Способ формирования двухступенчатого напряжения в статическом преобразователе напряжения

.К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик(23) Приоритет -Опубликовано 150283 Бюллетень М б(ЗЗ) УДК 621, 314, .58(088.8) Дата опубликования описания 150283(72) Авторизобретения А.Е. Сурминский 1) Заявитель СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ДВУХСТУПЕНЧАТОГОНАПРЯЖЕНИЯ В СТАТИЧЕСКОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕНАПРЯЖЕНИЯ н- вонднию ф Увух Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовымпреобразователям энергии, и можетнайти применение в статических преобразователях постоянного напряженияв переменное приближенно синусоидальной Фории,Известен способ формированиядвухступенчатого напряжения в статическом преобразователе напряжения,содержащем основную преобразовательную ячейку и дополнительную преобразовательную ячейку, выходное напряжение которой имеет частоту, в трираза превьааающую частоту выходногонапряжения основной преобразовательной ячейки, а выходные напряженияобеих ячеек складываются на нагрузке 1).20Недостатком этого способа является низкое качество форьы выходного напряжения, из которого исключается только третья и кратные ейгармонические составляющие,25Известен также способ формирования двухступенчатого напряженияреализованный в устройстве на дпреобразовательных ячейках с выходапею трансформаторакы, напряжения накоторых суммируются друг с другом( 2. Однако известное техническое радение ведет к перераэмериванию выходных трансформаторов преобразовательных ячеек,Наиболее близким к предлагаемому является способ Формирования двухступенчатого напряжения в статическом преобразователе, содержащем основную ячейку, выполненную на управляемях ключах, соединенных по мостовой схеме, одна диагональ которой подсоединена к входным выводам, а другая - к выходным, на которых формируют переменное выходное напряжение основной частож, и дополнительную ячейку, на нескольких гапьванически развязанных выходах которой формируют переменное напряжение прямоугольной Форьн, заключающийся в том, что измеряют величину и определяют полярность напряжения на выходах дополнительной ячейки и на силовых электродах управляевых ключей основной ячейки, подключе ных к одним и тем же выходным вы дам, затем сующруют измеренные пряжения в одинаковой по отноще друг к другу фазе (3.Недостаток укаэанного способа состоит в невысоком качестве Форьыдвухступенчатого выходного напряжения, так как порядок исключаемыхнизших наиболее трудно фильтруемяхгармонических составляющих близокк частоте выходного напряжения дополнительной ячейки (при шестикратнойчастоте напряжения дополнительнойячейки исключаются пятая и седьмаягармонические составляющие),Цель изобретения - улучшение форьывыходного напряжения.Поставленная цель, постигается темчто измеряют и определяют полярностьнапряжения на управляежх ключах основной ячейки, подключенных к одними тем же входным выводам, а указанноесуммирование этих напряжений с выходными напряжениями дополнительной ячейки производят так, чтобы эти напряжения и напряжения на дополнительнойячейке были направлены противоположно друг ,цругу, кроме того, формируют дополнительный уровень выходногонапряжения, для.чего коммутируютключи основной ячейки, соединенныес одними и теми же входными выводамиодновременно с ключами дополнитель- дной ячейки, в фазе друг с другом,а для изменения знака дополнительногоуровня выходного напряжения меняютна противойоложную взаимную фазукоммутации ключей основной ячейки от- Зносительио коммутации ключей дополнительной ячейки. На фиг, 1 показана принципиальнаяэлектрическая схема преобразователя, в котором реализуется данный способ; на Фиг, 2 - диаграмьи, поясняющие этот способ.Преобразователь содержит транзисторы 1-4 основной преобразовательной ячейки, зашунтированные возвратными 40 диодами 5-8, Нагрузка 9 подсоединена к диагонали моста, а дополнительная преобразовательная ячейка 10 - к трансформатору 11, первичная обмотка которого включена на ее выход,На Фиг, 2 показаны диаграммы 0,коммутации транзисторов, диаграмма О.