Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное

Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.(ср.Я

О П И" C А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск№н

Соц№алистическ№к

Республик (ц 7363()3 (61) Дополннтельное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.03.77 (2i ) 2462357/24-07 (5()M. Кл.

Н 02 N 7/48 с присоединением заявки ¹

Гееуднрстнвнный камнтет (23) Прнорнтет до делам нзобретеннй н вткрытнй

Опубликовано 25.05.80.Бюллетень № 1 9

Дата опубликования описания 30 .05.80

Р3 УД 621. .3 14.27

{088.8) В. И. Сенько, A. B. Буденный, В. С. Смирнов и А, И. Солодовник (72) Авторы изобретен ня

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской сопиалистипеской революпии(7l ) Заявитель

{54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ, l

Изобретение 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 н повышенного качества преобразованного тока.

Известны преобразователи с квазисинусоидальной формой выходного напряжения $1-4),содержащие амплитуд1а ные модуляторы, нагруженные на трансформаторы, работающие с частотой выходного напряжения. К недостаткам этих преобразователей относятся низкое качест15 во выходного квазисинусоидального напряжения, обусловленное его ступенчатой формой, а также невысокие массо-габаритwe показатели, которые особенно ухудшаются при низких и инфранизких частотах выходного напряжения.

Известны также преобразователи с промежуточным повышением частоты (51, содержащие демодулятор и обладающие

2 улучшенными массо-габаритными показателямн. Однако качество выходного напряжения таких преобразователей также сравнительно невысокое.

Из известных преобразователей с ква зиснкчсоидальным выходным напряженнем наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является преобрввоввтепь (6j с промепуточевпе по. вышением частоты, содержащий основные амплитудно-импульсные модуляторы, выполненные по одной из инверторных схем и нагруженные на первичные обмотки согласукапих трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к(силовому входу демодулятора, а также блок управления, включающий в себя задающий генератор и программный узел формирования управляющих импульсов, который через вспомогательные амплитудно-импульсные модуляторы связан с управляющими входами основных амплитудно-импульсных модуляторов.

730 3C!:.

Однако низкое качество формы Вы. :.с;.--.

НОГО кВазискнусОидяльнОГО напряжен ил, обусловленное его ступенчатостью, приводит к ухудшению массо-габаритных показателей преобразователя ня низких и инфранизких выходных частотах иъ-за увели-. чения массы и габаритов выходных сглаживающих фильтров, так как их фил!грую= шее действие на указанных частотах с ижяется. Улучшение формы выходного напряжения путем увеличения числя его ступеней усложняет преобразователь, тяк как увеличивается количество амплитуд-= ных модуляторов, участвующих в форь ировании выходного напряжения.

Цель изобретения — улучшение ка;e:.=твя выходного напрлжения.

Для этого преобразователь снабжен блоком обратной связи, последовательно соединенными фазовыми модуляторами и дополнительными амплитудно-импульс ными модуляторами, вторичные обмотки выход.ных трансформаторов которых соедкнень. последовательно и включены в цепь последовательно соединенных вторичных обмоток упомянутых согласующих трансформаторов, причем одни входы фазовых мо-" дуляторов и один вход блока обрат>-::ой связи подсоединены к выходу задан>щего генератора, выход демодулятора подк;Вечен ко второму входу блока Обратной связк, двя выхода которого подк»почены к друГим Входах фязОВых модулятосс1В, я третий ВыхОд сВязян со вхОдом П1>ОГря ь: —.много узла формирования управляющих импульсов. Кроме того, блок Обратной связи содержит генератор эталонно;, нусоиды, выход которого образует вь.""ход блока обратной связи, связанный со входом программного уз>!а формирования ">ц управляющих импульсов, и подключен к одному входу схемы выделения сиг:-: à"-я рассогласования, другой вход которо» является входом блока обратной связи, сое-диненным с выходом демодулятора„а также амплитудные компяряторы, выходы ко:. торых образуют выходы блока обратной связи, соединенные со входами фазовых модуляторов и подключенные Одними сзоими входами к выходу схемы выделепи-.; О сигнала рассогласования, а другими -- к выходу генератора пилообразного няп„л>1.-.е. ния. Вход последнего Образует вход моха

Обратной сВЯзи, подключенный к задаю--. щему генератору.

