Способ преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик в.930532(22) Заявлено 19.06.80 (21) 2942535/24-07с присоединением заявки РЙ(5)М. Кл. Н 02 М 7/00 3 Ъоударстмнвый комитет во делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В РЯД ПОСТОЯННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к электротех-. нике и может быть использовано в устройствах автоматики, связи и электротехники, требующих ряда независимых постоянных напряжений.Известен способ преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений, заключающийся в умножении мгновенного значения переменного напряжения на заданные величины (коэффициенты трансформации трансформатора), выделение их модулей (с помощью выпрямителей) с последующим выделением их постоянных составляющих (с помощью 4 С-фильтров) и формирования жестксй выходной характеристики преобразования (с помощью непрерывных или импульсных регуляторов)1Однако такой состав и последовательность операций приводит,к необходимости проведения операции выделения постоянной составляющей для каждого из выходов, число которых в современных системах питания радиотехнической аппаратуры достигает нескольких десятков и более, Наличие индивидуальных, С-фильтров для каждого из постоянныхнапряжений ухудшает удельные энергетические характеристики преобразования иуменьшает жесткость его выходной характеристики. Применяемые для увеличения жесткости выходной характеристикииндивидуальные регуляторы еще болееухудшают удельные энергетические характеристики и увеличивают помехоизлучение (импульсные регуляторы). Наиболее близким к предлагаемому т 5является способ, заключающийся в централизованной модуляции (по длительности) каждого полупериода исходного переменного напряжения (с помощью управляемых ключей), умножении модулированного напряжения на заданные множители (с помощью трансформатора), выделении модулей этих напряжений с последующим выделением их постоянной составляющей.Устройство для осуществления способа содержит управляемые ключи, соединяющие выводы первичной обмотки трансформатора с выводами входного переменного напряжения, между которыми включены встречно-последовательно соединенные диоды, при этом к каждой вторичной обмотке трансформатора подключены последовательно соединенные выпрями- тель, сглаживающий фильтр и нагрузка (23Способ позволяет выполнять устройства с несколько улучшенными энергетическими характеристиками благодаря наличию централизованного регулятора, по этой же причине в этих устройствах несколько ниже уровень помехоизлученияОднако эти характеристики, также и жесткость выходной характеристики, обладают недостатками, связанными с наличием индивидуальных (,С-фильтров на выходах, так как операция выделения постоянной составляющей производится после операции выделения модулей, т.е. дпя каждого из выходов отдельно,Пель изобретения - увеличение жесткости выходной характеристики и улучшение удельных энергетических характеристик преобразования.3Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений, включающему в себя операцию умножения мгновенного значения переменного напряжения на заданные величины, выделения модулей и постоянных составляющих по каждому из этих напряжений, дополнительно осуществляют выделение постоянной составляющей переменного напряжения за полупериод его частоты, а операции умножения мгновенного значения переменного напряжения производят после операции выделения постоянной составляющей. Устройство для осчцествления способа содержит трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой, а крайние выводы подключены через соответствующие управляемые вентили к входным выводам, соединенным с катодами неуправляемых вентилей, аноды которых объединены, и ряд вторичных обмоток, каждая из которых подключеча к двухполупериодному выпрямителю, выход которого соединен с сглаживающим фильтром, а между средней точкой первичной обмотки трансформатора и общей 930532 фточкой соединения анодов указанных неуправляемых вентилей включен дроссель.На фиг, 1 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие сущность способа; на фиг. 2 - принципиальная схемаустройства.Кривая с (фиг. 1) изображает временную диаграмму входного переменного,в данном случае синусоидального,напряжения, кривая 6 изображает временнуюдиаграмму переменного осредненного напряжения, кривая 8 изображает временнуюдиаграмму тока через устройство, осуществляющее операцию осреднения, кривая 1. изображает временную диаграммуодного, из ряда выходного постоянно-.напряжения.Входное переменное напряжение Оу(кривая О фиг. 1) осредняют за каждый20 полупериодкривая д фиг. 1) такимобразом, чтобы мгновенное значениеэтого напряжения было равно среднемузначению входного напряжения за полу -период его основной частоты. Далеер 5 напряжение 0 трансформируют в ряднапряжений, каждое из которых выпрямляют (кривая Ъ фиг. 1). Поскольку напряжение Ор прямоугольно, с равнойамплитудой и длительностью за полупериод, то, используя двухполупериодноевыпрямление, получают практически постоянное напряжение с высокочастотными пульсациями, вызванными неидеальностью используемых вентилей и наличием явления несовпадения заднего фронта выпрямленного импульса напряженийодного полупериода с передним фронтомследующего выпрямляемого импульса.