и напряжения на обмотках трансформатора 11, диаграмма 09 выходного напряжения и аналогичные диаг-раммы Ои 0 для кратного соотношения частот йапряжений О,и и 09При одновременно открытых ключах 1,4 или 2,3, входящих в цепи, соединенные с разными выходными выводами основной ячейки, уровень выходного напряжения 09 равен напряжению питания 0 , так как в соответствии с данным способом выходные напряжения дополнительной ячейки сум- мируются с напряжениями на ключах 40 1,4 и 2,3 в противофазе относительно друг друга, компенсируя друг друга, Другой, дополнительный, уровень напряжения О Формируется при одновременно открытыхключах 1, 3 или 2 65 4, входящих в цепи, соединенные с одним и тем же входным выводом основной ячейки, и равен сумме напряжений двух обмоток трансформатора 0, включенных последовательно с ключами 1, 3 и 2, 4, Очевидно, что в выходном напряжении может быть получена пауза на нулевом уровне, если она имеется в напряжении 0, Данный способ может быть реализован при любых перестановках между собой ключа основной ячейки и обмотки трансформатора 11 в пределах одной цепи, соединяющей какой-либо входной вывод основной ячейки с ее выходным выводом, так как результат суммирова- ния не меняется от перестановки между собой слагаемых напряжений.На фиг. 1 показан вариант реализации способа при включении обмоток трансформатора 11 между ключами и входными выводами основной ячейки,Изменение знака дополнительного уровня напряжения Ор происходит при одновременно открытых ключах 1, 3 или 2, 4 двумя путями: либо при перемене знака напряжения 0 и неизменном состоянии ключей основной ячейки (диаграмма 09 на фиг, 2, точки 0 иК), либо при неизменном знаке напряжения О и одновременной коммутации всех ключей основной ячейки, так как при такой коммутации меняется фаза напряжения Од на выходных выводах основной ячейкидиаграмма Ц 9 на Фиг. 2, точки 0 и П).При одновременной коммутации вФазе между собой ключей 1 и 3, входящих в цепи, соединенные с однимвходным выводом основной ячейки, ив противофазе по отношению в нимключей 2 и 4, входящих в цепи, соединенные с другим входным выводомосновной ячейки, и при совладенииэтих коммутаций с переменной знаканапряжения 01, т, е, с коммутациейключей дополнительной ячейки, знак;дополнительного уровня выходногонапряжения не меняется, так какодновременно с переменой знака напряжений О.м меняется Фаза их подкпючения к выходным выводам основнойячейки. Поэтому длительность дополнительного уровня напряжения 09 может быть равна не одному полупериодунапряжения дополнительной ячейки,как в способе, принятом эа прототип, а любому числу таких полупериодов выходных напряжений основной идополнительной ячеек,Предлагаемый способ позволяет получить болЬшую длительность дополнительных уровней, а значит исключить из напряжения 0 и 09 наиболее низкие и трудно фильтруеже гармонические соотношения, т, е, существенно улучшить качество выходного напряжения основной ячейки, чем и достигается цель изобретения,Дополнительным преимуществом данного способа является возможность формирования с помощью одной дополнительной ячейки дополнительных уровней разной величины и длительности в выходных напряжениях нескольких преобразовательных ячеек, и тем саьнм улучшение качества их суммарного выходного напрчжения при их работе на общую. нагрузку. формула изобретенияСпособ формирования двухступен чатого напряжения в статическом преобразователе напряжения, содержащем основную ячейку, выполненную на управляемых ключах, соединенных по мостовой схеме, одна диагональ кото рой подсоединена к входным выводам, а другая - к выходным, на которых формируют переменное выходное напряжение основной частоты, и дополнительную ячейку, на нескольких 25 гальванически развязанных выходах которой формируют переменное напряжение прямоугольной форьы, заключающийся в том, что измеряют и определяют полярность напряжения на выходах дополнительной ячейки и на силовых электродах управляемых ключей основной ячейки, подключенных к одним и тем же выходным выводам, затем суммируют измеренные напряжения водинаковой по отнсмению друг к другуфазе, отличающийсятем, что, с целью улучшения форвывыходного напряжения, измеряют иопределяют полярность напряжения науправляемых ключах основной ячейки,подключенных к одним и тем же входнымвыводам, а указанное суммированиеэтих напряжений с выходными напряжениями дополнительной ячейки производят так, чтобы эти напряжения инапряжения на дополнительной ячейке были направлены противоположнодруг другу, кроме того, формируютдополнительный уровень выходного напряжения, для чего коммутируют ключиосновной ячейки, соединенные с одними и теми же входными выводами одновременно с ключами дополнительнойячейки, в фазе друг с другом, а дляизменения знака дополнительного уровня выходного напряжения меняют напротивоположную взаимную фазу коммутации ключей основной ячейки относительно коммутации ключей дополнительной ячейки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе,1. Патент США Р 3002141,кл. 321-9, 1976.2. Оптимизация преобразователейэлектромагнитной энергии. Киев,".Наукова думка", 1976, с. 129-131,3, Авторское свидетельство СССРЕ 647818, кл, Н 02 М 7/537, 1975.997203 у у/ у/ Составитель Т. ЕршоваАлексеенко Техред А.Бабинец тор Г. Решетник о еда Подписное Заказ 955/75 ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Москва