На фиг. 1 представлена схема пр«»для= гяемого преобразователя; на фиг. 2 - cxe ма блока обратной связи; ня фиг. >> v. 4=дкягряьн ... иллк>стрируюк1ие работу преОорязоьятслл и опока о ратной связи, 11реобразователь с;;ЯЯ ..Синусокдяль-иой формой Выходного н. прл><еккл (фиг.1) содержит основные 1-! и дополнктел.:-.:.Ные ямплитуднс-и снпульсные мспу>ллтооы: и

- о„ВЫПОЛНЕННЫЕ- ПО ОРНОЙ ".!à СХЕМ МОСтОвот о,, полумсстового кпвертора или инверторя сс средней "3-!Ко!«, Одними СВОими входами подключен>нь.=. к первичному источнику питания 7, Вторичные обмотки тоянсформаторов В-13 указанных амплкг- дно-импульсных модуля горов coe»»èиены пос;ледовятельнс к подключены к силовому входу демодулятора 14, я упОявллющкй его вход Влзяк через усиди:renь мощнссти 1 5 с выходом высокочастотногоо зядаюшего генератора 6. Одни кз входов вспомогательных ямпли:- удкокмпулн:ных модуляторов 17-2Î и фазоВых модуляторов 21 к 22 соединены и подключены к выходу генератора 16. Дру.

Гке входы модуляторов 17--20 соединены с выходами программного узла 23 формироЬяния управляющих импульсов, я входы фя.=- =-вых модуляторов 21 и 2с одними:: з выходов блока 24 Обратной сзлзк,. Другим выходом -, Оедкненньп". с вхоДОМ»:.ООГР . :"МНОГО»i 3 Л г = 3 . »«Ь»ХОДЬ1 МО= яу»-лтооо i. - («c Вязаны о у г рявлл; щи.

-.-;и =-. !o»»."!!».;ê î.".Новпых модуляторов "...-4, вь»ходул ««»Я:.>»ых,»«ор>«ля» О«св, 1 с,:-.:-1оавляющимк входами -;»>дуллтор: =, и 6. Один из входов бдО Я « - -; сб сят>!0H

СВЛЗЛ ПОДКЛЮЧЕН К ЫЛХОДУ .:-ЯДЯЮЩЕГО Г=""-;ерагоря 16, Я другой — к «ыходу ремо— дулчторя 14,. Выход которого Явллетсл выходом преобразовал еля.

Влок обратной 24 связи (фиг. =- ".о-. пер>кит г норятор этя,->о»ской синусоиды .;От С»по»О « ъ ЛИНЕ Н О гни»и

ВходОВ схемы 26 Вь! Деления си» "..Яля pQO- -.

<ОГЛ-"="СОВЯНКЯ И ОДНОВРЕМЕ>П--::> ЛВЛЛЕХЛ выходом блока 4 Обратной связи, подключенным кс Входу программного узла

2 3. В гэосй вх ОД стн4ы 26 Явллстс и ВхоДОГА блока . 4 Обоатной связи, .подк О»енныР ° к в.«; ..-Од / ДемОД «ллт..«ря 1 i»«i. ход схемь-, 26 Выделения с игкяля ряс о>ЛЯСОВЯН;=;:Л ПОЦКЛЮЧЕЁ К >»»ПК ; КЗ В ОДОВ

ЯМПЛ.Ат»« ->«ЫХ ксмняря-:,: .>ОО;=, ) 7 К,2!=!, Дру

ГИ».—. В ".:-:»Ь: ЛОМ йаPGTOP ) А И -.. r ПОДКЛЮцены к В»лхо у Генератора пилообразного

ИЯ пр Я же ни л 2 9 и к Вь> хор:"> инвест кру ю«щс» г О уск -. ;те«цл Щ «>оо Вет г - энне» Вход

; «»КЛИ f ЕЛЛ -1, ) П;»ДС1>»»ДИНЕИ К, Ь- О«»»«»««»;Е вятоаа 9. Вход Ге|х:.рятсря 29 Образу»= вход блсл Я, подкшочэнного х Вьлоду за5 7363 дающего высокочастотного генератора 16, а выходы компервторов 27 и 28 — выходы, блока, соединенные со входами фазовых модуляторов 21 и 22.

