Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное напряжение

Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

К.А. Липковский, Jl.Ï. Мельничук, 6.И. Дыхненко и 0.8. Лялько. 1С ЖМЬ М.,4 ., Ю АТЮ .116(t 1

Институт электродинамики АН Украинской 1ЖРт;-у;1,.,.-,;.q.!.,-; (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В СТУПЕНЧАТОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Известен преобразователь постоян ного напряжения в ступенчатое пере10 менное с промежуточным звеном повышенной частоты, содержащий первичный инвертор повышенной частоты с выходным трансформатором, отпайки вторичной обмотки которого через ком1j мутатор подсоединены к вторичному инвертору, работающему на выходной частоте преобразователя (1) .

Недостатком данного преобразователя является большое количество используемых ключевых элементов и тройное преобразование электроэнергии при формировании ступенчатого напряжения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное напря.жение со ступенчатой, например, квазисинусоидальной формой.

Известны также преобразователи постоянного напряжения в ступенчатое переменное, содержащие инвертор повышенной частоты, трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена с отводами, и выходной коммутатор на ключах переменного тока 123.

Недостатком таких преобразователей является большое количество используемых ключевых элементов, что определяет рациональное использование таких схем лишь для ограниченного числа формируемых уровней, а следовательно, приводит к ухудшению качества выходного напряжения преобра. зоввтеля.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, содержащий высокочастотный инвертор с выходным трансформатором., имеющим n . выходных обмоток с отводом от средней -точки, концы каждой из которых подсоединены к тиристорам, образуя

904143 разного числа вторичных обмоток транс-$

Поставленная цель достигается. тем, что преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное напряжение с промежуточным звеном повышенной частоты, содержащий однофаз- $0 ный инвертор с выходным трансформато", двухсекционный выпрямительный узел, причем все выпрямительные узлы сое- динены последовательно и подключены к вторичному инвертору. Подключением форматора с соотношением витков

1:2:4:8.... и т.д. при формировании каждого уровня выходного напряжения обеспечивают амплитудно-импульсную модуляцию однополярного напряжения, которое инвертируется вторичным инвертором для получения выходного напряжения преобразователя. Такое решение позволяет получить большое число уровней выходного амплитудно-молулированного напряжения при меньшем числе ключевых элементов, что п0вышает качество выходного напряжения преобразователя 31.

НедостатКом известного устройства является тройное преобразование электроэнергии и невозможность работы преобразователя на активно-индуктивную нагрузку из-за применения е коммутаторе ключей с односторонней проводимостью. Прямая замена ключей с односторонней проводимостью ключами переменного тока делает схему неработосособной из-за. включенных диодов между средним выводом обмоток и общей точкой тиристоров. Включе" ние ключей переменного тока вместо диодов обеспечивает работу устройства на нагрузку активно-индуктивного характера, однако в этом случае теряется высокое качество выходного напряжения, т.е. возможность формирования большего числа уровней при использовании меньшего числа ключевых элементов по сравнению с известными устройствами.

Цель изобретения - обеспечение работы преобразователя на активно" .индуктивную нагрузку при высоком качестве его выходного напряжения. ром имеющим и вторичных обмоток с отводом от средней точки, и 2п управляемых ключей переменного тока, причем каждый крайний вывод каждой вторичной обмотки, кроме последней, соединен через ключ переменного тока с отводом от средней точки последую1S

2$

3$ щей вторичной обмотки, введена дополнительная вторичная обмотка, один вывод которой соединен с первым выходным выводом преобразователя, а другой вывод через ключи соединен с крайними выводами последней вторичной обмотки, причем отвод от средней точки первой вторичной обмотки соединен со вторым выходным выводом преобразователя.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2временные диаграммы, объясняющие работу преобразователя.

Преобразователь содержит однофазный инвертор 1, выходной трансформатор 2 с вторичными обмотками 3-5, имеющими средний вывод, и .дополнительной вторичной обмоткой 6, ключи

7-12.переменного тока и выходные выводы, к которым подключена нагрузка 13 °

Преобразователь работает следующим образом.