Такая Пульсация, имеющая частоту основной гармоники на несколько порядковвыше основной частоты прямоугольногонапряжения и весьма малую амплитуду,не требует обычно применения индуктивно-емкостных фильтров, а устраняетсяконденсатсрами небольшой емкости,При этом отсутствие в способе опрации высококачественной фильтрациивходных напряжений и наличие операцииосреднения самого входного напряжения50приводит к улучшению массогабаритныхпоказателей и к увеличению жесткостивыходной характеристики. Операцияосреднения входного напряжения за полупериод его частоты требует в реализуемых устройствах элемента, осреднителя,55которым может. служить, в простейшемслучае, дроссель или дроссельно-конденсаторный фильтр. Приведенная величинаС такого фильтра равна, или даже на9305 20 несколько процентов больше (из-за потерь в трансформаторе), чем суммарнаявеличина ЬС для случая включения ихна выходах, что компенсируется меньшей (на величину потерь в фильтрах)5мощностью трансформатора.Однако массогабаритные показателии приведенное сопротивление, определяющее жесткость выходной характеристикиустройств, реализующих предлагаемый 1 Оспособ, оказываются в несколько разлучшими, чем эти показатели в устройствах, реализующих известный способ,На фиг, 2 изображена одна из схемных реализаций предлагаемого способа 15преобразования переменного напряженияв ряд постоянных напряжений.Преобразователь (фиг. 2) содержиттрансформатор 1, первичная обмотка 2которого выполнена со средней точкой,а выводы подключены через управляемыевентили 3 и 4 к входным выводам 5 и6, которые также соединены с катодаминеуправляемых вентилей 7 и 8. К объединенным анодам этих вентилей подключен дроссель 9. Ряд вторичных обмоток10 и 11 подключен к соответствующемувыпрямителю: вторичная обмотка ,.0 -к выпрямителю 12. Выход выпрямителя12 связан с сглаживающим фильтром 13, 30к выходу которого подключена нагрузка14,Устройство работает следующим образом.При положительной полувопне входного напряжения ток протекает по пепи:входной вывод 5, управляемый вентиль3, первичная обмотка 2, дроссель 9, неуправляемый вентиль 8, входной вывод4. Управляемые вентили 3 и 4 открываются поочередно, в зависимости от полуволны входного напряжения.Таким образом, через дроссель 9 токпротекает в одном направлении, что позволяет дросселю осуществлять фильтрацию входного напряжения за каждый полупериод. Это выражается в том, чтонапряжение, прикладываемое к первичнойобмотке трансформатора, имеет прямоугольную форму,50Благодаря тому, что к первичной обмотке трансформатора прикладывается.прямоугольное напряжение, сглаживающиефильтры 13, можно значительно упростить,исключив во многих случаях индуктивнос 55ти. Это приводит к улучшению массогабаритных показателей и к упрощению устройства. 32 6Также необходимо отметить достигаемые при этом повышенные удельные энергетические характеристики и улучшенную выходную характеристику устройства. Формула изобретения 1. Способ преобразования переменного напряжения в ряд постоянных напряжений, включающий в себя операпию умножения мгновенного значения переменного напряжения на заданные величины, выделение модулей и постоянных составляющих по каждому из этих напряжений, о т л и - ч а ю ш и й с я тем, что, с пелью увеличения жесткости выходной характеристики и улучшения удельных энергетических характеристик преобразования, дополнительно осуществляют выделение постоянной составляющей переменного напряжения за полупериод его частоты, а операции умножения мгновенного значения переменного напряжения производят после операции выделения постоянной составляющей. 2, Устройство для преобразованияпеременного напряжения в ряд постоянных напряжений, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой, а крайние выводы подключены через соответствующиеуправляемые вентили к входным выводам,соединенным с катодами неуправляемыхвентилей, аноды которых объединены, иряд вторичных обмоток, каждая из которых подключена к двухполупериодномувыпрямителю, выход которого соединенсо сглаживающим фильтром, о т л и -чаюшеесятем, что,сцельюувеличения жесткости выходной характеристики и улучшения удельных энергетических характеристик, между среднейточкой первичной обмотки трансформатора и общей точкой соединения анодовуказанных неуправляемых вентилей включен дроссель,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Горбач А. В. и Гулякович Г. М.Интегральный гибридный многоканальныйВИП. - В кн.: Электронная техника вавтоматике, Под. ред. Конева Ю. И.,вып, 7, М"Советское радио, Ы 75,стр. 45-49.2. Авторское свидетельство СССР930532 Составитель Е, МельниковаРедактор А. Шандор Техред Ж.Кастепевич Корректор А Йзятко нного коми етений и от 35, Раушжгород, ул. Проектная П Патен филиал 490/76 Тираж 719 ВНИИПИ Государстве по делам изобр 113035, Москва, Ж