Преобразователь работает следующим образом. Задающий высокочастотный ге нератор 16 вырабатывает высокочастотное напряжение 0 (фиг. 3), определяющее частоту работы трансформаторов

8-13 и амплитудных модуляторов 1-6, IÎ которое поступает на одни из входов модуляторов 17-20 и фазовых модуляторов

21 и 22.

Работе емплитуднь|х модуляторов 1720 и части преобразователя, относящей- 15 ся к ним, заключается в следующем. Функции, выполняемые этими модуляторами, различны в процессе формирования выходного напряжения. Под действием сигналов программного узла 23 формирования щ импульсов управления, поступающих на другие входы вспомогательных амплитудных модуляторов, они на своих выходах изменяют фазу напряжения задающего генератора 16 на 180, которое и являет- 15 ся управляющим дпя модуляторов 1-4.

Временные моменты 1 —; t4 изменения фаз высокочастотных управляющих напРЯжений 0 — Ug EIB Bblxol1Qx модулЯторов 17-20 определяются программным Зо узлом 23 формирования импульсов управления и обусловлены законом аппроксимации синусоиды ступенчатой кривой. ВыХодные напряжения 0„— U4 снимаются со вторичных обмоток трансформаторов

8-11 (фиг. 3). В результате последовательного соединения вторичных обмоток трансформаторов 8-11 напряжения UI-04 суммируются и в точках а, 6 формирует.— ся ступенчатое квезисинусоидвпьйое на- e) пряжение Uс, -, модулированное высокой частотой задающего генератора 16. Для получения нествбипизированного ступенчатого кввзисинусоидельного напряжения. точки а и б подключаются к силовому входу демодулятора 14 с выходным напряжением 0 4

Для улучшения формы выходного напряжения и его стабилизации в состав преобразователя включены дополнитель- 5о ные амплитудно-импульсные модуляторы

5 и 6, фазовые модуляторы 21 и 22 и блок 24 обратной связи. Их работа заключается в следующем. На выходе генератора эталонной синусоиды 25 формирует- 55 ся синусоидепьное напряжение, которое поступает на вход блока 24 и является для него синхронизирующим, е также на

Qg одич из входов схемы 26 выделения сигнале рассогласования, на другой вход которой поступает выходное напряжение преобразователя с выхода демодулятора

14. В резулывте выделения сигнала рассогласования на выходе схемь, формируется напряжение обратной связи Ц (фиг.3 и 4), поступающее на один из входов амплитудных компереторов 27 и 28. Одновременно иа выходе генератора пилообразного напряжения 29, синхронизируемого выходными импульсами 0 гене ь раторв 16, формируется пилообразное напряжение 0 поступающее на другой вход амплитудного комператоре 27 и вход инвертирующего усилителя 30. Не выходе последнего формируется противофвзное . пилообразное напряже IIIe О,, поступаюЪО щее на другой вход амплитудного компвреторе 28. Нв выходах компвраторов 27 и 28 формируется импульсное нжояжение

U Q,? 1 " широтно-моду(пированное, 11 нейряжением обратной связи 0 ь . Импуль. сное напряжение 0 и 0 поступает на одни из входов фазовых модуляторов 21 и 22, на другие входы которых подаются выходные импульсы задающего генератора 16. При этом не выходах фазовых модуляторов 21 и 22 формируются напряжения Ц и L„„c фазовым сдвигом отLl. нссительно импульсов 0„.< задающего генератора 16 не ширину импульсов напряжений 11 1, 0 амплитудных компарвторов 27 и 28. фазовый сдвиг напряжения

1 одного фазового модулятора положителен а другого — отрицателен. Выходные напряжения 0 и дь, .;орме которых аналогична форме напряжениЙ (J и 0 фазо вых модуляторов, елгебрейчески суммируются посредством последовательного соединения вторичных обмоток их выходных трансформаторов и между точками 6 и в формируется результирующее напряжение

LJ, широтно-модулированное по закону напряже шя обратной связи 0 . На вход демодулятора 14 поступает напряжение

U>> равное сумме напряжений Од,,и Од- .

Нв выходе демодуляторе 14 формируется квазис?1нусоидвпьное напряжение U< с добавочным широтно-модулированным напряжением не его ступенях.

