Преобразователь постоянного напряже-ния b ступенчатое

Преобразователь постоянного напряже-ния b ступенчатое

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИCaНHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик («>838980 (61) Дополнительное к авт. саид-sy(2g) Заявлено 291079 (21) 2832020/24-07 с присоединением заявки Ì9— (23) Приоритет—

Опубликовано 150б.81.Бюллетень Ио 22

Дата опубликования описания 150 81 (g ) ) л 3

Н 02 М 7/537

Н 02 М 1/12

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 314..58 (088.8) (72) Автор изобретения (71) Заявитель

Куйбышевский политехнический институт им. B.Â. Куйбышева (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В СТУПЕНЧАТОЕ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразованию с помощью управляемых статических ключей постоянного напряжения в ступенчатое, аппроксимирующее заданный закон изменения выходного напряжения преобразователя, например синусоидальный и может быть использовано в качестве вторичного источника питания устройств измерительной техники и автоматики, в электроприводе.

Известны преобразователи постоянного напряжения в ступенчатое, содержащие несколько преобразовательных ячеек с .выходным трансформатором, выходы которых соединены последовательно между собой (1) .

Недостаток данного преобразователя — значительные габариты и вес, обусловленные использованием выходных трансформаторов, что особенно проявляется при низкой частоте выходного напряжения.

Известны также преобразователи постоянного напряжения в ступенчатое, содержащие секционированный источник постоянного напряжения, диодно-транзисторный переключатель ,отводов секции источника, соединенный своими выходными клеммами с инвертором, и блок управления „2g .

Недостаток этих преобразова5

;елей — относительно малое число ступеней в выходном напряжении преобразователя при заданном числе секций в источнике постоянного напряжения. Увеличение числа секций

1IО нежелательно, так как это существенно увеличивает массу и габариты преобразователя, снижает его надежность.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому преобразо ватель, содержащий несколько источников постоянного напряжения, соединенных согласно-последовательно с помощью суммирующих ключей, причем каждая секция, состоящая из источни О ка и соответствующего суммирующего ключа, шунтирована суммирующим диодом, прямо включенным для предшествующих секций, свободные клеммы крайних секций соединены с нагрузкой через инвертор, а также блок управления ключами ГЗ) .

Недостатком укаэанного преобразователя являются искажения формы выходного напряжения на нагрузках с индуктивной реакцией, что ограни838980 чивает область использования преобразователя, ухудшает параметры его потребителей.

Цель изобретения — устранение искажений .выходного ступенчатого напряжения преобразователя при работе на активно-индуктивную нагрузку.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе, содержащем согласно-последовательно соединенных .секций, каждая из которых содержит первый ключ, соединяющий входные выводы секций, используемые для подключения источников питания, с выходными. выводами секции, между которыми включен суммирующий диод, причем первый вывод первой секции и второй вывод последней секции образуют выходные выводы преобразователя, введено М вторых ключей, каждый из которых включен встречнопараллельно указанному диоду.

При этом в качестве первого и второго ключа использованы транзисторы разного типа проводимости, а их базы объединяются.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя, выполненного, например, на транзисторах; на фиг.2 диаграммы включенного состояния ключей преобразователя и напряжения на его нагрузке за половину периода аппроксимируемой синусоиды, поясняющие работу преобразователя. .Преобразователь подключен к источнику 1-3 питания, например, с напряжениями 5 В, 10 В, 20 В соответственно и содержит первые ключи

4-6, которые шунтированы обратными диодами 7-9. Каждый источник с соответствующим первым ключом образует секцию, шунтированную одним иэ суммирующих диодов 10-12 и одним из вторых ключей 13-15. Ключи 16-19 инвертора шунтированы обратными диодами 20-23. Нагрузка 24 переменного тока включена на выходе инвертора. Нагрузку постоянного тока можно подключить к клеммам 25 и 26.

Блок 27 управления определяет алгоритм включения ключей преобразователя.

Диаграммы 28-30 (фиг. 2) характеризуют замкнутое состояние первых ключей 4-6 соответственно, диаграмма 31 — включенное состояние ключей 16 и 19 инвертора, диаграммы 3234 — включенное состояние вторых ключей 13-15 соответственно, 35 аппроксимируемая синусоида и аппроксимирующее ее ступенчатое напряжение на нагрузке 24.

