Статический преобразователь с устройством для его управления

(51)4 Н ОП ИДЕТЕПЬСТ АВТОРСНО 0 255 7.8(21) 40 (22) 02 (46) 15 (71) Ин АН УССР (72) В образователь содержи высокочастотный со форматор 2 и коммуттеля.верторщий трУстр а Бюзле 3 управлени ьно соедине оиств едова динам пос тор ния Тон ковскиилков сель стюк . 314 о ск о А,В и В(56) Авт р У 688970,Авторск 705626, ланои КИЙ ПРЕОБРДЛЯ ЕГО УПР ОВАТЕЛЬ СПЕНИЯ выполненивии с алгеличениеазисинусоньщаютсяователя. ТАТИЧ СТВОМ зобре ике и у лект- овано ение относитс может быть ис о уме т х источника р о габариты Фильтра асс и я - улучзателей зобр тных Цел габ аГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ 27 (088,8)е свидетельство СССН 02 М 7/48, 1979.свидетельство СССРН 02 М 7/515, 1979 34 импульсов, блок 3 реверсивный счетчик тор 39, логический сумм спределитель импульсов во обеспечивает Аормир синусоидального напряж цией по треугольному з ет снабжения высокочас сующего трансформатора вторичной обмоткой и тройства 33 в соответс тмом, обеспечивающим у сла уровней в кривой к ального напряжения, содержит ые генера- управле 38, дешифатор 40 и 41. Устройвание квания с моду- кону, За отного сог- дополнительИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям напряжения постоянного тока впеременное и может быть использоваУ5но при разработке вторичных источников питания для устройств электроавтоматики и электроприводов переменного тока, когда требуются малые массогабаритные показатели.10Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателейстатического преобразователя,На фиг.1 приведена схема статического преобразователя с устройством для его управления, позволяющегоФормировать 18 уровней квазисинусоидального напряжения при 12-ти ключах и 10-ти секциях вторичной обмотки высокочастотного согласующего 20трансформатора, на фиг.2 - функциональная схема блока управления,Статический преобразователь сустройством для ега управления содержит первичный инвертор 1, высакочастотный согласующий трансформатор 2, первичная обмотка 3 которого выполнена со средним выводом иявляется нагрузкой инвертора 1, авторичная содержит включенные основную 4 и дополнительную 5 обмотки,выполненные с отпайками, образующимивместе с крайними выводаМи согласновключенные секции 6-11 основной исекции 12-15 дополнительной обмоток,и средними выводами 16 и 17 соответ 35ственно. При этом числа витков в любой из секций дополнительной обмоткиопределяется выражением ч=:2 К,. ь,//(Х,+2), где (К . = 6) - максймальное значение коэффициента трансформации; (ж= 30) - число витков по ловины первичной обмотки", (М= 4)число секций дополнительной вторичной обмотки трансформатора, поэтомуи = 60, а число витков в секцияхосновной обмотки соглаана принятому допущению равно ы = 4 К . ъ //И (И+ 2), где (К о = 6) - число секций основной обмотки отсюда и =20.О г 0Коммутатор 18 содержит ключи 19-24переменного тока, подсоединенные одним силовым выводом к отпайкам икрайним выводам секций 6-11 обмотки 4, и ключи 25-30, подсоединенныеаналогично к обмотке 5 трансформатора 2, а оставшиеся силовые выводыключей 19, 21, 23 и 27 и 20, 22, 24,28 и 30 объединены соответственно в два - верхний и нижний - узла коммутатора, которые посредством кпючей 25 и 26 соединены со средним выводом 17 дополнительной обмотки и являютсясвязующими звеньями между верхними 7 у 9 р 1 1,13 и 15 и нижними 6,810 12 и 14 секциями. Устройство содержит также сглаживающий фильтр 31, по входу соединенный со средними выводами 16 и 17 вторичных обмоток, а по выходу - с нагрузкой 32.Устройство 33 для управления содержит последовательно соединенные генератор 34 импульсов, состоящий из последовательно соединенных задающего генератора 35 и делителя 36 частоты, прямой и инверсный выходы которогс образуют выходы генератора 34, блок 37 управления, реверсивный счетчик 38, дещифратор 39, логический сумматор 40 и распределитель 4 1 импульсов, формирователь 42 импульсов управления инвертором и формирователь 43 импульсов управления коммутатором.