Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное

т ьД ОП И" С А Н И ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсникСоциалистичесиикРеспублии(5 т)Ч 2 М 7 соединением заявкиГааударстааалый камитат СССР3) Приоритет делам изобретен и аткрытнв(72) Авторы изобретения Киевский ордена Ленина политехнический институтимени 50-летия Великой Октябрьской сопиалистипескойреволюпии) Заявите ВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯИНУСОИДАЛЬНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ,(54) ПРЕОБРА В КВАИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании вторичных источников электропитания, предназначенных, например для частично управляемых электроприводов при требовании хороших массо-габаритных показателей и повышенного качества преобразованного тока.Известны преобразователи с квазисинусоидальной формой выходного напряжения 1-4 ,содержащие амплитуд 1 о ные модуляторы, нагруженные на трансформаторы, работающие с частотой выходного напряжения. К недостаткам этих преобразователей относятся низкое качест 15 во выходного квазисинусоидального напряжения, обусловленное его ступенчатой формой, а также невысокие массо-габаритные показатели, которые особенно ухудшаются при низких и инфраннзких частотах выходного напряжения.Известны также преобразователи с промежуточным повышением частоты 5, содержащие демодулятор и обладаюшие 2улучшенными массо-габаритными показателями. Однако качество выходного напряжения таких преобразователей также сравнительно невысокое. Из известных преобразователей с квазисикчсоидальным выходным напряжением наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является преоорввоввтепь 6 с промежуточевпе по. вышением частоты, содержащий основные амплитудно-импульсные модуляторы, выполненные по одной из инверторных схем и нагруженные на первичные обмотки согласуккпих трансФорматоров, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены ктсиловому входу демодулятора, а также блок управления, включающий в себя задаюший генератор и программный узел формирования управляющих импульсов, который через вспомогательные амплитудно-импульсные модуляторы связан с управляющими входами основных амплитудно-импульсных модуляторов.р Однако низкое качество формы Вь 1;:.с- НОГО кВязискнусоидапьнОГО напряжения, обусловленное его ступенчатостью, приводит к ухудшению массо-габаритных показателей преобразователя ня низких к инфранизких выходных частотах кз-зя увели-. чения массы и габаритов выходных сгпяживающих фильтров, так как их фип 1 грую" щее действие на указанных частотах с ижается. Улучшение формы выходного напряжения путем увеличения числе его ступеней усложняет преобразователь, твк как увеличивается количество амппктуд.ных модуляторов, участвующих в формировании выходного напряжения.1Цепь изобретения - улучшение ка;е:тва выходного напряжения.Дпя этого преобразователь снабжен блоком Обратной связи, последовательно соединенными фазовыми модуляторами и с дополнительными амплитудно-импупьс ными модуляторами, Вторичные обмотки выходных трансформаторов которых соедкнень последовательно и включены в цепь последовательно соединенных Вторичных Обмоток упомянутых согласующих трансформаторов, причем одни входы фазовых модуляторов и один вход блока обрат-:,ой связи подсоединены к выходузадающего генератора, выход демодулятора псдк,пс чен ко второму входу блока обратной связк, двя выхода которого подкпоченя к ДРУГИМ ВХОДЯХ фЯЗОВЫХ МОДУП 5 ГГОРОВ, Я третий Выход сВязан со ВхОдОм програ ь; много узла Формирования управляющих импульсов. Кроме того, блок Обратной связи содержит генератор эталонно;, синусоиды, выход которого образует выход блока обратной связисвязанный со входом программного узла формирования 4 С управляющих импульсов, и пол пючен к одному входу схемы выделения сиг:-япа рассогласования, другой вход которо является входом блока обратной связи, сое диненным с Выходом демодулятораа также амплитудные компараторы, выходы ко:.: торых образуют выходы блока обратной связи, соединенные со входами фазовыхс модуляторов и подключенные Одними сзо-. ими входами к выходу схемы выдепепк; 5 О сигнала рассогласования, а другими " к выходу генератора пилообразного напри.