Преобразователь переменного тока в постоянный

Преобразователь переменного тока в постоянный

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания в измерительной аппаратуре, требующей напряжения постоянного тока высокого качества. Цель изобретения - упрощение, улучшение массогабаритных показателей,.расширение функциональных возможностей, уменьшение уровня пульсаций и повышение КПД. Расширение функциональных возможностей обусловлено наличием трех выходных выводов для получения двуполярного выходного напряжения. Степень уменьшения уровня пульсаций выходного напряжения может быть сколь угодно высокой и достигается за счет совершенствования характеристики согласующего элемента 13, который воздействует на управляющие входы электронно-управляемьк элементов 4,5 с активным сопротивлением. Сигнал на вход элемента 13 подается с выхода генератора пилообразного напряжения 11, входом синхронизации связанного с вторичной обмоткой 2. 2 ил. g (Л 00 Gf: О ел tputi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1317605 А1 (Д11 4 Н 02 М 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 395)432/24-07

22) )1.09.85

46) 15.06.87 ° Бюл.¹ 22 (71) Харьковский институт механизации и электрификации сельского хохяйства. (72) Е.В.Линник, Л.Ф.Кучин, В.С.Жилков, П.Ф.Марченко и И.Н.Караева (53) 621.314.632(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 307470, кл. Н 02 M 7/06, 1969.

Авторское свидетельство СССР

¹ 603075, кл. Н 02 M 7/06, 1976. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания в измерительной аппаратуре, требующей напряжения постоянного тока высокого качества ° Цель изобретения— упрошение, улучшение массогабаритных показателей, расширение функциональных возможностей, уменьшение уровня пульсаций и повышение КПД. Расширение функциональных возможностей обусловлено наличием трех выходных выводов для получения двуполярного выходного напряжения. Степень уменьшения уровня пульсаций выходного напряжения может быть сколь угодно высокой и достигается за счет совершенствования характеристики согласующего элемента

13, который воздействует на управляющие входы электронно-управляемых элементов 4,5 с активным сопротивлением.

Сигнал на вход элемента 13 подается с выхода генератора пилообразного напряжения 11, входом синхронизации связанного с вторичной обмоткой 2.

2 ил °

1317605

Изобретение относится к преобразовательной технике и .может быть использовано в качестве источника питания в измерительной и научно-исследовательской аппаратуре, требующей напряжения постоянного тока высокого качества при постоянной нагрузке.

Цель изобретения — упрощение, улучшение массогабаритных показателей и расширение функциональных воз 4 можностей преобразователя, а также уменьшение уровня пульсаций и повышение КПД.

На фиг.l приведен» принципиальная блок-схема преобразователя; на фиг.2 — эпюры напряжений.

На фиг,2 а — пилообразное напряжение; Б, s — сигналы соответственно на прямом и инверсном выходах делителя частоты на четыре; ь — напряжения вторичной обмотки трансформатора и фазовращателей и выходные выпрямленные напряжения. !

Источник питания содержит (фиг.!) однофазный трансформатор., первичная обмотка 1 которого подключена к вх<здным выводам сети, а вторичная обмотка 2 выполнена со средней точкой, являющейся общей точкой схемы, К цепи., состоящей из последовательно соединенных конденсатора 3 и электронноуправляемого элемента 4 с активным сопротивлением, одкпючена параллельно цепь из таких же последовательно соединенных элемента 5 и конденсатора 6. Одна из точек соединения цепей

"вязана с крайними выводами вторичной обмотки 2 через электронные ключи 7 и 8. Другая точка соединения связана с теми же выводами вторичной обмотки

2 через электронные ключи 9 и 10 соответственно. Вход синхронизации генератора 11 пилооб!зазного напряжения связан с вторичной обмоткой 2 трансформатора, а его выход — с тактовым входом делителя 12 частоты на четыре и входом согласующего элемента 13, выход которого соединен с управляющим входами элементов 4 и 5.

Нейнвертирующий выход делителя 12 частоты на четыре соединен с управляющими входами ключей 8 и 9, а его инвертирующий выход — с управляюшими входами ключей 7 и 10. Точка соединения элемента 4 и конденсатора 3 подключена к первому выходному выводу устройства через стабилизатор 14, а точка соединения элемента 5 и конден!

О !

35 сатора 6 — к второму выходному выводу через стабилизатор !5.

В процессе работы генератор ll пилообразного напряжения формирует синхронизированные напряжением сети импульсы пилообразной формы длительностью ч/2 со сдвигом в сторону отставания от полуволны напряжения сети на угол /4 (фиг.2 o), спадающий фронт этих импульсов переключает делитель 12 частоты на четыре (фиг.2 Б, 6). Напряжение пилообразной формы (U ), подаваемое на управляющие ип входы электронно-управляемых элементов 4 и 5 с активным сопротивлением через согласующий элемент 13, изменяет величину их активного сопротивния R. При U„„ = 0 R = О, а при

1 кость конденсаторов 3 и 6. Так как элементы 4 и 5, конденсаторы 3 и 6 и подключенная к ним вторичная обмотка 2 трансформатора образуют два мостовых динамических фазовращателя, векторы напряжений в точках Б и Г схемы на фиг.! смещаются в сторону отставания от векторов напряжений в точках А и В соответственно при увеличении сопротивления элементов

4,,5 от 0 до К на угол от 0 до 7/2, Для того, чтобы угол смещения с(зависел от пилообразного напряжения линейно, между величиной активного

cîarïrð îaò èHâ ë åeíHèÿ R элементов 4 и 5 и

J должно выдерживаться соотношении ние

1 К Unai, R = — ta----- - (1)

