Способ преобразования переменного синусоидального напряжения в постоянное напряжение

Способ преобразования переменного синусоидального напряжения в постоянное напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования переменного синусоидального напряжения в постоянное напряжение. Сущность изобретения: выпрямленное мостовым выпрямителем 1 входное синусоидальное напряжение низкой частоты коммутируют ключом 4 и трансформируют дроссель-трансформатором 5 на повышенной частоте. Полученное напряжение вновь выпрямляют однополупериодным выпрямителем 7 и сглаживают фильтром 2 с емкостным входом.- Ключ 4 работает в режиме прерывистых токов и управляется импульсами , длительность которых модулирована модулятором 10 в функции разнос и напряжения на выходе сглаживающего фильтра 2 и напряжения опорного элемента 12. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) . ((О

1772879 Д1 (а)з Н 02 М 7/"17

ГОСУДАРСТВЕИ-)ЫЙ КОМИТЕ1

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГ!ИСАНИНА ИЗОБ Е ЕНИЯ /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4832406/07 (22) 80.05.90 (46) 30.10.92. Бюл. М 40 (71) Уфимское производственное приборостроительное объединение (72) M.Í.Àpàâèí и И.M.Õàñàíoà (56) Патент Европы

ЬЬ 0255258, кл. Н 02 M 7/217, 1988.

Патент США

% -%64897, кл. Н 02 M 7/537, 1986. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕMEHHOf O СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯ)КЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Использование: в системах вторичного электропитания и электропривода,для преобразования переменного синусоидального напряжечия в постоянное напряжение.

Сущность изобретения: выпрямленное мостовым выпрямителем 1 входное синусоидальное напряжение низкой частоты коммутируют ключом 4 и трансформируют дроссель-трансформатором 5 на повышенной частоте. Полу енное напряжение вновь выпрямляют однополупериадным выпрямителем 7 и сглаживают фильтром 2 с емкостным входом; Ключ 4 работает в режиме прерывистых токов и управляется импульсами, длительность которых модулирована модулятором 10 в функции разнос.и напряжения на выходе сглаживающего фильтра 2 и напряжения опорного элемента

12. 1 ил.

1772879

Е = Um(cos со t), Изобретение относится к элекгротехнике и может быть применено при создании импульсных стабилизированных вторичных источников электропитания постоянного тока.

Целью изобретения является расширение области применения способа преобразования переменного синусоидального напряжения путем регулирования значения выходного напряжения. Способ преобразования переменного синусоидального напряжения в постоянное напряжение заключается в том, что входное синусоидальное напряжение низкой частоты выпрямляют с помощью двухполупериодного входного выпрямителя. Выпрямленное напряжение коммутируют и трансформируют на повышенной постоянной частоте с помощью однотактного ключевого инвертора с дроссель-трансформатором. Полученное напряжение вновь выпрямляют с помощью однополупериодного выходного выпрямителя и затем сглаживают с помощью фильтра с емкостным входом. В отличие от прототипа коммутацию выполняют с регулированием длительности импульсов управления силовым ключом однотактного инвертора в функции усиленного сигнала разности между напряжением на выходе выходного фильтра и заданным опорным напряжением. Индуктивность и коэффициент трансформации дроссель-трансформатора выбирают из условия обеспечения режима прерывистых токов при максимальной нагрузке и при амплитудном значении входного напряжения.

Описанная последовательность действий обеспечивает достижение положительного эффекта за счет того, что импульсный преобразователь работает при постоянно изменяющемся входном напряжении по закону где Um — амплитуда входного напряжения, а и - его частота.

При постоянной частоте коммутации импульсного преобразователя, неизменной скважности и работе преобразователя в режиме разрывных токов среднее значение потребляемого преобразователем тока будет равно leap = F/2LFQ, где L — индуктивг ность дросселя преобразователя, F —частота коммутации, Q — скважность. Очевидно, что входное сопротивление првабоазователя при этом активно и равно 2LFQ, а ток, потребляемый устройством от питающейсетиравенlnor.-.=0 /2LFQ cos в t. г, I

Таким образом, устройство будет потреблять от сети синусоидальный ток при коэффициенте мощности, равном единице.

Мощность, передаваемая при этом импульсным преобразователем (в предположении отсутствия в нем потерь) равна: Р—.— Eln>rp. =

= Um2/2LFQ2 cos2 в е. Эта мощность зависит от времени по закону cos а t, поэтому необходимость подавления пульсаций сохраняется и осуществляется сглаживающим фильтром, включенным на выходе импульсного преобразователя. Сглаженное выходное напряжение подают на нагрузку и усилитель рассогласования, Поскольку это напряжение содержит подавленную пульсацию, то и сигнал рассогласования не изменяется сильно в течение полупериода входного напряжения, скважность 0 — остается постоя н ной.