ке. ния, Вход последнего Образует вход :пока обратной связи,подключенный к задаю щему генератору.На фиг. 1 представлена схема прс дпа= гаемого преобразователя; па фиг. 2 - схе, мв блока обратной связи; ня фиг. 3 ю 4:дкяграь 1 м, иллюстрирующие работу преОоразсьятепя и опокв оратной связи11 реоб 1.;зоватепь св .цскнусокдапьной формок выходного н,Пря 5 кенкя 1 фиг.1) содержит Основные 1-4 и допопнктеп.:-.сные ЯМППКТУДКО-И:ПУПЬСНЫ МлПУПЯтООЫ: К оВЫПОПНЕННЫЕ ПО ОДНОК КЗ СХЕМ МОСТО- вота попумсстового кнвертора ипи иняертора со среднеи "Очкой, Одними сво - ими входами подкпюченснь.е к первичному истоцнкку питания 7, Вторкцные обмотки трансформаторов ВО указанных амплит"дно-импульсных:.Одупя горов соедк:,:ЕН ПОСПЕпОВЯТЕП НС К П:"цфл 1 ОЧЕНЬ 1 силовому входу демодулятора 14, я упОЯВПЯЮЩКй ЕГ"О ВХОД с:ВЯЗЯК ЧЕРЕЗ УСИПК- тель мощности 15 с Вь"Ходом Высокочастотного задающего генератора 6. Однц кз входов Вспомогательных ямппи; удкокмпупн:ных модупяторов 17 2 О и фазовых модупяторов 21 к 22 соединены и подключены к Выходу генератора 16. Дру Гке входы модуляторов 1720 соединены с Выходамк программного узда 23 формкровяРия управляющих кмпупьсов, .я входы фазовых модупяторов 21 и 2- с одними цз выходов блока 24 обратной связи,. другим выходом . Оедкненцьпи с вхоД". л 30 Рс смно О г1 ьЬ 1у" МО дупяторзв .связаны с угрявля сщи. - Входямк ссновпых модуляторов4,вьфкоды -ц ОЗЫХ м,ОдулцОООВ,-1 К 22- с ,:прявпяющимк Входамк :.,Одупяторо и 6, Один из Входов блока 2-т Обра".;ОЙСВЯЗИ ПСДКПЮЧЕН К ЬЬ 1 ХОДУ ЗЯДЯС 1 ЩЕГО Г:- ;ервгора 16, в другой - к ыхсду цемов дупчтора 14,. выход которого является выходом преобрЯзОВЯТ пя.Впок Обратной 24 связи 1 фиг. 2.: ОО-. пер)кит Гекооят О р этя: конной с цн",с сиды 25 ы .отопот"О л ръцкнен г.ген и- ВХОПОВ СХЕМЫ 26 ВЬ:,ГЕПЕНКя Скг цала рас. согп:="сования и одновремено явпяе;я выходом блока . 1 Обратной связи,кпоченным кс Входу программного узле 23: Вгэоой ьхоД схемы 26 является БХО- дом блока 2 ч Обратной связи, .подй - .;О- ченны м к в;:.;Ходу де мОд,ля г Да 1 . Выход, хамы 26 Выделения сигнала рассог, пясование подкпю чек к Одним и 3 ВХОДОВ ямплктчлых компараггсров 27 к 2 Й, .1 ругие Вхо ь: .1 омпаратОр.3 Ви .пОдкпю - цены к вьходу генератора пилообразного нвпряиения 28 и к выходу цнверткруоще - лс у( кп 1 ггепя 5 О 6 Ос.тветсг венце. ВходСилкт ълк, Д ПОДС 1 ф ДИНЕИ К ВЫХО г т Е сЦЕ ввторв 29. ВХОД Ге."оратсрв 29 Обрйзуе вход бпсп в, подкшочеггного х Вьло 1, за 5 7363дающего высокочастотного генератора 16,а выходы комператоров 27 и 28 - выходы,блока, соединенные со входами фазовыхмодуляторов 21 и 22.Преобразователь работает следующимобразом. Задающий высокочастотный генератор 16 вырабатывает высокочастотное напряжение 0 (фиг. 3), определяющее частоту работы трансформаторов8-13 и амплитудных модуляторов 1-6 10которое поступает на одни из входов модуляторов 17-20 и фазовых модуляторов21 и 22,Работе амплитудных модуляторов 1720 и части преобразователя, относящейся к ним, заключается в следующем, Функции, выполняемые этими модуляторами,различны в процессе формирования выходного напряжения. Под действием сигналов программного узла 23 формирования 20импульсов управления, поступающих надругие входы вспомогательных амплитудных