Статический преобрпзователь

Статический преобрпзователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

,,", Т р,, ) г б, 1Йс

-- л - тпи,в ф; л

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ (}1} 608245

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено01.09.76 (2}) 2400847/24-07 с присоединением заявки №(23) Приоритет(43) Опубликовано25.05.78,Бюллетень % 19 (51) М. Кл.

Н 02 2М 7/537

Гкударстввнкмй комитет

Сюввта Мкквтрав СССР ю делам взюбретвккй

N еткрыткй

Н 02 М 1/12 (53) УДК 621,314,58 (088.8} (45) Дата опубликования описания 36. er. тЗ

Ю. А. Мордвинов и С. И. Королев, (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автомативированньтх систем управления и радиоэлектроники (71) Заявитель (54) СТА ГИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах автоматики и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное с формой, близкой к синусоидальной.

Известен статический преобразователь, формирующий на нагрузке ступенчатое напряжение путем подключения к ней в определенной последовательности нескольких источников постоянного напряжения. Указанные источники подключаются к нагрузке. с помощью двух транзисторных переключателей, управление которыми осуществляется таким образом, что в один полупериод работает один переключатель, а в другой период — другой переключатель.

Однако такой преобразователь может работать только на чисто активную нагрузку. Если нагрузка активно-индуктивная, необходима установка компенсирующих конденсаторов, что ухудшает энергетические и массо-габаритные показатели.

Известен также статический преобразователь, содержащий вспомогательный преобразователь,. переключатель отводов, мостовой переключатель и схему управления, формирующий так же многоступенчатую форму выходного напряжения. Такой образователь нормаль2 но работает только на чисто активную нагрузку.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является статический преобразователь, содержащий источник питания с несколькими промежуточными отводами, мостовой инвертор, подключенный к выходным зажимам переключателя отводов, причем выходные зажимы иивертора соединены через одну пару возвратных диодов с общим зажимом источника питания, а через другую пару возвратных диодов и цепочек, каждая из которыя образована вспомогательным ключом и дополнительным диодом, — с соответствующим отводом источника питания.

При низких частотах выходного напряже-! з иия и низких коэффициентах мощности нагрузки величина емкости конденсаторов, подключенных к источникам питания, должна быть большой. В тех случаях, когда напряжения различных уровней формируются при помощи конвертора, работающего на повышенной частоте, масса и габариты конденсаторов, необходимых для приема реактивной энергии нагрузки, составляют большую часть массы и габаритов преобразователя в целом.

1}елью изобретения является уменьшение

Ж габаритов и ма сы преобразователя.

Это достигаетея тем, гго в прелложенный статический преобразователь с. N-етупенчат()й формой выходного напряжения, солержагций источник постоянного напряжения, имекгщий общий вывод, соединенный с первым входным выволом мостового инвертора, и N лругих пе5 реключае!иых выволов, соединенных через переключатель со вторым входным выводом инвертора, выходные выводы которого соединены с нагрузкой и через первую пару возвратных диодов соелинеиы с обгцим выволом источ- 1в ника, а через вторую пару возвратных диодов и через дополнительные ключевые элементы связаны с переключаемыми выводами источника, указанный источник выполнен в виде конвертора с трансформатором повышенной частотьl, вторичная обмотка которого имеет отвод от средней точки, образующий общий вывод источника и промежуточные симметричные относительно средней точки выводы, к которым подключены диоды многоканального выходного выпрямителя, образующие N переключаемых выводов источника, а укаэанные дополнительные ключевые элементы выполнены в виде двух цепочек из последовательно-соединенных N ключей и диода в каждой, включенных между общей точкой второй пары возвратных диодов и ближайшим к средней точке промежуточным 25 отводом вторичной обмотки трансформатора, причем точки соединения ключей цепочек межлу собой подключены к соответствующим промежуточным отводам, расположенных по одну сторону от средней точки обмотки.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема статического преобразователя; на фиг. 2диаграммы напряжений на отдельных элемен-. тах схемы.

Преобразователь содержит источник питания, выполненный в виде конвертора и содержащий инвертор 1 с трансформатором 2 ловишенной частоты, вторичная обмотка его имеет общий отвод 3, мостовой инвертор на ключах

4 — 7, симметричные относительно средней точ ки выводы обмотки трансформатора 8 — 13, многоканальный выходной выпрямитель на диодах 14 — 19, переключатель на ключах 20, 21, . нагрузку 22, первую пару возвратных диодов

23, 24, вторую пару возвратных диодов 25, 26, дополнительные ключевые элементы, выполненные в виде двух цепочек из последовательно соединенных ключей 27 — 32 и диода

33 — 38 в каждой, К первичному источнику подключен инвер. тор с трансформатором 2 повышенной частоты, вторичная обмотка которого имеет отвод от средней точки в, образующий общий вывод 50 источника, соединенный с первым входным выводом мостового инвертора на ключах 4 — 7 и промежуточные симметричные относительно средней точки выводы 8 —.13, к которым подключены диоды 14 — 19 многоканального выходного выпрямителя, образующие при помощи

SS переключателей 20, 2! переклк)чаемые выводы источника, соединенные со вторым входным выводом инвертора. Выходные выводы инвертора соединены с нагрузкой 22 и через первую пару возвратных лиодов 23, 24 соедине- ()p цы (обц(им ныво, (Ом и(топ ника, а I(()е.(BT() руl() пару возвратнь(х ли()дон 25, 26 и черсз дополнительные ключевые элех(енть(, выполнен цые в вилс лвух цепочек из последовательно соединенHblx ключей 27 †-32 диода 33 38 в кажлой, вклк)чеиных общей гочкой второй пары возвратных диодов и ближайшим к средней точке промежуточным отволом вторичной обмотки трансформатора 8, 9. Точки соединения ключей 27---28, 28-- 29, 30--31. 31 --32 между собо" полклк)чены к соответствующим промежуточным отволам, расположенным по олпу сторону от средней точки обмотки 3.

