Преобразователь постоянного напряжения в переменное с амплитудно-импульсной модуляцией

(50 4 Н 02 М 7 53 СССРНРЫТИЙ ТЕНИ АНИЕ 31809/24-07 ,10.79(21) 2 (22) 2 (46) 3 (71) М тут (72)53 24тический инс СССР 960.азовател ова думССР.1.03,79. н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Г.С.Мыцык и Ю.П.Иванов ( ) 621.414.57(088,8) (56) Авторское свидетельство У 280629, кл. Н 02 М 7/48, 1Современные задачи преобр ной техники. Ч.4. Киев: Наук ка, 1975, с. 126-135.Авторское свидетельство С У 959239, кл, Н 02 М 7/48, 1(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НА ПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ С АМПЛИТУДНО- ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ(57) Изобретение относится к облас преобразовательной техники и может быть использовано во вторичных ист никах электропитания. Цель изобрет ия - улучшение качества выходного напряжения в заданном диапазоне ег регулирования. Преобразователь напряжения содержит основной инвертор 1 с первичной обмоткой 8, автотрансформатор 9 с вторичной обмоткой, кото, рая выполнена с отводами 10, 11, связанными с основными выводами 12, 13 и выходными выводами 14, 15 через . ключи 16-18 демодулятора 19. Преобразователь содержитвспомогательный инвертор 20 на управляемых ключах с двухсторонней проводимостью 21-24. Регулирование выходного напряженияпреобразователя осуществляется взаимосвязанным изменением длительностей включенного состояния ключей 21-24, инвертора 20 и введением дополнительного ключа 27. Тем самым дополнитель- Е но к основному нерегулируемому каналу вводится вольтодобавочный регулируемый канал и осуществляется частичное генератно-импульсное регулирование выходного напряжения по заданно- ф му алгоритму управления, 2 з.п, ф-лы, Ь илефф 1Изобреение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источникахпитания электроавтоматики и электроприводов переменного тока малой мощности (до единиц кВЛ).Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения взаданном диапазоне его регулированияпутем уменьшения его коэффициентагармоник.,На фиг. 1 показана принципиальнаясхема силовой части преобразователя;на фиг.2 - блок-схема управленияпреобразователем; на фиг.З - вре 15менные диаграммы, поясняющие формирование управляющих сигналов, подаваемых на входы ключей преобразователя; на фиг,4 и 5 - варианты упрощенных схем преобразователей; на фиг.б -20зависимости коэффициента гармоник выходного напряжения КгЯ) и амплитудыпервой гармоники Я) от угла регулирования (Ы) для предлагаемого преобразователя (сплошная линия) по сравнению с прототипом (пунктирная линия).Преобразователь (фиг,1) содержитосновной инвертор 1, выполненный натранзисторах 2-5. Один из выходныхвыводов 6 инвертора подключен к одному концу 7 основной первичной обмотки 8 автотрансформатора 9, вторичнаяобмотка которого выполнена с отводами 1 О и 11, связанными с основнымивыводами 12 и 13, с выходными выводами 14 и 15 преобразователя через ключи 16-18 демодулятора 19. Кроме того,преобразователь содержит вспомогательный инвертор 20 на управляемых ключах с двухсторонней проводимостью21-24. Первые силовые выводы 25 и 26вспомогательного инвертора 20 зашунтированы дополнительным ключом 27,включены между вторым концом 28 основной первичной обмотки 8 и вторымвыходным выводом 29 основного инвертора 1, Вторые силовые выводы 30 и31 вспомогательного инвертора 20 подсоединены к концам 32 и 33 дополни"тельной первичной обмотки 34.Блок управления (фиг,2) преобразователем включает в себя задающий генератор 35, модулятор ширины импульсов 36 с прямым 37 и инверсным 38выводами, шестиканальный кольцевойраспределитель импульсов 39 и логический узел 40, через которые выход задающего генератора 35 связан с управляющими выходами ключей 2-6 основного инвертора 1 и ключей 6-18 демодулятора 9. Управляющие входы вспомогательного ключа 27 и ключей 21-24 вспомогательного инвертора 20 связаны соответственно с прямым 37 и инверсным 38 выходами модулятора ширины импульсов 36.Модулятор ширины импульсов 36 может быть выполнен и виде генератора пилообразного напряжения 41, компаратора 42 и двух логических элементов И-НЕ 43 и 44, выходы которых образуют соответственно прямой 37 и инверсный 38 выходы.В состав логического узла 40 входят триггер 45, логические элементы ИЛИ 46-48, логические элементы 2-2 ИИЛИ 49-50 и логические элементы НЕ 51-53.Формирование выходного напряжения преобразователя поясняется временными диаграммами. На фиг,З приведены временные диаграммы формирова- - ния управляющих сигналов, подаваемых на входы ключей преобразователя. Принятые обозначения ТИ 1-ТИЗ - тактовыеимпульсы на выходе задающего генератора 35.Напряжения на фиг.4 имеют индексы, соответствующие элементам,П , П - форма напряжения навыходе преобразователя соответственнов режимах вольтосуммирования, нейтральном" и вольтовы-;:читания.На фиг.4 в трансформаторе используется средняя точка 54 первичной обмотки, а на фиг.5 - общая точка 55 соединения вспомогательного ключа 56 и средней точки 57 введенной первичной обмотки 58.Принцип работы преобразователя поясняется на примере формирования напряжения с Б=З, Р= с паузой, где И - число ступеней на четверти периода выходного напряжения преобразователя; Р - степень уплощения кривой намагничивания.