модуляторов, они на своих выходахизменяют фазу напряжения задающего генератора 16 на 180 О, которое и является управляющим дпя модуляторов 1-4,Временные моменты О - ;4 измененияфаз высокочастотных управляющих напряжений О - Оо не выходах модуляторов 17-20 определяются программным ЗОузлом 23 формирования импульсов управления и обусловлены законом аппроксимации синусоиды ступенчатой кривой. ВыХодные напряжения 0 - 04 снимаютсясо вторичных обмоток трансформаторов8-11 (фиг. 3). В результате последовательного соединения вторичных обмотоктрансформаторов 8-11 напряжения О суммируются и в точках а, 6 формирует. -ся ступенчатое квезисинусоидапьйое напряжение Ос,-, модулированное высокойчастотой задающего генератора 16. Дляполучения нестабипизированного ступенчатого квазисинусоидального напряжения,точки а и б подключаются к силовому Ювходу демодулятора 14 с выходным напряжением О,Для улучшения формы выходного напряжения и его стабилизации в составпреобразователя включены дополнитель оные амплитудно-импульсные модуляторы5 и 6, фазовые модуляторы 21 и 22 иблок 24 обоатной связи. Их работа заключается в следующем, На выходе генератора эталонной синусоиды 25 формируется синусоидельное напряжение, котороепоступает на вход блока 24 и являетсядля него синхронизирующим, а также на 0одич из входов схемы 26 выделения сигнала рассогласования, на другой входкоторой поступает выходное напряжениепреобразователя с выхода демодулятора14. В резулыате выделения сигнале рассогласования на выходе схемы формируется напряжение обратной связи Ц (фиг.3и 4), поступающее не один из входов амплитудных компереторов 27 и 28. Одновременно на выходе генератора пилообразного напряжения 29, синхронизируемого выходными импульсами О гене 1 ьратора 16, формируется пилообразное напряжение О поступающее на другойвход амплитудного комператоре 27 и входинвертируюшего усилителя 30, Не выходепоследнего формируется противофазное .пилообразное напряжение О поступаюЪОшее на другой вход амплитудного компареторе 28. На выходах компареторов 27и 28 формируется импульсное напояжение0О,широтно-модулированное,11нейряжением обратной связи Оь . Импульсное напряжение О и Опоступает наодни из входов Фазовых модуляторов 21и 22, на другие входы которых подаются выходные импульсы задающего генератора 16. При этом на выходах фазовыхмодуляторов 21 и 22 формируются напряжения О и Ос фезовым сдвигом относительно импульсов О, задающего генератора 16 не ширину импульсов напряжений 1.11, О амплитудных компараторов 27 и 28. фазовый сдвиг напряженыРодного фазового модуляторе положителена другого - Отрицателен. Выходные напряжения 0 и О форма которых аналогична форме напряжений Ои 0 фазовых модуляторов, апгебрейчески суммируются посредством последовательного соединения вторичных обмоток их выходныхтрансформаторов и между точками 6 и вформируется результирующее напряжение(3 б-, широтно-мод"пированное позаконунапряжения обратной связи 0 . На входдемодулятора 14 поступает напряжениеОс, равное сул 1 ме напряжений Ос,и Од-,На выходе демодуляторе 14 формируетсяквезисинусоидапьное напряжение Осдобавочным широтно-модулированным напряжением не его ступенях.При выполнении дополнительных амплитудных модуляторов по схеме мостового инвертора возможно исключение изсхемы преобразователя модулятора 6, Приэтом импульсы управления О чодаютсяна одну стойку мостового инвертора, еО ,2 - на другую,ратора, вход демодулятора подключенко второму входу блока обратной связидва выхода которого подключены к другим входам фазовых модуляторов, а третий выход связан со входом программного узла формирования управпяюших импупьсов.2, Преобразоватепь по и, 1, о т -л и ч а ю ш и й с я тем, что блок обратной связи содержит генератор этапондой синусоиды, выход которого образует выход бпока обратной связи, связанный со входом программного узла формировани.