Однофазный инвертор 1 преобразует постоянное напряжение в переменное напряжение прямоугольной формы (фиг. 2 а) частота которого равна

= К„,„(гИ вЂ” 1) где У„„ - частота выходного напряжения инвертора;

- частота выходного напряжения преобразователя;

И - число уровней выходного напряжения преобразователя на одной четверти периода.

Концы вторичных обмоток 3-5 трансформатора-2 подсоединены к ключам переменного тока, образуя двухключевые двухсекционные блоки, соединенные между собой и дополнительной обмоткой 6 трансформатора 2 последовательно. Соотношение витков дополнительной обмотки 6 и секций обмоток

3-5 трансформатора 2 равно

W4 .W3. W М = 0 5;1:2:4 5

Единичный уровень Е выходного напряжения преобразователя (фиг. 2 б) формируется при помощи ключей 8, 10 и 11 переменного тока, подключающих секции обмоток 3-5 трансформатора 2 и его дополнительную обмотку 6 к нагрузке 13. При этом к нагрузке 13 прикладывается разность напряжений секций обмоток 3-5 и дополнительной обмотки 6 трансформатора 2 (Е

= 4,5E - 2Е - 1Е - 0,5E). При сме904143

Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное напряжение с промежуточным звеном повышенной частоты, содержащий однофазный инвертор с выходным трансформатором, имеющим и вторичных обмоток с отводам от средней точки, и 2п .управляемых ключей переменного тока, причем каждый крайний вывод каждой вторичной обмотки, кроме последней, соединен через ключ переменного тока с отводом от средней точки последующей вторичной обмотки, о т л и20 ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения работы преобразователя на активно-индуктивную нагрузку без искажения формы выходного .напряжения, в трансформатор введена дополнительная вторичная обмотка, один вывод которой соединен с первым выходным выводом преобразователя, а другой вывод через ключи соединен с крайними выводами последней вторичЗО ной обмотки, причем отвод от средней точки первой вторичной обмотки соединен со вторым выходным выводом преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Повышение эффективности уст-. ройств преобразовательной техники.

Киев, 1976, с. 27, рис. 3.

2. Авторское свидетельство СССР

° о М 688970, кл. Н 02 M 7/48, 1976.

3. Патент Англии У 1516313, кл. Н 2 F. 1978.

Таким образом, незначительное изменение схемы - введение дополнительной обмотки трансформатора и использование другого соотношения витков секций и-ной обмотки трансформатора обеспечивает работу преобразователя на активно-индуктивную нагрузне полярности напряжения на обмотках трансформатора 2 ключи 8, 10 и 11 переменного тока отключаются, а ключи 7, 9 и 12 переменного тока включаются. Происходит формирование второго уровня (2Е) выходного напряжения: 2Е = 4,5E - 2Е - 1Е +

+ 0,5Е. Третий — восьмой уровни выходного напряжения формируются при помощи ключей 7-12 переменного тока, включающихся при каждой смене полярности напряжения- на обмотках трансформатора 2 по алгоритму работы ключей (фиг. 2 в) и подключающих секции обмоток 3-5 и дополнительную обмотку 6 трансформатора 2 к нагрузке 13

3Е = 4,5E - 2Е + lE — 0,5Е

4Е = 4,5Š— 2Е + 1Е + 0,5Е

5E = 4,5E + 2E - lE - 0,5Е бЕ 4,5E + 2Š— lE + 0,5Е

7Е = 4,5E + 2Е + lE - 0,5Е

8Е 4,5E + 2Е + lE + 0,5Е

При подключении секции обмоток

3-5 последовательно с дополнительной обмоткой 6 трансформатора 2 к нагрузке 13 в обратной последовательности (по указанному на фиг. 2 в алгоритму работы ключей 7-12) формируются уровни напряжения во второй четверти периода выходного напряжения. Аналогично происходит формирование второй полуволны выходного напряжения преобразователя. ку при высоком качестве его выходного напряжения.

5 Формула изобретения

904143

Составитель В. Ионн

Техред И. Надь

КорреКтор И. Нароши

Редактор E. Дичинская

Заказ 151/44

Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгс род, ул. Проектная, 4