Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной формы

(51)4 Н 02 М 7 538 ф13 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРВ 748743, кл, Н 02 М 7/537, 1976.Авторское свидетельство СССРВ 1035758, кл . Н 02 М 7/537, 1980.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГОНАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕЗАДАННОЙ ФОРМЫ(57) Изобретение относится к электротехнике и м,б. использовано в системах вторичного электропитания и элек,801379 25 А 1 тропривода. Цель - повьппение качества выходного напряжения. Преобразователь постоянного напряжения в переменное содержит й инверторных ячеекс трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательнои подключены к демодулятору. Введение цепи обратной связи инвертора снепрерывным регулированием амплитудыпозволит осуществить плавную регулировку выходного напряжения (посредством инвертора с непрерывным регулированием) и дискретную (с помощьюинверторных ячеек), Это обеспечиваетвысокое качество и стабильность выходного напряжения. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов системах вторичного электропитанияи электропривода для преобразованияпостоянного напряжения в переменноенапряжение заданной формы, напримерсинусоидальной.Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путемего стабилизации и улучшения спектрального состава.На фиг. 1 показана блок-схемапреобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принципработы,Преобразователь (фиг.) содержитмодулятор 1, состоящий из Й инверторных ячеек 2-5 (для примера И=4),собранных по мостовой схеме на транзисторах 6-9 с выходными трансформаторами 10-13. Вторичные обмотки трансформаторов 14-17 соединены последовательно. Непрерывный регулятор 18напряжения выходом подключен к силоному входу М-й инверторной ячейки,Демодулятор 19 силовым входом подключен к последовательно включенным вторичным обмоткам 14-17. Задающий генератор 20 прямым выходом соединен с 30управляющими входами левых полумостов инверторных ячеек 2-5 и счетнымвходом основного реверсивного счетчика 21, выходы которого подключенык адресным входам постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 22. Реверсивный счетчик 21 выходами прямогои обратного переноса подключен к Ви 5-входам основного триггера 23,выходы которого подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного сМетчика 21, Выход обратногопереноса реверсивного счетчика 21соединен с тактовым входом дополнительного триггера 24. Основные 25-27 45и дополнительный 28 коммутаторы своими входами соединены с прямым и инверсным выходами задающего генератора 20. Выходы основных коммутаторовподключены к управляющим входам правых полумостов инверторных ячеек 2-4,выход дополнительного коммутатораподключен к управляющему входу демодулятора 19, а управляющий вход коммутатора 28 соединен с выходом триггера 24. Управляющий вход правогополумоста ячейки 5 подключен к инверсному выходу задающего генератора 20.Аналоговый сумматор 29 первыми входами поразрядно подключен к выходу ПЗУ22, а вторым входом - к выходу измерительного выпрямителя 30, вход которого соединен с выходом демодулятора 19, Выход аналогового сумматора29 подключен к управляющему входунепрерывного регулятора 18 и ЙС-цепи31, конденсатор 32 которой зашунтирован разрядным ключом 33,Кроме этого, преобразователь содержит два пороговых элемента 34 и35, логическую схему ИЛИ 36, дополнительный реверсивный счетчик 37.Входы пороговых элементов 34 и 35подключены к средней точке ЙС-цепи31, а выходы связаны с входами логической схемы ИЛИ 36 и суммирующим ивычитающим входами счетчика 37. Выход схемы 36 подключен к управляющемувходу разрядного ключа 33, а выходреверсивного счетчика 37 поразрядносоединен с управляющими входами основных коммутаторов 25-27.Аналоговый сумматор может бытьвыполнен иа операционном усилителе,при этом сопротивления резисторовпропорциональны двоичному коду. Вкачестве непрерывного регулятора может быть использован усилитель класса В.