Преобразователь работает следующим образом.

На интервале 1 включены первый ключ 4, вторые ключи 14 и 15. Напряжение источника 1 через ключ 4, 60 полностью повторяются.

В предлагаемом преобразователе устранены искажения ступенчатой формы его выходного напряжения на индуктивных нагрузках при любых значениях их коэффициента мощности, диоды 11 и 12 и ключи 16 и 19 инвертора прикладывается к нагрузке 24. Рекуперация энергии нагрузки .при этом может осуществляться по цепи: 24, 22, 15, 14, 7, 21, 24 на уровне напряжения источника 1, что исключает всплеск напряжения на нагрузке 24. На интервале 11 включены первый ключ 5 и вторые ключи

15 и 13. Напряжение источника 2 приложено в нагрузке 24 по цепи:

2, 5, 12, 16, 19, 10, 2. Рекуперация возможна при этом по цепи: 24, 22, 15, 8, 2, 13, 21, 24. На интервале

1II включены первые ключи 4 и 5 и второй ключ 15. Суммарное напряжение

>$ источников 1 и 2 приложено к нагрузке 24 по цепи: 1, 4, 2, 5, 12, 16, 24, 19, 1. Рекуперация возможна по цепи: 24, 22, 15, 8, 2, 7, 1, 21, 24. На интервале IV включены первый

Щ ключ б и вторые ключи 14 и 13. К нагрузке 24 приложено напряжение источника 3 по цепи: 3, б, 16, 24, 19, 10, 11, 3. Рекуперация возможна по цепи: 24, 22, 9, 3, 14, 13, 21, 24. На интервале V включают первые ключи 4 и б и второй ключ 14. Суммарное напряжение источников 1 и 3 приложено к нагрузке 24 по цепи:

1, 4, 11, 3, б, 16, 24, 19, 1. Рекуперация возможна по цепи: 24, 22, 9, 3, 14, 7, 1, 21, 24. На интервале аппроксимации включены первые ключи 5 и б и второй ключ 13.

К нагрузке приложено суммарное напряжение источников 2 и 3 по цепи: 2, 5, 3, б, 16, 24, 19, 10, 2.

Цепь рекуперации при этом: 24, 22, 9, 3, 8, 2, 13, 21, 24 также включает в себя источники 2 и З,что исключает всплеск напряжения на на40 грузке. На интервале ЧИ включены первые ключи 4-6, все вторые ключи заперты. К нагрузке 24 приложено суммарное напряжение источников

1-3 по цепи: 1, 4,- 2, 5, 3, б, 16, 4S 24, 19, 1. Рекуперация возможна по цепи: 24, 22, 9, 3, 8, 2, 7, 1, 21, 24. На интервалах аппроксимации IX-ХХ1 сочетания включенных ключей повторяются аналогично описанным на интервалах I-VII, но в обратном порядке, в силу симметрии аппроксимируемой синусоиды.

В следующем полупериоде инвертирует гя напряжение, прикладываемое к нагрузке 24 с клемм 26 и 25 уже з5 через ключи 18 и 17, а управление ключами 4-6 и 13-15 .осуществляют аналогично описанному на участках

I-XI1I. В следующий период аппроксимируемого напряжения процессы

838980 что расширяет область использования- преобразователя, повышает качество его выходного напряжения, улучшает эксплуатационные параметры потребителей;

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое, содержащий H согласно-последовательно соединенных секций, каждая из которых содержит первый ключ, соединяющий входные выводы секций, используемые для подключения источников .питания, с выходными выводами секции, между которыми включен суммирующий диод, причем первый выходной вывод первой секции и второй выходной вывод последней секции образуют выходные выводы преобразователя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы. щения качества выходного напряжения при работе на активно-индуктивную нагрузку, введено 8. вторых ключей, каждый из которых включен встречно параллельно указанному диоду.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что первый .и второй ключи каждой секции выполнены на транзисторах разного типа проводнмости, а базы их объединены.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент -США Р 3768000, 15 кл. 321-27, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 608245, кл. Н 02 И 7/48, 1977.

3. Современные задачи преобразовательной техники. Киев, 1975, gp вып. 4, с. 327.

838980

Составитель В. Моин

Техред A. Савка Корректор Г. Решетиик

Редактор В. Романенко

Заказ .4469/87

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4