Способ преобразования и стабилизации переменного напряжения и устройство для его осуществления

Способ преобразования и стабилизации переменного напряжения и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ „„е64ео4

ИЗОБРЕТЕКИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз- Советекнк

Соцналнстнчеекна реслублнк (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву

f22) Заявлено 15,08.80 (2I ) 2973629/24-07 (51)IN. Кл.

Н 02 М 3/335

Н 02 P 13/16 . с присоединением заявки М

5 еудерстеекиьй кемнтет

СССР ае делам кзобретекнк и епрмткй (23) Приоритет (5З) УДК 621.314, 57 (088.8) Опубликовано 07.10.82. Бюллетень М 37

Дата опубликования описания 07,10.82 (72) Aвторы изобретения

В, Т. Черепки, С. В. Левинзон, Н. М. Тимче и Б. И. Чемерисов

Опытное конструкторско-технологическое бюр метаппофизики AH Украинской ССР (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено дпя реапизации способа преобразования и стабилизации пере-, менного напряжения в устройствах дпя его осушествпения при разработках вторичных источников питания с преобразо5 ванием частоты..

Известен способ регулирования выходного напряжения автономного инвертора, формируюшего синусоиду выходного напряжения при помощи последовательности прямоугольных импульсов с неодинаковыми амплитудами, при которых плошадь каждого участка формируемой синусоиды сравнивают с произведением максимально возможной дпительности импульсов на ам плитуду меньшего по уровню импульса со седнего участка и генерируют на данном участке импульс амплитудой, равной ам- m плитуде меньшего по уровню импульса соседнего участка, если величина сравниваемой плошади не превышает указанного произведения (1).

Однако et o невозможно применять дпя регулирования и стабилизации выпрямленного синусоидального напряжения.

Наиболее близок к изобретению слово ., преобразования и стабилизации переменного напряжения путем выпрямления напряжения первичной сети с поспедуюшим преобразованием постоянного напряжения в высокочастотное стабилизированное, заключаюшийся в том, что обеспечивают постоянство вольтсекундных плошадей полувопн в .высокочастотном напряжении, питающем первичные обмотки трансформатора (21.

Недостатком такого способа преобразования является то, что ои не позволяяет получить стабилизированное переменное напряжение, частота которого значительно превышает частоту питаюшей сети, беэ применения дополнитнпьного силового узла - демодулятора, значительно усложняюшего процесс преобразования.

Известно устройство формируюшее си» нусоидальное выхадное напряжение, содеф3 96490 жашее задающий генератор, автономный инвертор, блок управления. (31,Недостаток такого устройства заключается в низком качестве выходного напряжения. 5

Наиболее близок к изобретению преоб,разователь, содержащий подключенный к входным зажимам выпрямитель, выход которого соединен, с полумостовым инверто-. ром с высокочастотным выходным транс- !О форматором, схему управления и сетевой фильтр f4 );

Недостатком известного устройства

I является наличие сетевого фильтра, потери мощности на котором приводят к сни- жению мощности устройства и невозмож ности регулирования. выходного напряжения.

11ель изобретения - уменьшение уровня выходных пульсаций.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования и стабилизации перемейного напряжения часть сетевого выпрямленного напряжения суммиоуют с выходным постоянным напря жением, полученный суммарный сигнал сравнивают с опорным пилообразным найряжением, в результате сравнения получают широтно-модулированный сигнал, которым управляют ключевым преобразователем.

В устройство дпя реализации способа, содержащее подключенный к входным зажимам выпрямитель, выход которого соединен с полумостовым инвертором с высокочастотным выходным,трансформато ром и схему управления, введен делитель входного напряжения и дополнительный выпрямитель с делителем выходного напряжения, выходы которых подключены к входу суммирующего узла.

