Трансформаторно-ключевой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ни 1292 бП 4 Н 02 М 5/ ИСАНИЕ БРЕТЕ ЕТЕПЬСТ А ВТОРСК ки АН УС Новосель ор ту ря,риГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Липковский К.А. Трансформатно-ключевые исполнительные струкпреобразователей переменного напжения. - Киев: Наукова думка, 19с. 214,Авторское свидетельство СССРВ 922688, кл. С 05 Г 1/20, 1982.Авторское свидетельство СССРУ095153, кл. С 05 Г 1/14, 1984.Авторское свидетельство СССРВ 886175, кл. Н 02 М 7/537, 1981.Авторское свидетельство СССРВ 1014110, кл. Н 02 М 7/515, 1983Авторское свидетельство СССРК 904143, кл. Н 02 М 7/48, 1982,(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для дискретного и дискретно-фазового регулирования, стабилизации переменного напряжения и решения ряда других функциональных задач. Целью является повышение КПД. Устройство содержит трансформатор 1 с основной 3 и дополнительчыми 4,5-Е вторичными обмотками. К концам обмоток 4,5-1 подключены ключи переменного тока 7,8-И, М, а к промежуточным отводам - ключи переменного тока 18, 19-М, И. Устройство содержит В = 4 Е ключей переменного тока, из которых число последовательно включенных ключей в цепи протекания тока нагрузки равно и = К, а количество секций, на которые разделена дополнительная вторичная обмотка С М = 31. Устройство позволяет реалиовать Я = 2уровней выходного7 к ступенчатого напряжения, где Б+= 2 уровней положительной полярности и соответственно 8 = 2 уровней от2 кцательной полярности.1 з.п.ф-лы.3 ил.Трацсформаторно-ключевой преобразователь (фиг. 1) содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2, основной вторичной обмоткой 3 и дополнительными вторичными обмотками 4,5-Е, где первая дополнительная обмотка 4 выполнена со средней точкой, которая через основную обмотку 3 подключена к первому выходному выводу преобразователя 6, к концам каждой из дополнительных обмоток 4,5-1 одними силовыми входами подключены ключи переменного тока 7,8-Н-З, И, другие силовые входы которых, кроме ключей, принадлежащих Е-й дополнительной обмотке, подключены к соответствующим концам соседних дополнительных обмоток, а другие силовые входы ключей И-З, И, принадлежащих 1-й дополнительной обмотке объединены между собой и образуют второй выходной вывод преобразователя 11, каждая иэ допол цительных обмоток 4,5-Е содержит два промежуточных отвода, которые делят первую дополнительную обмотку 4 на секции 12-14, вторую дополнительную обмотку 5 на секции 15- 17 и 1 дополнительную обмотку на секции М, М. М, все отводы, кроме Е дополнительной обмотки, через дополнительные ключи переменного тока 18-21 подключены к анало 35 50 Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для решения различных функциональных задач: дискретного и дискрет но-фазового регулирования, стабилизации переменного напряжения, формирования сигналов заданной Формы, регулирования и одновременного выпрямлеция переменного напряжения и ряда других.Цель изобретения - повышение КПД устройства.На фиг. 1 изображен .преобразователь, общий вид; на Фиг, 2 - схема преобразователя при числе дополнительных вторичных обмоток трансформатора 1 с = 2, на фиг. 3 - диаграмма работы преобразователя, реализующего Функцию преобразования напряже 20 ция в ступенчатое переменное заданной формы (на примере трапецеидальцой формы), при числе дополнительных вторичцых обмоток трансФорматоРа К = 2.гичным по счету от соответствующих концов отводам соседней дополнительной обмотки, а отводы 1-й дополнительной обмотки через дополнительные ключи Ю, М подключены к второму выходному выводу преобразователя 11, между выводами 6 и 11 включена нагрузка 22Возможным вариантом использования трансформаторно-ключевого преобразователя является вариант с числом дополнительных вторичных обмоток трансформатора 1 = 2 (фиг. 2), Устройство в данном случае содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2, основной вторичной обмоткой 3, дополнительными вторичными обмотками 4,5, первый выходной вывод 6, ключи переменного тока 7, 8- 10, второй выходной вывод 11, секции 12-14 ца которые разделена промежуточными отводами первая дополнительная обмотка 4, секции 15-17, на которые разделена вторая дополнительная обмотка 5, дополнительные ключи переменного тока 18-2 1, нагрузку 22.Число витков одинаковых секций 15- 17, на которые разделена промежуточными отводами дополнительная обмотка 5, выбирают из соотношения а /1 оЧисло витков, расположенных между концами и промежуточными отводами первой дополнительной обмотки 4, а именно в секциях 12, 14 выбираюттиз соотношения И, /Ы = 6.Число витков секции 13, расположенной между отводами первой дополнительной обмотки 4 определяетсяявыражением 4, /4 = 7.Число витков основной вторичной обмотки Ч/У = 0,5.Устройство работает следующим образом.