При подключении питания к блоку управления и силовой части преобразователя и замыкании ключей 2 и 4 основного инвертора и вспомогательного ключа 27 первичная обмотка 3 трансформатора 9 замыкается накорот0872 О 15 20 35 40 45 50 55 3 132ко, В напряжениях на первичной обмотке Ц , 11 формируется пауза, аодин из ключей (17) демодулятора 19остается в этот момент замкнутым,что обеспечивает прохождение реактивного тока нагрузки. При замыканииключей 2 и 5 основного инвертора 1 иключа 17 демодулятора 19 на выходепреобразователя формируется перваяступень положительной полуволны напряжения Б, Замыканием ключей 3, 4и 16 формируется ступень напряженияБ.Дальнейшее формирование напряженияУн с амплитудно-импульсной модуляцией происходит аналогично в соответствии с временными диаграммами (фиг.З).Регулирование выходного напряженияпреобразователя осуществляется взаимосвязанным изменением длительностейвключенного состояния ключей 21-24,вспомогательного инвертора 20 и дополнительного ключа 27, Темсамымдополнительно к основному (по мощности) нерегулируемому каналу вводитсявспомогательный (вольтодобавочный) регулируемый канал и осуществляетсячастичное широтно-импульсное регулирование выходного напряжения. В режиме вольтосуммирования(0фиг.З) впределах каждого полупериода напряжения промежуточной высокой частотывс(Б 8 ) в течение регулировочного интервала включаются ключи 21, 24 и выключается вспомогательный ключ 27, ав режиме.вольтовычитания (Пф ) вклюнчают я ключи 22, 23 и выключаетсявспомогательный ключ 27. Алгоритмы переключения ключей 2-5 и ключей 16-18в процессе регулирования остаются номинальными,В нейтральном режиме (Б на фиг,З)во включенном состоянии находитсявспомогательный ключ 27, а ключи 2124 разомкнуты.На фиг.4 и 5 с целью упрощенияструктуры преобразователя изображеносновной инвертор 20, выполненный посхеме с нулевым выводом.С целью дальнейшего упрощения приповышенной частоте выходного напряжения выходными выводами преобразователя являются концы вторичной обмоткитрансформатора, т.е. в этом случаеиспользуется схема преобразователябез демодулятора. Рабочая частотатрансформатора равна выходной частоте преобразователя. При сохранениирегулировочных свойств качество выходного напряжения ухудшается,Заданный диапазон регулированиявыбирается соотношением чисел витковосновной и вспомогательной первичныхобмоток трансформатора.ф о р м у л а изобретения 1,Преобразователь постоянного напряжения в переменное с амплитудно- импульсной модуляцией, содержащий основной инвертор, один из выходных выводов которого подключен, по крайней иере к одному концу основной первичной обмотки трансформатора, вспомогательные ключи с двухсторонней проводимостью, связанные с дополнительной первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка последнего выполнена с отводами, которые вместе с ее концами подключены к выходным,выводам преобразователя через управляемые ключи с двухсторонней проводимостью, образующие демодулятор, блокуправления, включающий в себя последовательно соединенные между собой задающий генератор, распределитель импульсов, логический узел перераспределения импульсов и усилительноразвязывающий узел, а также модулятор ширины импульсов, включенный между задающим генератором и упомяну тым логическим узлом, причем управляющие входы по крайней мере половины ключей основного инвертора через логический узел связаны с выходами задающего генератора, а управ" ляющие входы вспомогательных ключей через логический узел связаны с выходом модулятора ширины импульсов,. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения в заданном диапазоне его регулирования путем уменьшения его коэффициента гармоник, упомянутые вспомогательные ключи образуют инвертор, причем выходные его выводы за-, шунтированы введенным дополнительным ключом и включены между вторым концом основной первичной обмотки трансформатора и другим выходным выводом основного инвертора, входные его силовые выводы подсоединены к концам упомянутой дополнительной первичной обмотки трансформатора, управляющие входы дополнительного ключа и ключей инвертора связаны соответственно с одним из парафазных выходов логического элемента 2 И, причем один вход1320872 5последнего подключен к выходу модулятора ширины импульсов, а второй - к одному из выходов распределителя импульсов, а управляющие входы всех ключей основного инвертора через логический узел связаны с выходом задающего генератора.2.Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что при выполнении основного инвертора по схеме с нулевым выводом, в качестве упомянутого второго конца основной первичной. обмотки трансорфматора используется средняя точка этой обмотки.3,Преобразователь по п,1, о т - 5 л и ч а ю щ и й с я тем, что при выполнении инвертора по схеме с нулевым выводом, в качестве одного из его выходных выводов используется общая точка соединения упомянутого 10 дополнительного ключа со средней точкой дополнительной первичной обмотки3.320872 ТИ 1 ТИ 2 ТЮ 042 ,д 1 цЯ оЯ кб Ри 0 г, а Юга г1320872 Фиг 1 Щ О,д 08 01 О 0 Сост ави тель Н.ЦишевскаяА.Кравчук Корректор М,Пож едактор Н.Горва е аз 266 Подписноемитета ССС Т В ИИПИ Государственногоелам изобретений и 5, Иосква, Ж, Р крытии ская наб.,4 оизводствеиио-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,