Преобразователь -фазного напряжения в однофазное

ао делам изооретений и открытийДата опубликования описания 28.11.80 В. И. Сенько, В, М, Скобченко, 1 О. П. Большов и Н. П, Макаренко(72) Авторы изобретения Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ гп-ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯВ ОДНОФАЗНОЕ 1Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания радиоэлектронной аппаратуры и автономных системах электроснабжения.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь гп-фазного напряжения в однофазное, выполненный в виде амплитудно-импульсных модуляторов, нагруженных на трансформаторы, последовательно соединенные выходные обмотки которых подключены к демодулятору. Он содержит 1 х 1 амплитудно- импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофазного инвертора в виде двух стоек полностью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью и нагружен. ных на трансформаторы, выходные обмотки которых соединены последовательно и подключены ко входу демодулятора, выход которого образует общий выход преобразователя, а также блок управления, состоящий из последовательно связанных между собой задающего генератора, делителя частоты 2 Х-канального распределителя импульсов, собранного по пересчетной схеме, и 21 Х 1-канального модулятора, выходы каждого из г, 1 лН3"782 О 85 каналов которого через основные и дополнительные оконечные усилители мощности соединены соответственно с управляющими входами ключей первых и вторых стоек амплитудно-импульсных модуляторов, причем триггер, подсоединенный входом к генератору напряжения несущей частоты, выходом подключен к общему входу 2 Х-канального модулятора и к вспомогательному оконечному усилителю мощности, соединенному с управляющими входами ключей демоду лятора, который выполнен по схеме однофазного инвертора на ключах с двухсторонней проводимостью. Источник а-фазного напряжения при этом подключают к амплитудно- импульсным модуляторам, Принцип работы этого устройства основан на пофазной амплитудно-импульсной модуляции входного п 1-фазного переменного напряжения в соответствии с Х-фазным переменным напряжением, формируемым 2 М-канальным модулятором из выходных напряжений 21 Х 1- каальноо распределителя импульсов и выходного напряжения триггера. Промодулированные напряжения за счет последовательного соединения выходных обмоток трансформаторов алгебраически су ммируют идемодулируют демодулятором. На выходе демодулятора формируется выходное квазисинусоидальное напряжение 11.Недостатком такого преобразователя является сравнительно высокий коэффициент гармоник выходного тока, Так, например при Х=З, входной частоте 50 Гц и при частоте основной гармоники выходного напряжения 50 Гц, а также при активноиндуктивной нагрузке с параметрами К=10 Ом, 1 н = 3,5 мГн коэффициент гармоник тока равен 17%.Цель изобретения - улучшение гармонического состава выходного тока преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе гп-фазного напряжения в однофазное блок управления снабжен 2 М- канальной схемой сравнения, 2 Х входов которой связаны через 2 М введенных интеграторов с выходами упомянутого 2 Х-канального распределителя импульсов, а общий ее вход через также введенный управляемый генератор пилообразного напряжения соединен с выходом генератора напряжения несущей частоты, причем выходы 2 Х-канальной схемы сравнения подключены ко входам 2 М-канального модулятора.На фиг, 1, фиг. 2 и 3, соответственно, представлены структурная схема и диаграммы, поясняющие принцип работы описываемого преобразователя; на фиг. 4 - пример реализации одного из каналов 2 М-канального модулятора; на фиг. 5 - диаграммы, поясняющие принцип работы одного из каналов 2 М-канального модулятора; на фиг. б и 7 - примеры конкретной реализации полностью управлпемого ключа с двухсторонней проводимостью.Преобразователь гп-фазного напряжения в однофазное (фиг. 1) содержит М амплитудно-импульсных модуляторов 1, выполненных по схеме однофазного инвертора в виде двух стоек 2 и 3, полностью управляемых ключей 4 с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы 5, выходные обмотки которых соединены последовательно и подключены ко входу демодулятора 6, выход которого в точка.х 7 и 8 образует общий выход преобразователя, а также блок управления 9, состоящий из последовательно свпзанных между собой задающего генератора 10, делителя частоты 11, 21 Х 1-канального распределителя импу-.