Кроме того, высокочастотный выходной трансформатор иивертора содержит И дополнительных гальванически развязанных выходных обмоток с выводами для подключения нагрузок, причем выходы гапь ванически развязывающих элементов подключены.на вход суммирующего узла.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы напряжения питающей сети l}gy и выходного напряжения U <, на фиг. 2- 50 диаграммы управляющих напряжений, ил;люстрирующие работу суммирующего узла 9, причем на фиг. 2а приведена диаграмма напряжения, поступающего с делителя 7, на вход суммирующего узла 5$ (U ); на фиг. 2б - диаграмма сумируюшего напряжения, поступающего с делителя 7 и 8 на вход сумммруюп|его

4 4 узла 9 (0 |, ); на фиг. 2в - диаграмма суммирования пилообразного напряжения, поступающего с генератора 11 (U и (3 ), на фиг. 2г — диаграмма выход-. ного напряжения суммирующего узла 9 (О @,„ <), поступающего на вход схемы управления 12; на фиг. 3 приведена прин; ципиальная схема преобразователя; на фиг. 4 - то же, вариант исполнения.

Преобразователь содержит выпрямитель 1, полумостовой, инвертор 2, выполненный на ключевых элементах 3 и 4, к выходу полумостового инвертора подключена первичная обмотка выходного высокочастотного трансформатора 5. Параллельно выводам выпрямителя 1 и дополнительного выпрямителя нагрузки 6 включенЫ соответственно резистивные делители . 7 и 8, средние точки которых подключены к суммирующему узлу 9, состоящему из компаратора 10 и подключенного к одному из его входов генератора пилообразного напряжения 11. Выход суммирующего узла 9 подсоединен к схеме 12 управления ключевыми транзисторами 3 и 4.

При и вторичных обмоток трансформатора 5 каждая подключается к суммирующему узлу 9 через гальванически раэ. вязываюший элемент 13 (трансформатор ипи оптрон).

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Переменное. напряжение питающей се ти через выпрямитель 1 (фиг. 3) поступает на вход полумостового инвертора 2, с выхода которого высокочастотное, модулированное по длительности переменное напряжение подается на первичную обмотку трансформатора 5. На вход схемы 12 управления, выход которой подключен к базам ключевых транзисторов 3 и 4, поступает сигнал с "суммирующего узла 9, величина которого изменяетси в зависимости от сигналов, поступающих на компаратор 10 суммирующего узла 9 с делителя 7 входного напряжения и делителя 8 выходного напряжения. На другой вход компаратора 10 подается пилообразное напряжение генератора 11.

Схема. 12 управления вырабатывает

:импульсы, поочередно открывающие транзисторы 3 и 4 . полумостового инверто ра 2. Например, в момент времени Ь,| (фиг. 1) открывается силовой транзис.тор 3. В этом случае на первичной об;мотке трансформатора 5 формируется положительная полуволна выходного высокочастотного напряжения. Так как момент времени |, | выбран в начале полупериода

-5 964904 6

1 сетевого напряжения, эта полуволна вы ния) сетевого напряжения или сопротивходного высокочастотного напряжения ши- ления нагрузки схема управления изменяротно-импульсной модуляции не подверга- эт длительность импульсов преобразовается и полностью поступает на нагруз- геля в необходимую сторону, обеспечивая ку 6. гаким образом стабилизацию выходного

В момент времени Ф,,2 . схема 12 уп- высокочастотного напряжения независимо равпения закрывает силовой транзистор эт причин, вызвавших изменение. При при3 и открывает транзистор 4, На первич- вменении вторичных обмоток в трансной обмотке выходного трансформатора форматоре 5 (фиг. 4) с каждой .из них сниформируется отрицательная полуволна вы- fO жается сигнал и через гальванически раз» ходного напряжения. Для того, чтобы сред-:вязываюший элемент 13 подается на сумнее . значение отрицательной полуволны мируюший узел 9. (- k ) выходного высокочастотного Способ преобразования и стабилизации напряжения было разно среднему значе- переменного напряжения и устройство дщ нию положительной полуволны ($< - 4 ), 15 . его осуществления позволяют упростить транзистор 4 выключают несколько рань- процесс преобразования и повысить его ше, (момент времени + ), чем закончит- эффективность за счет изменения длитесь ся полный период частоты коммутации, ности выходных импульсов в соответствий