Блок 37 содержит мультиплексор, собранный на элементах И 44 и 45 н элементе ИЛИ 46, делитель 47 частоты, два Т-триггера 48 и 49, элемент НЕ 50, элемент ИЛИ 51 и 52. Первые входы элементов 44 и 45, являясь информационными входами мультиплексора, соединены соответственно с прямым и инверсным выходами генератора 34, Выходы элементов 44 и 45 соединены с входами элемента 46, выход которого связан с распределителем 41 и образует выход блока 37. Делитель 47, вход которого подключен к выходу элемента 46, реализует коэффициент счета К ч = Е/2, где- число уровней в кривой выходного напряжения преобразователя, Импульсы поступают с выхода делителя 47 на вход триггера 48, Триггер 49, связанный с прямым выходом триггера 48, прямым и инверсным выходами подключен к вторым входам элементов 45 и 44 соответственно, Выход элемента 50, соединенного входам с выходом элемента 46, образует другой выход блока 37 и связан с распределителем 41 импульсов. Элемент 51 подключен к выходам делителя 47 триггера 48 и элемента 50, а выход образует выход блока 37, связанный с вычитающим входам реверсивного счетчика 38. Элемент 52 связан по входу с выходом элемента 46 и инверсным выходамтриггера 48, Его выход является вы-ходом блока 37, подключенным к суммирующему входу реверсивного счетчи- ка 38.5Реверсинный счетчик 38 представляет собой двоично-десятичный счетчик с коэффициентом счета К,ъ 1./2.Сумматор 40 состоит из элементов ИЛИ, число которых зависит от числа. уровней в кривой выходного напряжения. Сумматор 40 состоит из двух групп элементов - основной и дополнительной, которые могут отличаться как числом элементов ш ш, так и числом 16 их входов К, К , осуществляющих ло.гическую сборку импульсов управления соответственно для ключей и групп коммутатора, силовые выводы которых подключены к отпайкам и выводам ос О нонной и дополнительной обмоток. Число элементов основной группы сумматора в два раза меньше числа ключей основной группы коммутатора или числа секций основной вторичной обмотки 25 согласующего трансформатора, т.е.шо =К /2, при числе входов каждогоэлемента, равного половине общегочисла ключей дополнительной группыкоммутатора, т,е. К =(2 + 1, Число элементов дополнительйой группы сумматора в дна раза меньше числа ключей дополнительной группы коммутатора, т.е. ш= Ид/2 + 1, при чис ле входов каждого элемента в два раза меньшем числа ключей основной группы коммутатора или числа секций основной вторичной обмотки согласующего трансформатора, т,е. К= Мо(2, 4 О При этом 3-й вход 1-го элемента ИЛИ основной группы сумматора 40 соедиМонен с+ в ( - 1) в ,ш выходом дешиф 2ратора 39, а любой К-й вход 1-го эле мента ИЛИ дополнительной группы сум 11 оматора 40 - с К + - (1 - 1)1 - ш вы 2ходом дешифратора 39.Статический преобразователь с уст ройством для его управления при модуляции квазисинусоидального напряжения по треугольному закону работает следующим образом.Однофазный первичный инвертор 1 преобразует постоянное напряжение уровня Е в переменное высокочастотное типа меандр, частота которого равнацьх(21и обеспечивается генератором 34 устройства 33. Эта частота задается генератором 35 и делителем 36 с коэфФициентом деления К, где рабочая частота генератора 35 определяется выражениемГ =(2 Ь - 1)К,в результате чего на выходе генератора 34 Формируются импульсы. Единичный уровень квазисинусоидального напряжения, равный Е/3, формируется при помощи ключей 19 и 25, подключающих секцию 7 обмотки 4 трансформатора 3 к входу фильтра 31 при прямой полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора, что обеспечивает коэффициент трансформации, равный К = 1/3. При смене полярности на вторичной обмотке трансформатора отключаются ключи 19 и 25 .