Рассмотрим работу преобразователя, например, при формировании трехступенчатого выходного напряжения, когда в качестве управляемых ключей используют транзисторы. Инвертор l получает питание от источника с большой емкостью (аккумулятор) и формирует на выходных обмотках трансформатора 2 напряжение прямоугольной формы, отличающееся от выходного по частоте в KN раз (фиг. 2а).

При помощи многоканального выпрямителя на диодах 14... 19 формнруютея три уровня напряжения, равные амплитуде напряжения ступеней (фиг. 2д). При помощи переключателя на транзисторах 20 и 21 (фиг. 2б и 2в) формируется на входных выводах инвертора однополярное напряжение ступенчатой формы (фиг. 2г). При помощи инвертора «а транзисторах 4 ... 7 на его выходных выводах формируется переменное напряжение (фиг. 2д) .

В моменты времени, когда полярность тока нагрузки и выходного напряжения различная (фиг: 2д) необходимо создать цепь для возврата реактивной энергии нагрузки в первичный источник. Это достигается за счет того, что нагрузка подключается через вторую пару возвратных диодов 25, 26 и ключевые элементы 27 — 32 к промежуточным отводам 8—

13 вторичной обмотки трансформатора. И лаже через возвратные диоды инвертора I реактивная энергия нагрузки возврацсается в первичный источник. Диаграммы напряжений для управления ключевыми элементами 29, 32; 28, 31; 27, 30 при работе на нагрузку с любым коэффициентом мощности показаны соответственно на фиг. 2е, 2ж, 2э. Частота переключений указанных транзисторов равна частоте работы инвертора 1. В интервале времени

0 — а напряжения управления поступают так, что транзисторы 27, 28, 29 открываются одновременно и в противофазе с транзисторами

30, 31, 32. Этим достигается поочередное подключение нагрузки к ближайшим к средней точке в промежуточным отводам 8, 9, формирование напряжения первой ступени и возврат реактивной энергии нагрузки .в первичный источник. Все остальные источники напряжения отключены от нагрузки посредством диодов 33 ... 38. В момент времени 0 — а управление с ключей 27 и 30 снимается (фиг. 2з) и оии переходят в режим отсечки, а нагрузка подключается через ключи 28, 29 и 31, 32 к следующим промежуточным отводам 10 и 11.

Реактивная энергия нагрузки аналогично преб>(182 1;) Фармцла изобретения г а а я»г.1

Составитель В. Монн

Техред О. Луговая Корректор Д. Мельии и ико

Тираж 892 Подписное

Редакгор Е Кравцова

Заказ 2812/38

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министром (Х(Р по делам. изобретений и открытий.1 I 3035, Москва, Ж-35; Раув>ская наб. д. 4/5>

Филиал ППП гПатенть, r. Ужгород, ул. Проектная. 4 лblлy II((мg такl (п((>му инт(pвялv яозвряll(ается в я«рпичный источник, а на нагрузке формиру«п«я вторая ступень напряжения независимо от характера нагрузки. В момент времени 0 --б управление снимается с транзисторов

28 и 31, а к нагрузке через транзисторы 29, 32 полключаются следующие промежуточные отволы 12 14 (3.

Такое построение статического преобразователя позволяет уменьшить его габариты и массу за счет устранения из его схемы конленсаторов для приема рактивной энергии нагрузки и сохраиить неизменной форму напряження независимо от характера нагрузки.

Статический преобразователь с N-ступенчатой формой выходного напряжения, содержаший нсточник постоянного напряжения, имею-(ций общий вывол, соелиненный с первым входным выволом мостового инвертора, и N других переключаемых выводов, соединенных через переключатель со вторым входным выводом инвертора, выхолные выводы которого соелинены с нагрузкой и через Il(р>) 1) II<) f)i во)прягных лиолов сослинены с общим 131,1()(>, ((>1>I и«гочНИКа, а ЧЕРЕЗ ВТОРУЮ ПаРУ ))ОЗВРЯтНЬ)Х Л))о. И Н и через дополнительные к.почевыс элем«нты «вязаны с переклк)чаемыми выпоЛями и«тбчникя, отли>(ающиася тем, что, с целью умении)ения его габаритов и массы, указанный источник выполнен в виле конвертора (тряпсформято. ром повышенной частоты, вторичная обмотка

° О которого имеет отвол от срелней точки, об>разую(пий общий вывод источника и промсжугочные симметричные относительно средней точки выводы, к которым полклю)епы диоды л(ног(>канального выхолного выпрямителя, обрязлощие N переключаемых выволов источника, я

45 указанные лополнительньп клю и вь(е элементы выполнены в виде двух пеночек из послеловательно соелиненных N ключ«й и лиоля в кяжлой, включенных между общей точкой второй пары возвратных диодов и ближайшим к средней точке промежуточным отволом вторичной обмотки трансформатора, прич(м точки сослнпения ключей цепочек между собой олключеНы к соответствуюп(им промежуточным отволам, расположенным по олну сторону от срелней точки обмотки.