От момента времени 4g до. момента +ф с выходным напряжением инвертора и оба транзистора 3 и 4 находятся в от- ур Mt .Hoâåííûì значением питающего напряI ключенном состоянии, напряжение на на- жения. грузку не поступает. В момент времени снова включается силовой транзистор

3, и на первичной обмотке трансформато- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ра 5 снова формируется положительная по-yg луволна выходного высокочастотного на-. 1. Способ преобразования и стабипипряжения. Однако поскольку мгновенное зации переменного напряжения путем вызначение сетевого напряжения непрерыв- прямления напряжения первичной сети с но повышается по синусоидапьному зако- последующим преобразованием постояннону, длительность полувопн (- - ) долж- и го напряжения в высокочастотное стабина быть меньше, чем у предыдущей отри- лизированное, заключающийся в той, что цательной полуволны.с таким условием, обеспечивают постоянство вольтсекундных ! чтобы ее среднее значение (плошадь под плошадей полуволн в высокочастотном накривой) было равно среднему значению пряжении, питающем первичные обмотки предыдущих попуволн. Таким образом, дли- трансформатора, î т л и ч а ю шийся

35 тельность полуволн выходного высокочас- ° тем, что, с целью уменьшения уровня вы

L тотного напряжения на восходящем участ- ходных пульсаций, часть сетевого выпря

3 ке полуволны сетевого низкочастотного мленного напряжения суммируют с выход напряжения уменьшается с каждым полу- ным постоянным напряжением, полученпериодом частоты коммутации. В середи- ный суммарный сигнал сравнивают с опор46, не полуволны сетевого напряжения поло- ным пилообразным напряжением, в резульжительные и отрицательные полуволны - тате сравнения получают широтно-модувыходного высокочастотного напряжения, лированный сигнал, которым управляют равны по . длительности. Затем на лада- ключевым преобразователем. юшем участке полуволны сетевого напря45 жения длительности полуволн высокочас- 2. Устройство для преобразования и тотного выходного нацряжения увеличива- стабилизации переменного напряжения соются до тех пор, пока достигнут длитепьу держащее подключенный к входным зажиности полуволн полупериода частоты комЩ мам выпрямитель, выход которого соеди мутации (в конце полупериода - частоты нен с йолумостовым инвертором с высоf6 сети). кочастотным выходным трансформаторж, Таким образом, плошадь полувопн в на- и схему управпения, о т л и ч а ю щ е чале, середине и конце полупериодов оди е с я тем, что, с целью упрощения и какова Это обеспечивает равенство сред- уменьшения пульсаций выходного напряжених значений полуволн на концах и в се- . ния, введен делитель входного напряже- . редине полупериода,сетевого напряжения, .ния и дополнительный выпрямитель с деN и, следоватепъно, стабилизацию выходно- лителем выходчого напряжения, выходы го высокочастотного напряжения. При иа, которых подключены.к .входу суммируюменении величины (действующего значе- щего узла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

7 964904 Я.

3. Устройство по п. 2, о т л и ч а - 1. Авторское свидетельство СССР ю щ е е с я тем, что высокочастотный % 612217, кл. 6 05 F 1/30, 1979. выходной трансформатор инвертора сойеР- 2. Авторское свидетельство СССР. жит И дополнительных гальванически раз- М 521639, кл. Н 02 Р 13/16, 1973. вязанных выходных обмоток с выводами З 3. Авторское свидетельство СССР для подключения нагрузок, причем выхо- Ж 693350, кл. О 05 F 1/10, 1979. ды гальванически развязывающих элемен- 4, Бас А, А., Кроуз Ф. Г., Ульянов A. М., тов подключены: на вход суммирующего . Федягихин С. Н. Сетевой стабилизированузла. ный BMnGB-ЗОА, - Сб. Проблемы преобразовательной техники", Киев, ИЭД АН

УССР, 1979, вып. 5, с. 120.

964904

Составитепь Н. Бишевская

Редактор Н. Швыдкая Техред М.Гергель Корректор Н. Буряк

Заказ 7683/42 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фипиап ППП "Патент"., г, ужгород, уи. Проектная, 4