и включаются ключи 20 и 26, подключающие секцию 6, что соответствует Формированию второго уровня квазисинусоидального напряжения, равного 2 Е/3, за счет коэффициента трансформации Кт= - 2/3. Третий уровень выходного напряжения, равный Е, формируется при положительной полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора 2 в результате запирания ключей 20 и 26, отпирания ключей 2.1 и 25 и подключения последонательно соединенных секций 7 и 9, которые обеспечивают коэффициент трансформации К = 1.Алгоритм переключения ключей коммутатора и Формирования уровней квазисинусоидального напряжения при модуляции его по треугольному закону путем подключения к входу Фильтра 31 секций обмоток 4 и 5 трансформатора 2 на нечетных четвертях периода кривой выходного напряжения, что также имеет место в обратной последовательности на четных четвертях, приведен в таблице.Приведенный алгоритм, Формирующий кназисинусоидальное напряжение пос- ф редством коммутатора 18, реализуется устройством 33, Единичный уровень на инверсном выходе триггера 49 позволяет прямой последовательности импульсов с прямого выхода делителя 36 задающего генератора 34 через элементы 44 и 46 поступать на вход делителя 47с коэффициентом деления счета К=1,/2, импульсы на выходе которого фиксируют четверти периодов кривой выходного напряжения. На прямом и инверсном вьгходал триггера 48 формируются импульсы, длительность которых равняется длительности четверти пери" ода квазисинусоидального напряженияи которые совпадают по временному расположению с четными и нечетными четвертями кривой выходного сигнала, На выходах триггера 49 получаются последовательности импульсов, которые совпадают (фиксируют) с четными или нечетными полупериодами кривой выходного напряжения как по длительности, так и временному расположению. Поэтому на первом полупериоде на вход делителя 47 поступает импульснаяпоследовательность с прямого выхода "делителя 35, а на втором полупериоде - с инверсного выхода, Элементы 51 и 52 осуществляют суммирование по ИЛИ импульсных последовательностей с выходов делителя 47 и триггеров 48 и 49, которые поступают на суммирующий и вычитающий вд счетчика 38 На выходах счетчика 38 формируются сигналы, поступающие на соответствующие входы дешифратора 39, Унитар-. ные коды с выходов дешифратора поступают на входы элементов ИЛИ сумматора 40 и распределитель 41. В результате этого формируются сигналы которые обеспечивают включение ключей коммутатора в соответствии с таблицей и формирование квазисинусоидального напряжения с модуляцией по треугольному закону.Изобретение позволяет улучшить иассогабаритные показателя статического преобразователя постоянного напряжения в переменное синусоидальное с промежуточным формированием квазисинусоидальной формы кривой напряжения, что достигается увеличением чис ла уровней в кривой квазисинусоидального напряжения, что уменьшает массу и габариты выходного сглаживающегофильтра.Формула изобретенияСтатический преобразователь с устройством для его управления, содержащий первичный инвертор, вьход которого подключен к первичной обмотке с числом витков 2 ы высокочастотного согласующего трансформатора с коэффициентом трансформации К , коммутатор, содержащии первую группу ключей переменного тока, выходы которых соединены с соответствующими выводами Ы секций основной вторичной обмотки, высокочастотного согласующего трансформатора, кроме средней точки, которая является первым выходом статического преобразователя и делит обмотку на две части, распределитель импульсов и задающий генератор, выход которого соединен с входом делителячастоты, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения иассогабаритных показателей