Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск мпСоциалистическиеРеспубпнк и 1886175(5)М. Кд,3 Ъоуаарптпаниый комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) .Заявитель титут электродинамики АН Украин(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В СТУПЕНЧАТОЕ ПЕРЕМЕННОЕ бретение И зова польноси к преобрает быть ис- вторичике и мож азработке ельнои теховано при рсточников п я форми о напря тан ных ани идальн вазиси нияИзвестен преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное, содержащий первичный инвертор повьппенной частоты с выходным трансформатором, отпайки вторичной обмотки которого через ключи. переменного тока подсоединены к вторичному инвертору, работающему на выходной частоте преобразователя 111,Недостатком известного преобразователя является большое количество используемых ключевых элементов и тройное преобразование электроэнер; гии при формировании напряжения.Известны также нреобразователи постоянного напряжения в ступенчатое переменное, сопержащие инвертор, трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена с отпайками., выходной коммутатор на управляемых ключах 2 и 3;1 .Недостаток известных преобразователей - сложность построения силоф вой части из-за большого количества используемых силовых управляемыхключей в коммутаторе,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является преобразователь постоянного напряженияв ступенчатое переменное, содержащий однофазный инвертор повьппеннойчастоты с выходным трансформатором,вторичная обмотка которого имеет от35пайки, одна из которых образует одинвыходной вывод преобразователя, аостальные через ключи переменного тока объединены, образуя второй выходной вывод преобразователя 141,20Недостаток известного преобразователя - сложность построения егосиловой части, обусловленная большим количеством ключей переменного886 75 аминь=,ьь ф-) тока, включенных на выходе трансформатора.Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности преобразователя.Поставленная цель достигается темФчто в преобразователе постоянногонапряжения в ступенчатое переменноес промежуточным звеном высокой частоты, содержащем однофазный инверторс выходным трансформатором, вторичнаяобмотка которого выполнена с отпайками, образующими вместе с двумя концами этой обмотки выходные выводытрансформатора, отпайки подсоединены к одним силовым концам ключей переменного тока, другие силовые концы,упомянутых ключей переменного токаобъединены в две точки, образующие вы.ходные выводы преобразователя,а секции вторичной обмотки трансформатораразделены на группу из К секций;подключаемую к первому выходному выводу,и группу из М-К 1 секций, подключаемуюко второму выходному выводу преобразопу из М-Ксекций, подключаемую ковторому выходному выводу преобразователя, при этом секции одной группы соединенные между собой согласноУвключены встречно с другими секциямисоединенными между собой также согласно.На фиг. 1 приведена предлагаемаясхема преобразователя; на фиг. 2 -временные диаграммы, объясняющие работу преобразователя.Преобразователь содержит однофаз;.,. ный инвертор 1, выходной трансформатор 2, вторичная обмотка которогоимеет секции 1-5, М, ключи 6-9,п, и, переменного тока, нагрузку1 О. Секция 5 включена встречно с остальными секциями,Преобразователь работает следующим образом.Однофазный инвертор 1 преобразует постоянное напряжение в переменное прямоугольной формы, частотакоторого равна где Г " частота выходного напряжения инвертора;1. - частота выходного напряжеАЛЫХния преобразователя;М , число уровней на четвертипериода выходного напряжения преобразователя. 4Форма выходного напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 2 показана на фиг, 2 а. Для примера рассмотрим работу преобраэователя применительно к формированию кри"Ьвои выходного напряжения с четырьмяуровняйи на четверти периода выход",ного напряжения, При этом перваягруппа секций обмотки содержит одО ну секцию 5, т.е. К=1, а всего вторичная обмотка разделена на три секции, т,е. М=З. Соотношение витковсекций 5,3 и 4 вторичной обмоткитрансформатора 2 в этом случае рав"у но И . Ч, Ч 4 = 5:1:2. Единичный, уровень напряжения Е формируется при помощи ключей 7 и 8, подключающих секцию 3 вторичной обмотки трансформатора 2 к нагрузке 10. При сменеполяр"фщ ности напряжения на обмотке трансформатора отключаются ключи 7 и 8и происходит включение ключей 6 и 9,К йагрузке 10 прикладывается разностьнапряжений секций 3-5 трансформатора 2 .5 Е- (Е+2 Е) и происходит формирование второго уровня (2 Е) выходно. го напряжения (фиг. 2 б)Третийуровень(ЗЕ) выходного напряженияФормируется при подключении секцийзо 4 и 5 вторичной обмотки трансформатора 2 к нагрузке 1 О (1 Е+2 Е=ЗЕ) припомощи ключей 7 и 9. Подключениесекций 3 и 5 вторичной обмотки трансформатора 2 к нагрузке 10 посредством ключей 6 и 8 позволяет сформировать четвертый.: уровень напряженияс амплитудой, равной разности напряжений на секциях 5 и 3 вторичной обмотки трансформатора 2. Подключаясекции трансформатора 2 к нагрузке1 О в обратной последовательности поалгоритму работы ключей (Фиг. 2 в),получаем уровни напряжения ЗЕ, 2 Е,Е и таким образом Формируем 1/2 периода кривой выходного напряжения(фиг. 2 б). Аналогично происходитформирование второй полуволны выход"ного напряжения преобразователя.Предлагаемый преобразователь позволяет более эффективно использовать56ключи переменного тока, Так для Формирования М уровней выходного напряжения необходимое число ключей 5 переменного тока определяется из выражения53 И+4й .2 ф в то время как в известном преобразователеф М.75 Ьчто, с целью упрощения и повышениянадежности, первая группа из указанных секций, расположенных со стороныодного крайнего вывода вторичнойобмотки, через К+1 ключей соединенас одним выходным выводом преобразователя, а вторая группа из М-Ксекций, расположенных со .стороны другого крайнего вывода вторичной обмотки,соединена через М-К ключей с другимвыходным выводом преобразователя,причем секции одной из групп, соединенные между собой согласно, включены встречно по отношению к другимсекциям, соединеннм между собой также согласно,Источники информации,принятые во внимание при "экспертизе1, Повьппение эффективности уст-.ройств преобразовательной техники.Киев, 1976, с, 27, рис. 3.2. Патент Англии У 900702,кл. 38(2), 1960.3. Авторское свидетельство СССРВ 688970, кл. Н 02 М 7/48, 1979.4Преобразование параметров элект"рической энергии. Киев, 1975, с. 220223. Формула изобретения Преобразователь постоянного напри" жения в ступенчатое переменное с про межуточным звеном повышенной частоты:, содержащий однофазный инвертор с выходным трансформатором, вторичная об" мотка ко".орого посредством отводов разделена на М секцийвыводы кото рых связаны с выходными выводами преобразователя через ключи переменного тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем,5 8861Предлагаемый преобразователь выгодно отличается и по максимальному обратному напряжению, прикладываемому к ключам переменного токаЯ,уЕ(8+1) для данного преобразователя, по срав" и нению со схемой известного преобразо" вателяОу Е(2 И),Таким образом, незначительное из" менение схемы преобразователя позволяет упростить его силовую цепь, осо бенно при формировании большого числа уровней в кривой выходного напряжения преобразователя, а также снизить приложенное к ключам напряжение, т.е.повысить надежность преобразователя. 1588675 оставитель В. Моинехред И;Асталош. актор С. Крупенина рректор М. Демч Тираж Государствен делам изобрет Москва, Ж-Зилиал 1 П 1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проект Заказ 10555/74ВНИИПИпо113035 733ого коминийи оРаушс Подписноета СССРытийнаб., д. 4/