пьсов 2, собранного по пересчетной схеме, 2 М интеграторов 13, 2 М-канальной схемы сравнения 14, общий вход 15 которой связан через управляемый генератор пилообразного напряжения 16 с выходом генератора напряжения несущей частоты 17 и 2 М-канального модулятора 18, выходы каждого из каналов которого через основные 19 и дополнительные 20 оконечные усилители мощности связаны соответственно с первыми 2 и вторыми 3 стойками клочей 4 1 О20 гь Зб 35 4 О амплитудно-импульсных модуляторов 1, причем триггер 21, подсоединенный входом к генератору напряжения несушей частоты 17, выходом подключен к общему входу 22 21 х)- канального модулятора 18 и к вспомогательному оконечному усилителю мощности 23, соединенному с управляющими входами ключей демодулятора б. Источник гп-фазного напряжения 24 подсоединен к амплитудно-импульсным модуляторам 1. Принцип работы предложенного преобразователя гп-фазного напряжения в олнофазное заключается в том, что входное пп-фазное переменное напряжение, Л, В и С (фиг 2 для гп=М-.З) пофазно амплитудно-импульсно модулируют Х-фазным напряжением 25- - 27. Промодулированные напряжения 28 -- 30 (выделено жирной линиеи) за счет последовательного соединения выходных обмоток трансформаторов 5 алгебраически суммируют и демодулируют демодулятором 6. Амплитудно-импульсная модуляция каждой из фаз входного гп-фазного переменного напряжения в соответствии с напряжением вила 31 (фиг. 3) достигается сравнением двух каналов 2 М-канальной схемы сравнения 14 напряжсния 32, поступающего на ее общий вход 15 с выхода управляемого генератора пилообразного напряжения 16, с напряжением 33 и 34. Формируемыми двумя интеграторами 13 из выходных напряжений 35 и 36 2 М-канального распределителя импульсов 12, приводит к формированию на выходах указанных двух каналов 2 М-канальнойй схемы сравнения 14 напряжения 37, 38, Напряжения 37, 38 двумя из каналов 2 М-канального модулятора 18 модулируют напряжением 39, поступающим на его обгций вход 22 с триггера 21. Промодулированные напряжения 39, 40 с выходов 21 х 1-канального модулятора 18 в виде сигналов управления поступают через один из основных оконечных усилителей мошности 19 и один из дополнительных оконечных усилителей мощности 20 на управляющие входы ключей 4 соответственно первой 2 и второй 3 стоек одного из амплитудно-импульсных модляторов ,В качестве генератора напряжения несущей частоты может использоваться олин из выходов делителя частоты 11.На фиг. 4 представлен пример реализации одного из каналов 2 М-канального модулятора на логическихэлементах И - НЕ, Точкам 41 - 45 соответствуют временные диаграммы 46 - 50 (см. фиг. 5), поясняюшие принцип работы одного из каналов 2 М-канального модулятора.На фиг. 6 и 7 представлены примеры реализации полностью управляемого ключа с двухсторонней проводимостью. Точками 51, 52 и 53, 54 ключи подключают в силовые цепи амплитудно-импульсных модуляторов, Точки 55 и 56 - управляющие вхолы ключей, к которым подключают выхолные обмотки 57 и 58 оконечных усилителей мощности,Выполнение преобразователя гп-фазного напряжения в однофазное по предложенной схеме при прочих равных условиях, частоте основной гармоники выходного напряжения равной 50 Гц, нагрузке с параметрами Й,4 = 10 Ом, 1, = 3,5 м Гн, частоте генератора напряжения несущей частоты равной 16 кГц и модуляции по трапецеидальному закону - позволило получить коэффициент гармоник выходного тока 3,5%, что значи о тельно меньше, чем в прототипе.Фор,аула изобретенияПреобразователь гп-фазного напряжения в однофазное, содержащий М амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофазного инвертора в виде двух стоек полностью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы, выходные обмотки которых соединены последовательно и подключены ко входу демодулятора, выход которого образуют общий выход преобразователя, а также блок управления, состояш,ий из последовательно связанных между собой задающего генератора, делителя частоты, 2 К-канального распределителя импульсов, собранного по пересчетной схеме, и 21 Ч-канального модулятора, выходы каждого из каналов которого через основные и дополнительные оконечные усилители мощности соединены соответ" твенно с первыми и вторыми стойками ключей амплитудно- импульсных модуляторов, причем триггер, подсоединенный входом к генератору напряжения несущей частоты, выходом подключен к общему входу 2 Х-канального модулятора и к вспомогательному оконечному усилителю мощности, соединенному с управляющими входами ключей демодулятора, отличающийся тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного тока, блок управления снабжен последовательно соединенными 2 М-канальной схемой сравнения и интеграторами, причем входы последних подключены к соответствующим выходам 2 М-канального распределителя импульсов, общий вход 2 М-канальной схемы сравнения через введенный управляемый генератор пилообразного напряжения соединен с выходом генератора напряжения несуц 1 ей частоты, а ее выходы подключены к соответствующим входам 2 М-канального модулятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2457776/07, 25.02,77.Составит Техред К. Ш Тираж 783 ИИПИ Государственного по делам изобретений 5, Москва, Ж - 35, Рау ППП Патент, г. Ужгоомитета открь ская на д, ул.