ыС 2

Ы где К и и л

Это обеспечивается согласующим элементом 13, который согласует зависимость активного сопротивления элементов 4 и 5 от их управляющего напряжения с пилообразным напряжением

rенератора 11 таким образом, что соблюдается за.висимссть (!), Рассмотрим рабсту преобразователя начиная с момента l (фиг.2 z). U „» — О. Сигнал на прямом выходе делителя 12 частоты соответствует высокому логическому уровню (фиг.2Б), а на инверсном — низкому (фиг.2 8). Ключи

8 и 9 замкнуты, а ключи 7 и 10 разомкнуты. Сопротивления элементов 4 и

5 равны нулю, Напряжение в точке Б (фиг.!) равно напряжению в точке А, 13176

3 а напряжение в точке Г равно напряжению в точке В, т.е. напряжения в точках схемы Б и Г соответственно U

Б

Е s in(t + - ) и U = -Е s in(t +

Ю 4 (le

5

+ -) (Е - амплитуда ЭДС вторичной

4 обмотки) ° Начиная с этого момента в и 3интервале от — до — it пилообразное

4 4 f0 напряжение линейно возрастает, сопротивление элементов 4 и 5 изменяется согласно уравнению (1), а выражения для U u U принимают следующий вид: 15

0Б = Е„„s i n(et + — — е! );

U „= -Е,„s in(vt + — — с() .

Так как o(= K„U„... à 0»„

К оя, то (2) 20

11

U = Е„, s in (ыс + — — К„. К,.zt);

U г = -Е,„s1n(ыt + — — К, K .zt) .

Если К К =1, то и . 2

0Б = Е„, з1п4 2Ед

1/2

U = — --Е

Следовательно, в интервале от /4 до 3/4 (точки 1 — 5 на фиг.2 ) напряжения 0 Б и 0 в точках Б и Г схемы (фиг.1) постоянные, равные по величине и противоположные по знаку..

В точке 5 пилообразное напряжение становится равным нулю. Сопротивления элементов 4 и 5 также становятся рав-40 ными нулю. Точки А и Б,В и Г схемы вновь соединяются. Но в этот момент

12 72

U = U = --Е U = U = - --Е и

БА 2 2 выходные напряжения не изменяются. 45

Начиная с момента 5 (3/4н) до момента 9 (5/4 и) процесс полностью повторяется. В точке 9 одновременно со скачкообразным изменением U„ „ от

Пил максимального значения до нулевого происходит переключение сигналов на выходах, делителя 12 частоты на четыре (фиг.26, в). При этом замыкаются ключи 7 и 10, а ключи 8 и 9 размыкаются. Точка Б схемы соединяется с точкой В, а точка à — с А. Однако и в этом слУчае ОБ и 0г не иэменЯют 2, 2

+ 2Е, UA = 2Е

Момент переключения, когда все ключи разомкнуты, никак не проявляется, так как конденсаторы 3 и 6 поддерживают выходные напряжения неизменными, выполняя функцию фильтров, В результате исключается необходимость использования дополнительных фильтров. Далее процесс полностью повторяется, Следовательно, на выходе преобразователя получается двуполярное постоянное напряжение, не требующее дополнительной фильтрации.

Упрощение силовой части устройства достигается путем исключения из нее обоих выпрямителей и фильтра и выполнения трансформатора с одной вторичной обмоткой. За счет этого же уменьшаются массогабаритные показатели.

Функциональные возможности устройства расширяются, так как оно имеет двуполярное выходное напряжение и пригодно для питания операционных усилителей.

Степень уменьшения уровня пульсаций выходного напряжения может быть сколь угодно высокой, что достигается не за счет увеличения фильтра, а путем совершенствования характеристики согласующего элемента. Так как в предлагаемом устройстве величина активного сопротивления в течение каждого такта практически линейно (тангенциальная функция от О до 45 почти лио нейна) изменяется от нуля до максимума, его среднее значение составляет половину от значения сопротивления в устройстве-прототипе, а следовательно, и потери в два раза ниже, т.е. КПД предлагаемого устройства выше.

Формула изобретения

Преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, а вторичная выполнена со средней точкой, первую цепь из последовательно соединенных электронно-управляемого элемента с активным сопротивлением и элемента с реактивным сопротивлением, первый стабилизатор напряжения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения, улучшения массогабаритных показателей, расширения функциональных возможностей, уменьшения уровня пульсаций и повышения КПД,в него введены вторая цепь из соединенных

131

Составитель Е.Мельникова

Редактор А.Огар Техред М.Ходанич Корректор Л,Патай

Заказ 2431/52 Тираж 660 loäïHñíîе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, 3-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 последовательно элементов с реактивным и активным сопротивлениями, четыре электронных ключа, генератор пилообразного напряжения„ делитель частоты на четыре, согласующий эле— мент и второй стабилизатор, причем первая и вторая цепи последовательно соединенных элементов с активным и реактивным сопротивлениями соединены параллельно так, что вывод реактивного сопротивления одной цепи подключен к выводу активного сопротнвления другой цепи, а каждый из выводов этого параллельного соединения через два электронных ключа соединен с выводами вторичной обмотки, управляющие входы двух электронных ключей, соединенных с разными крайни7605 б мв выводами вторичной обмотки, подключены к прямому, а двух других к инверсному выходам делителя частоты на четыре, тактовый вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, входом синхронизации связанного с вторичной обмоткой, а выхоцом через согласующий элемент — с управляющими входами

10 электронно †управляем элементов с активным сопротивлением, точка соединения элементов каждой из указанных цепей соединена с соответствующим выходным выводом через стабилизатор, 15 средняя точка вторичной обмотки трансформатора является общей точкой схемы, а выходы стабилизаторов — соответствующими выходными выводами.