При выполнении дополнительных амплитудных модуляторов IIO схеме мостовогo инвертора возможно исключение из схемы преобразователя модулятора 6. При этом импульсы управления О, чодаются на одну стойку мостового инверторв, е — на другую.

2.

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- 0 ного напряжения преобразователя посредством широтно-импульсной модупяпии дополнительного напряжения, формируемого вспомотательными амплитудно-импульсными модуляторами. Преобразоватепь об падает хорошими массо-габаритными показателями, обусловленными повышенной рабочей частотой основных и вспомогательных амплитудно импульсных модупяторов. 2О

Формула изобретения

1. Преобразоватепь ° постоянно о на пряжения в квазисинусоидапьное переменное, содержащий основные амппитудно-импупьсные модуляторы, выпопненные по од- ной иэ инверторных схем и нагруженные на первичные обмотки согласующих трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подкщочены к силовому входу демодупятора, а также блок управления, вкпючающий в себя задающий генератор и программный узел формирования управпяющчх импульсов, связанный через вспомогательные амппитуд ю-импульсные модуляторы с управля35 ющими входами основных амплитудно-нмпупьсных модуляторов, причем одни входы вспомогатепьных амплитудно-импульсных модуляторов подкпючены к выходу задающего генератора, другие их входы соеди- @> нень1 с соответствующими выходами программного узда формирования управпяющих имн;льсов, а управпяющнй вход демодулятора связан с выходом за,акающего генератора, о т и н .:. a ю и»., и : с я 45 тем, что, с целью упучшения ка.-..ества выходного напряжения,он снабжен бпоком Обратной связи последовательно. сое диненными фазовыми модуляторами и до-полнительны ми амппитудно-и мну льсными модупяторами, вторичные обмотки выходных трансформаторов которых соединен поспедовательно и включены в цепь поспе-. доватепьно соединенных вторичных сбмвток упомянутых согпасующих трансформаторов, причем одни входы фазовых модупяторов и один вход бпока. обратной связи подсоединены к выходу задающего генератора, вход демодулятора подключен ко второму входу блока обратной связи два выхода которого подключены к другим входам фазовых модуляторов, а третий выход связан со входом программного узла формирования управпяюших импупьсов.

2. Преобразователь по и. 1, о т— а и ч а ю ш и и с я тем, что блок обратной связи содержит генератор этапонцой синусоиды, выход которого образует выход бпока обратной связи, связанный со входом программного узла формировани.я управляющих импульсов, и подкпюченный к одному входу схемы выделения сигнала рассогласования, другой вход которой является входом блока обратной связи, соединенным с выходом демодуляторе, а также амппитудные компараторы, выходы которых образуют выходы блока обратной связи, соединенные со входами фазовых модуляторов и подкпюченные одними своими входами к . выходу схемы выделения сигнала рассогпасовання, а другими - к выходу генератора пилообразного напряжения и инвертируюшего усилителя, входом подключенного к выходу генератора пилообразного напряжет я, причем вход последнего образует вход блока обратной связи, подключенный к задающему генератору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШЛ ". 3723848, кл. 321-45Р 1973 .

2. Патент США У 3767996, кл. 321-9А, 1973.

3. Заявка Вепякобритании

go 1354443, кп. Н2Г, 1974.

4. Руденко В. С.,Победаш К. К., Скобченко. В. М, Ромашко, B. Я,,Солодовник А. И.,Макаренко Н. П. Разработка и исследование тиристорного преобразователя частоты с улучшенной формой выходного напряжения, кн. Современные задачи преобразовательной техники, ч. 4, Клев, 1975, с. 126-135.

5. Миловзоров В. П., Мусолин А. К., Морозов A. С. Стабкпизированный преобразоватепь постоянного .напряжения в переменное ступенчато-сннусоидапьное, кн. Современные задачи преобразовательной техники, ч. 4-, Киев„1975, с. 153-157.

6. Заявка СССР М 2457776, кп. И 02 М 5/27, 1977 Преобразоватепь ру -фазного напряжения в однофазное (прототип). иг. и и>

V i U

Vgg V

ЦНИИПИ Заказ 2443/45

Тврвк 783 Поаписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгорол, ул. Проектная, 4