преобразователя, высокочастотный согласующий трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмотки с М секциями, коммутатор снабжен второй группой ключей переменного тока статический преобразователь снабжен блоком управления, который содержит делитель частоты, два Т-триггера, два элемента И, триэлемента ИЛИ и элемент НЕ, реверсивным счетчиком, дешифратором, логическим сумматором с (ш+ и) элементами ИЛИ, где щ=- И/2, ж, = Х /2 + 1, Зо и формирователями импульсов управления инвертором и коммутатором, причемИ := Б/2 при четном Б/2 или М- (Б + 2)/2 при нечетном Б/2, Н, =(Б/2 - 2) при четном или И=(Б/2-3)при нечетном Б/2, где Б - число ключеи коммутатора, число витков в любой из секций дополнительной ыф иосновной м обмотки равно ъ= К ы //(Я/2 + 1), ът = 2 с "/И , средняя точ ка дополнительной вторичной обмотки делит ее ча две части и является вторым выходом преобразователя, выходы первойгруппы ключей коммутатора, подключенных к соответствующей части основнойвторичной обмотки соединены и под 9ключены к входам соответствующихключей второй группы, выходы которыхсоединены с выводами секций соответствующей части дополнительной вторичной обмотки и со средней точкой этойобмотки, которая включена встречноосновной вторичной обмотке, прямойи инверсный выходы делителя частотысоединены через формирователь импульсов управления инвертором и вентилями инвертора и с первым и вторымвходами блока управления, первый ивторой выходы которого подключены квходам сложения и вычитания реверсив1403215 тора. Уровень квазисинусоидального напряжения олярностьходного напяжения Включены Ключи Секции 18 2 Е+2 Е/3 20,28 6,12 21,27 7,9,13 22,28 6,8,12 9 ЗЕ 10 ЗЕ+Е/3 11 ЗЕ+2 Е/3 23,27 7,9,11,13 24,28 6,8, 10,1219,29 7,13,15 20,30 6,12,1421,29 7,9,13,15 12 4 Е13 4 Е+Е/3 14 4 Е+2 Е/3 15 5 Е ного счетчика, третий и четвертый выходы блока управления соединены с входами управления группами распределителя, выходы реверсивного счетчика5 через дешифратор и логический сумматор соединены со входами распределителя, выходы которого через формирователь импульсов управления коммутатором соединены с управлякнцими входа ми ключей коммутатора, в блоке управления выход первого элемента ИЛИ является третьим выходом блока и соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и входом делителя частоты и через элемент НЕ - с первым входом третьего элемента ИЛИ, который является четвертым выходом блока управления, выход делителя частоты соединен с входом первого Т-триггера и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, прямой выход первого Т-триггера соединен с входом второго Т-триггера и с третьим входом третьего элемента ИЛИ, инверсный выход первого Т-триггера подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, инверсный и прямой выходы второго Т-триггера соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, первые входы которого являются первым и вторым входами блока управления, выходы обоих элементов И подключены к входам первого элемента ИЛИ, выходы третьего и второго элементов ИЛИ являются первым и вторым выходами блока управления, в логическом сумматоре 1-й вход -го элемента ИЛИ из числа ш соединен с+ - Ц - 1)1 -м1 оо 2выходом дешифратора, а К-й вход 1-го элемента ИЛИ из числа ш соединен с К + - (1 - 1)1 -м выходом дешифра 1 о21403215 10 11 родолже вне таблп 1 н. Уровень кваэнсннусоидального напряжения Включены Ноиер Знаиенне Секции 16 5 Е+Е/3 22, 30 6, Я, 12, 14 17 5 Е+2 Е/3 23,29 7,9,11,13,15 +18 6 Е 24,30 6,8,10,12,14 Составитель В,МироновТехред Л.Сердюкова гор 11,Пилипенко едактор Е.Копч аж 66 Заказ 2875/48 Подписнота СССР НИИПИ Гос рственного коми обретений и отк 1 тииаб д, 4/5 по делам13035, Москв аушская рои теопственно-голиграфическое предприятие, г, Ужгора чл. Прг. ек гнл 1 1 Полярностьвходного напряжения