Переменное напряжение Чподается на входную обмотку 2 трансформатора 1 и на его вторичных обмотках 3-5 наводятся напряжения соответствующих величин. Изменение напряжения на нагрузке 22 проводится путем подключения требуемых секций вторичных обмоток трансформатора 12-14 и 15-17 в цепь протекания тока нагрузки при помощи ключей переменного тока 7-10 и 18-21. Реализация требуемой функции преобразования достигается заданием алгоритма переключения ключей. Возможным вариан 1292139том реализации функции преобразования является преобразование напряжения в ступенчатое переменное трапецеидальной формы. Заданный закон преобразования реализуется следующим образом.Единичный уровень Е положительной полярности выходного напряжения Чы (фиг, 3) формируется при положительной полярности входного напря О жения на обмотках трансформатора 1 с помощью ключей переменного тока 9 и 18, подключающих половину секции 13, секцию 15 и основную обмотку 3 к нагрузке 22. При этом к на грузке 22 прикладывается разность напряжений половины секции 13 по 1отношению к секции 15 и основной обмотке 3. При смене полярности напряжения на обмотках трансформатора 20 1 ключи 9 и 18 отключаются, а ключи 10 и 19 включаются. Происходит формирование второго уровня выходного напряжения (2 Е). Последующие уровни выходного ступенчатого напряжения реализуются для заданного функционального преобразования в соответствии с алгоритмом переключения ключей переменного тока 3-10 и 18-21, приведенном на фиг. 3. 30Трансформаторно-ключевой преобразователь содержит ключей переменного тока И = 4, из которых число последовательно включенных ключей в цепи протекания тока нагрузки равно 35 и = 1, а количество секций на которые разделена дополнительная вторичная обмотка М = ЗЕ. Устройство позволяет реализовать Я = 2 "уровней выходного ступенчатого напряжения, 40 где Я = 2 уровней положительнойВс+Юс полярности и соответственно Б = 2 уровней отрицательной полярности,При равенстве числа используемых ключей переменного тока И известно-го и предлагаемого преобразователя реализуется равное количество уровней выходного ступенчатого напряжения Биь 8 предь. Для случая, при веденного на фиг. 2, требуемое преобразование в предлагаемом устройстве осуществляется при наличии двух дополнительных вторичных обмоток 1 с е 4 д = 2, в то воемя как в известном устройстве 1 с = 4, Число последовательно включенных ключей в цепи тока нагрузки в предлагаемом устройстве и ре = 2,а п= 4, т,е. в 2 раза меньше чем в известном преобразователе.Кроме того, количество секций на которые разделена дополнительная вторичная обмотка предлагаемого устройства Ме= 6, а у известного устройства М = 8, при этом потери на активных сопротивлениях вторичных обмоток трансформатора являются существенно меньшими,Предлагаемый трансформаторноключевой преобразователь позволяет более эффективно испольэовать ключи переменного тока и вторичные обмотки трансформатора, что выражается в повышении КПД преобразователя за счет уменьшения числа последовательно включенных ключей в цепи тока нагрузки, уменьшения количества секций дополнительных вторичных обмоток и уменьшения при этом потерь на активных Сопротивлениях вторичных обмоток трансформатора. Данные преимущества проявляются уже приф къ 1.Формула из обретения1. Трансформаторно- ключевой преобразователь, содержащий трансформатор с основной и дополнительными вторичными обмотками, причем к концам каждой из этих дополнительных обмоток одними силовыми входами подключены ключи переменного тока, первая дополнительная обмотка выполнена со средней точкой, которая через упомянутую основную обмотку подключена к первому выходному выводу преобразователя, а другие силовые входы ключей переменного тока, принадлежащие 1-й дополнительной обмотке, объединены между собой, образуя второй выходной вывод преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, каждая из 1 с дополнительных обмоток снабжена двумя промежуточными отводами, причем все они, кроме отводов Е-й обмотки, через введенные дополнительные ключи переменного тока подключены к аналогичным по счету от соответствующих концов отводам соседней дополнительной обмотки, другие силовые входы ключей переменного тока, принадлежащие первой и Ь)-й дополнительным обмоткам, подключены к соответствующим концам соседней дополнительной обмотки, а отводы Е-йдополнительной обмотки через введенные дополнительные ключи подключены к второму выходному выводу преобразователя,2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что число витков одинаковых секций, на которые разделена промежуточными отводами каждая из дополнительных обмоток, кроме первой, выбирают из соот- ношения Г 2(М1)3число витков секций, расположенных между концами и промежуточными отво" дами первой дополнительной обмотки, число витков секции между этими отводами и число витков основной вто ричной обмотки выбирают соответственно из соотношенийг +1,1 оМ 2 2 +2 5 ф3 И- = 0,5,Чогде д - порядковый номер дополнительной обмотки;4 - число витков, обеспечивающее требуемое значение единичной ступени выходногонапряжения.