я управляюших импульсов, и подкпюченный к одному входу схемы выделения сигнала рассогласования, другойвход которой является входом блока обратной связи, соединенным с выходом демодулятора, а также амппитудные компараторы, выходы которых образуют выходы блока обратной связи, соединенныесо входами фазовых модуляторов и подкпюченные одними своими входами к,выходу схемы выделения сигнала рассогпасования, а другими - к выходу генератора пилообразного напряжения и инвертирующего усилителя, входом подключенного к выходу генератора пилообразногонапряженя, причем вход последнего образует вход блока обратной связи, подключенный к задающему генератору.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США о. 3723848,кл. 321-45 Р, 1973,.2. Патент США У. 3767996,кл. 321-9 А, 1973,3, Заявка ВепнкобританииЫю 1354443, кп, Н 2 Г, 1974.4, Руденко В. СПобедаш К. КСкобченко. В. М, Ромашко, В, ЯСолодовник А. ИМакаренко Н. П. Разработка и исследование тирнсторного преобразователя частоты с улучшенной формойвыходного напряжения, кн, Современныезадачи преобразовательной техники, ч. 4,Киев, 1975, с. 126-135.5, Миловзоров В. П., Мусолин А. К.,Морозов А. С. Стабкпизированный преобразоватепь постоянного .напряжения впеременное ступенчато-синусоидапьное,кн. Современные задачи преобразовательной техники, ч. 4, Киев 1975,с. 153-157.6, Заявка СССР Мд 2457776,кп. Н 02 М 5/27, 1977 Преобразоватепь ру -фазного напряжения в однофазное (прототип),Использование в преобразователе блока обратной связи, фазовых модуляторов и вспомогательных амппитуднс-импульсных модуляторов улучшает форму выходного напряжения, т,е. улучшает его гармонический состав за счет дополнения ступенчатого напряжения широтно-модулированным по закону сигнала рассогласования, Кроме того, наличие указанных бпоков осуществляет стабилизацию выход- О ного напряжения преобразователя посредством широтно-импульсной модупяции дополнительного напряжения, формируемого вспомотательными амплитудно импульсными модуляторами, Преобразоватепь об- З падает хорошими массо-габаритными показателями, обусловленными повышенной рабочей частотой основных и вспомогательных амплитудно импульсных модупяторов, 2 ОФормула изобретения1. Преобразовательпостоянно о напряжения в квазисинусоидапьное переменное, содержащий основные амплитудно-импупьсные модуляторы, выпопненные по од-ной иэ инверторных схем и нагруженные на первичные обмотки согласуюших трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подкпочены к силовому входу демодупятора, а также блок управления, вкпючаюший в себя задаюший генератор и программный узеп формирования управпяюшчх импульсов,связанный через вспомогательные амплитудно импульсные модуляторы с управпя 35 ющими входами основных амплитудно-нмпупьсных модуляторов, причем одни входы вспомогатепьных амплитудно-импульсных модуляторов подкпючены к выходу задающего генератора, другиеих входы соединены с соответствуюшнми. выходами программного узна формирования управляющих импульсов, а управпяющий вход демодулятора связан с выходом за,аюьцего генератора, о т и и ": а ю и"., и : я 45 тем, что, с целью упучшения качества выходного напряжеищ,он снабжен блоком обратной связи последовательно, соединенными фазовыми модуляторами и доподнительны ми амплитудно-и мну пьсными модупяторами, вторичные обмотки выходных трансформаторов которых соединен поспедоватепьно и включены в цепь поспе-. доватепьно соединенных вторичных сбмвток упомянутых согласующих трансформаторов, причем одни входы фазовых модупяторов и один вход бпока. обратной связи подсоединены к выходу задающего гене 7 МЗОЗ