На чертеже показана структурная схема устройства, реализующая предложенный способ преобразования еременного синусоидального напряжения в стабилизированное постоянное.

Устройство содсржит входной двухполупериодный выпрямитель 1, фильтр, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения 2, однотактный импульсный обратноходовой преобразователь 3, входами соединенный с выходами выпрямителя 1, включающий в себя, например, силовой ключ 4 и мйогообмоточный дроссель 5, соединенный своим первым выводом первичной обмотки с первым выводом клокоча 4, второй вывод которого и второй вывод первичной обмотки многообмоточного дросселя 5 образуют ходы импульсного преобразователя 3, к которым подключен блокировочный конденсатор 6, вторичная обмотка многообмоточного дросселя 5 подключена через силовой вентиль 7 к выходному высокочастотному фильтру 8 и выходам преобразователя 3. Задающий генератор 9, выходом подключенный к синхронизирующему входу ШИМ 10, выход которого соединен с управляющим входом силового ключа

4. Усилитель сигнала рассогласования 11, входами соединенный с источником опорного напряжения 12 и выходом устройства

13 и нагрузкой 14. Выход усилителя рассогласования соединен с управляющим входом

ШИМ 10. Входы сглаживающего фильтра 2 соединен с выходом импульсного преобразователя 3, а выходы — с выходом 13 устройства.

Устройство для преобразования переменного синусоидального напряжения в стабилизированное постоянное работает следующим образом. При подаче входного

1772879

Составитель B.Åôðåìoâà

Техред М.Моргентал Корректор М.Ревская

Редактор

Заказ 3850 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 l3035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 синусоидального напряжения на выпрямитель 1 на его выходе образуются однополярные косинусоидальные импульсы; следующие с двойной частотой питающей сети, которые при постоянной скважности импульсов с выхода ШИМ 10, с постоянной частотой, определяемой частотой генератора 9, обеспечивают протекание треугольных импульсов тока через силовой ключ 4, и первичную обмотку дросселя 5, среднее значение этих импульсов также имеет форму косинусоидальных импульсов, следующих с удвоенной частотой напряжения сети, а ток во входной цепи выпрямителя 1 — синусоидальную форму, повторяющую форму входного напряжения. Переменная составляющая тока дросселя 5 и ключа 4, имеющая частоту, равную частоте коммутации ключа 4, замыкается через блокировочный конденсатор 6. В силу большого различия частот питающей сети и коммутации, всегда имеющего место в реальных устройствах, блокировочный конденсатор 6 имеет небольшую емкость, не оказывающую заметного влияния на работу выпрямителя 1, и существенного искажения формы кривой потребляемого тока не происходит.

Накопленная в многообмоточном дросселе

5 энергия во время открытого состояния ключа 4, во время его закрытого состояния передается через вентиль 7 на высокочастотный фильтр 8, подавляющий пульсации с частотой коммутации силового ключа 4.

Затем выходное напряжение преобразователя 3, отфильтрованное от высокочастотных пульсаций, но имеющее пульсации удвоенной частоты питающей сети, поступает на сглаживающий фильтр 2, на вы".îäå которого образуется постоянное сглаженное напряжение. Это напряжение подается на выход устройства 13 и нагрузку 14, а также на вход усилителя сигнала рассогласования 11. где сравнивается с опорным

5 напряжением источника 12.

Результат сравнения в виде сигнала рассогласования поступает на вход ШИМ 10 и управляет его работой так, что выходное напряжение стабилизируется на заданном

10 уровне.

Формула изобретения

Способ преобразования переменного синусоидального напряжения в постоянное напряжение, состоящий в том, что входное

15 синусоидальное напряжение низкой частоты выпрямляют с помощью двухполупериодного входного выпрямителя, выпрямленное напряжение коммутируют и трансформируют на повышенной постоянной частоте с по-.

20 мощью однотактного ключевого инвертора с дросселем-трансформатором, полученное напряжение вновь выпрямляют с помощью однополупериодного выходного выпрямителя и затем сглаживают с помощью фильтра с

25 емкостным входом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем регулирования значения выходного напряжения, указанную коммутацию выполняют с регулированием длительности

30 импульсов управления силовым ключом однотактного инвертора в функции усиленного сигнала разности между напряжением на выходе выходного фильтра и заданным опорным напряжением, а индуктивность и

35 коэффициент трансформации дросселятрансформатора выбирают из условий обеспечения режима прерывистых токов при максимальной нагрузке и при амплитудном значении входного напряжения.