования описания 20,10.80 по делам изобретений и открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ФОРМЫИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении вторичных источников электропитания централизованного типа.Известен однофазный преобразователь со ступенчатой формой выходного напряжения, содержащий три однофазных мостовых инвертора, выходные напряжения которых имеют различную длительность паузы на нуле, а суммирование этих напряжений происходит на вторичной стороне выходных трансформаторов 1. Наличие трансформаторов ограничивает применение схемы с понижением частоты выходного напряжения.Известен однофазный преобразователь со ступенчатой формой выходного напряжения, в котором ступенчатое напряжение получают путем переключения отводов от обмоток трансформатора 2.Применение этой схемы ограничено изза наличия трансформатора, частота переключения которого находится в строгой зависимости от числа ступеней выходного напряжения.Наиболее близким к предложенному техническим решением является преобразователь 3, содержащий инвертор, выходом 2подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена с промежуточными отводами, которые вместе с одним концом вторичной обмотки через управляемые ключи с двусторонней проводимостью соединены в общуюточку, а также мост из четырех ключей сдвусторонней проводимостью. Силовые входные выводы этого моста подключены к другому концу вторичной обмотки трансформатора и к упомянутой общей точке соедине 10 ния ключей, а выходные выводы преобразователя образованы другой парой силовыхвыводов моста.Недостатком данной схемы, взятой запрототип, является относительно большоеколичество полупроводниковых элементов,включенных последовательно с нагрузкой,что уменьшает КПД устройства.Цель изобретения - упрощение схемыпреобразователя и улучшение его энергетических показателей,Поставленная цель достигается тем, чтов преобразователе постоянного напряженияв переменное многоступенчатой формы, содержащем инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора,вторкчная обмотка которого выполнена спромежуточными отводами, соединенными вобщую точку через управляемые ключи сдвусторонней проводимосью, а также мостиз четырех ключей с двусторонней проводимостью, одним входным выводом подключенный к одному концу вторичной обмотки, авыходными выводами образующий выходпреобразователя; согласно изобретению,другой конец вторичной обмотки трансформатора подключен по второму входному выводумоста, а упомянутая общая точка подсоеди еиена к одному из выходных выводов преобразователя,На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг,2 временные диаграммы, поясняющие алгоритмы переключения ключей и формирование выходного напряжения; на фиг. 3 - схема ключа с двусторонней проводимостью,Преобразователь содержит источникпостоянного напряжения, управляемые клю-.чи 2, 3 постоянного тока, силовой трансформатор 4 промежуточного высокочастотногоинвертора, полностью управляемые ключи5 - 10 с двусторонней проводимостью (ключи переменного тока), нагрузку 1, вторичные обмотки 12 - 14.На фиг. 2 обозначены:О, - напряжение первой ступеньки выходного напряжения;- напряжение второй ступеньки;Ю - напряжение третьей ступеньки;Ц -напряжение на первичной сторонетрансформатора 4 (фиг. 1);Ц, - ступенчатое напряжение на нагрузке 11 (фиг, 1);Г Ую -напряжения управления, поступающие на полностью управляемыеключи переменного тока 5 - 10 Б(фиг.);1 -11 -полупериоды промежуточного высокочастотного напряжения.Положительный уровень напряжений управления 13 в в 3, (фиг. 2) соответствует открытому состоянию полностью управляемых ключей 5 - 10 переменного тока (фиг.1).Полностью управляемый ключ переменного тока (фнг, 3) выполнен на транзисторах 15, 16 и диодах 17, 8.Амплитудные значения напряжений 13и (3 э (фиг. 2) равны друг другу и в соот. ветствии с этим равны к числа витков обмоток 12 и 4 (фиг. 1). Напряжение первой ступеньки 13, выход- фф ного напряжения 13 (фиг, 2) формируется путем подключения нагрузки 11 (фиг. 1):- в полупериоды 1 и 11 (фиг. Е) - к обмотке 12 через полностью управляемые ключи 6, О переменного тока (фиг, 1);- в полупериоды 2 и 12к обмотке 14 через кл 1 очи 5, 9 переменного тока,Напряжение суммы двух ступенек (3 и 13 формируется путем подключения на грузки 11:- в полупериоды 3 и 9 - к согласно включенным обмоткам 12 и 13 через клю. чи 5, 1 О переменного тока;- в полупериоды 4 и 0 - к согласно включенным обмоткам 13 и 4 через ключи 6, 9 переменного тока.Напряжение суммы трех ступеней 13 ь 3. и 3формируется путем подключения нагрузки 11:- в полупериоды 5 и 7 - к согласно включенным обмоткам 12 - 4 через ключи 7, 10 переменного тока;- в полупериоды 6, 8 - к согласно включенным обмоткам 12 - 14 через ключи 8, 9 переменного тока.Дальнейшее формообразование выходного напряжения происходит аналогичным образом.Таким образом, током нагрузки обтекаются всего два полностью управляемых ключа переменного тока (а не три ключа, как в прототипе).Предложенная схема преобразователя проще известной и позволяет увеличить КПД устройства на 4-60/О.формула изобретенияПреобразователь постоянного напряжения в переменное многоступенчатой формы, содержащий инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка ко:орого выполнена с промежуточными отводами, соединенкыми в общую точку через управляемые ключи с двусторонней проводимостью, а также мост из четырех ключей с двусторонней проводимостью, одним входным выводом подключенный к одному концу вторичной обмотки, а выходными выводами образующий выход преобразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей и упрощения, другой конец вторичной обмотки трансформатора подключен ко второму входному выводу моста, а упомянутая общая точка подсоединена к одному из выходных выводов; реобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Моин В, ., Лаптев Н. Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., Энергия, 972, с. 145.2. Локоргийе Н. С. Управляемые электрические вентили н их примененке. М., Энергия, 1971, с. 399.3. Разработка транзисторных вторичных источников электропитания. Отчет по НИР 369(76. Юо Гос. Регистр. 77002944. Инв, Хо Б 616482. Руководители: Мястяев Н, 3., Мыцык Г, С, М., МЗИ, 1977, с. 17.771825 и ВНИИП 113035,лиал ПП Редактор Т. Орловская Заказ 67 4/59 Сост Техрел Тираж Государселам изосква, Ж -Патент в,витель Т. МыцыкК. Шуфрич Корректор В. Бутяга 8 Э Подписноетвенного комитета СССРретений и открытийЗб, Раушская нао., д. 4)5г. Ужгород, ул. Проектная, 4