На диаграммах (фиг. 2) показаны:напряжение 38 на вторичной обмотке17, предел регулирования по напряжению 39 ячейки 5, выходное напряжение40 аналогового сумматора 29, порог41 срабатывания элемента 34, импульсы 42 на выходе элемента 34, напряжение 43 на вторичной обмотке 4,напряжение 44 на входе демодулятора,напряжение 45 на вторичной обмотке15, порог 46 срабатывания элемента35, импульсы 47 на выходе элемента35, выходное напряжение 48 преобразователя,Преобразователь работает следующим образом. Предположим, что в исходном состоянии счетчики 21 и 37 обнулены, а триггер 23 находится в состоянии "1". Сигналы с прямого выхода задающего генератора 20 подаются на счетный вход реверсивного счетчика 21, с выхода которого линейно нарастающий код поступает на адресные входы ПЗУ 22. На выходе ПЗУ 22 формируется двоичный параллельный управляющий код соотве 1 ствующий величине ступенчатоаппроксимируемого выходного напряжения требуемой формы,Рассмотрим формирование нараст,зющего выходного напряжения преобразователя. С выхода ПЗУ 22 возрастающиикод подается на первые входы аналогового сумматора 29, с выхода которогонапряжение поступает на управляющийвход непрерывного регулятора 18. Врезультате на вторичной обмотке 17трансформатора 13 появляется нарастающее по амплитуде высокочастотноенапряжение, На обмотках 14-16 трансформаторов 0-12 напряжения равнынулю, так как ключи 6, 8 и 7, 9 работают синфазно. Это достигается тем,что при нулевом коде счетчика 37 управляющие сигналы с коммутаторов25-27 поступают на правые полумостыячеек 2-4 с прямого выхода задающегогенератора 20. Напряжение с выходныхобмоток 14-17 поступает на демодулятор 19 и с его выхода через измерительный выпрямитель 30 на второй вход 25аналогового сумматора 29. При этом,если аналоговый сумматор выполненна операционном усилителе, напряжение на выходе измерительного выпрямителя 30 имеет полярность, противоположную полярности, подаваемой напервый входы аналогового сумматора.Таким образом замыкается отрицательная обратная связь, обеспечивающаяформирование и стабилизацию выходного напряжения, Например, если увеличивается напряжение питания, то навыходе аналогового сумматора 29 появляется напряжение, изменяющее напряжение питания ячейки 5 посредствомнепрерывного регулятора 18, при этомвыходное напряжение остается неизменным. При заполнении счетчика 21 переключается триггер 23 и формируетсялинейно убывающий код. В реэультатс 45на выходе преобразователя формируетсяуменьшающееся по амплитуде напряжение, После обнуления счетчика 21 наего выходе обратного переноса появляется импульс, переключающий триггер5024, в результате на управляющий входдемодулятора 19 с коммутатора 28 подается инверсный сигнал и полярностьвыходного напряжения преобразователяизменяется на противоположную.При возрастании кода управления55с ПЗУ 22 выходное напряжение 38(фиг. 2) ячейки 5 достигает предела39 регулирования по напряжению, при этом напряжение 40 на выходе зиняс нового сумматора 29, подаваемое через ЙС-цепь 31 на входы пороговых ус", - ройств 34 и 35, достигает пор гясрабатывания (момента 1,). а нюх де порогового устройства 34 появляется сигнал "Лог.1", который через логи - ческую схему ИЛИ 36 подается на управляющий вход ключа 33. Ключ срзбатывает и разряжает конденсатор 32, В результате на выходе устроиства 34 формируется короткий импульс 42, который поступает на суммирующий вход счетчика 37, увеличивая его код на единицу, С выхода младшего разряда счетчика 37 сигнал поступает на управляющий вход коммутатора 25, Фаза сигналов с выхода коммутатора 25 изменяется на противоположную, в результате ключи 6, 8 и 7, 9 начинают работать в противофазе и на вторичной обмотке 14 появляется напряжение 43, которое, суммируясь с напряжением 38 ячейки 5, подается в виде напряжения 44 на вход демодулятора 19. С выхода демодулятора 19 напряжение через измерительный выпрямитель 30 поступает на второй вход аналогового сумматора 29, уменьшая его выходное напряжение 40. При этом уменьшается напряжение 38 на вторичной обмотке 7 трансформатора 13. Формируемые на вторичных обмотках 14-16 трансформаторов 10-12 напряжения пропорциональны двоичномуокоду (2 , 2 , ), поэтому при дальнейшем увеличении кода управления напряжение 40 на выходе аналогового сумматора 29 вновь достигает порогового уровня 41 (момента ) и код счетчика 37 увеличивается на единицу. В результате на вторичной обмотке 15 трансформатора 1 появляется напряжение 45, а ячейка 2 выключается и на вторичной обмотке 4 напряжение 43 вновь равно нулю. Увеличение кода управления с выхода ПЗУ 22 ведет к увеличению кода на выходе реверсивного счетчика 37, в результате возрастает выходное напряжение преобразователя. При формировании спадзющего участка выходного напряжения преобразователя напряжение 40 на выходе аналогового сумматора 29 становится равным нулю, а затем меняет знак на противоположный, достигая порога срабатывания 46 порогового устройства 35 (момент С ). На выходе порогового устройства формируется импульскоторый поступает на вычитаюшийвход реверсивного счетчика 37, уменьшая его код на единицу,Если на преобразователь действуетвозмущение воздействия, например, нвиде изменения напряжения питания,то чем больше это воздействие, темвыше напряжение на выходе аналогового сумматора, тем быстрее конденсатор 1032 РС-цепи 31 зарядится до пороговогоуровня 4 (46) и, следовательно, выше частота импульсов, поступающихна входы счетчика 37. По мере отработки возмущающего воздействия напряжение на выходе аналогового сумматора 29 уменьшается и одновременно снижается частота импульсон, изменяющихсостояние реверсивного счетчика 37,тем самым обеспечивал устойчивость 20системы стабилизации. В результатена выходе преобразователя формируется выходное напряжение 48, величинаи форма которого запрограммированыПЗУ 22 и практически не зависят от 25напряжения питания и нагрузки.Таким образом, н предложенномустройстве осуществляются плавнаярегулировка выходного напряжения посредством непрерывного регулятора на Опряжения и дискретная с помощью инверторных ячеек, реализующих принципимпульсно-кодовой модуляции, что обеспечивает высокое качество и стабильность выходного напряжения преобразо 35вателя.Формула изобретенияПреобразователь постоянного напри жения в переменное напряжение заданной формы; содержащий модулятор, выполненный на базе иннерторных ячеек, собранных по мостовой схеме с выходными трансформаторами, вторичные об мотки которых соединены последовательно и через демодулятор подключены к выходным выводам преобразователя, задающий генератор, прямым выходом подключенный к счетному входу основного реверсивного счетчика, выходы которого поразрядно подключены к постоянному запоминающему устройству, основной триггер, Р- и 5-входы которого соединены с выходами прямого и обратного переноса основного реверсивногосчетчика, прямой и инверсный выходыс суммирующим и вычитающим входамиэтого счетчика, выход обратного переноса основного реверсивного счетчика подключен к тактовому входу дополнительного триггера, основные и дополнительныи коммутаторы, первыми входами подключенные к прямому и инверсному выходам задающего генератора, второй вход дополнительного коммутатораподключен к выходу дополнительноготриггера, а выход коммутатора соединен с управляющим входом демодулятора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качестна выходного напряжения, М-я иннерторная ячейка выполнена с непрерывным регулированием амплитуды выходного напряжения, введены аналоговый сумматор, первыевходы которого поразрядно подключенык выходу постоянного запоминающегоустроистна, а выход - к управляющемувходу М-й инверторной ячейки, измерительный выпрямитель, входом подключенный к выходу демодулятора, а выходом - к второму входу аналоговогосумматора, ЙС-цепь, которая подключена к выходу аналогового сумматора,а ее конденсатор зашунтирован разрядным ключом, два пороговых элемента, входы которых подключены к средней точке РС-цепи, логическая схема ИЛИ, входы которой подключены к выходам пороговых элементон, а выход - к управляющему входу разрядного ключа, дополнительный реверсивный счетчик, суммирующий вход которого подключен к выходу одного из пороговых элементов, вычитающий вход - к выходу другого порогового элемента, а выход поразрядно соединен с управляющими входами основных коммутаторов, выходы которых связаны с управляющимивходами правых полумостов всех инверторных ячеек кроме Й-й, причем управляющие нходы левых полумостов всех инверториых ячеек подключены к прямому выходу соответствующего коммутатора, а угравляющий вход правого полумоста Й-й ячейки - к инверсному выходу задающего генератора.1379925 44 Составитель ВКозориз Техред М.Лидка,ин ректор Л, Пилипенк Заказ 991/5 Подписиитета СССР Тираж 665Государственнсго делам изобретений осква, Ж, Рауш 1 ИП и открытии кая наб 035 зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул,Проектная, 4