Трансформаторно-ключевой преобразователь

Авторы патента:

ЛИПКОВСКИЙ КОНСТАНТИН АЛЕКСАНДРОВИЧ

НОВОСЕЛЬЦЕВ АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ

ЛЯЛЬКО ОЛЕГ ВЛАДИМИРОВИЧ

НЕПОГОДЬЕВ СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ЗАБОЛОТНЫЙ АНАТОЛИЙ ПЕТРОВИЧ

H02M5/275 - с использованием приборов типа триода или транзистора, для которых требуется непрерывный управляющий сигнал (H02M 5/297 имеет преимущество)

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для дискретного и дискретно-фазового регулирования, стабилизации переменного напряжения и решения ряда других функциональных задач. Целью является повышение КПД. Устройство содержит трансформатор 1 с основной 3 и дополнительными 4,5-k вторичными обмотками. К концам обмоток 4,5-k подключены ключи переменного тока 7,8-N-3, N-2, а к промежуточным отводам - ключи переменного тока 18, 19-N-1, N. Устройство содержит N 4k ключей переменного тока, из которых число последовательно включенных ключей в цепи протекания тока нагрузки равно п k, а ко- .личество секций, на которые разделена дополнительная вторичная обмотка М 3k. Устройство позволяет реализовать S 2к«-1 уровней выходного 7k ступенчатого напряжения, где S 2 уровней положительной полярности и соответственно S 2 уровней отрицательной полярности.1з.п.ф-лы.З ил. с $ (Л Р.11 р. 1 пг-/1 Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (бй 4 Н 02 M 5/275

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3876154/24-07 (22) 02.04.85 (46) 23,02.87. Бюл. ll 7 (71) Институт электродинамики AH УССР (72) К.А. Липкдвский, А.В. Новосельцев, О.В ° Лялько, С.В. Непогодьев и А.П. Заболотный (53) 621. 314. 27 (088. 8) (56) Липковский К.А. Трансформаторно-ключевые исполнительные структуры преобразователей переменного напряжения. вЂ” Киев: Наукова думка, 1983, с. 214.

Авторское свидетельство СССР

Ф 922688, кл. С 05 F 1/20, 1982.

Авторское свидетельство СССР

И 1095153, кл. G 05 F 1/14, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 886175, кл. Н 02 M 7/537, 1981.

Авторское свидетельство СССР

В 1014110, кл. Н 02 М 7/515, 1983.

Авторское свидетельство СССР

К 904143, кл. Н 02 М 7/48, 1982. (54) ТРАНСФОР14АТОРНО-КЛЮЧЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

„„80„„1292 А 1 (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для дискретного и дискретно-фазового регулирования, стабилизации переменного напряжения и решения ряда других функциональных задач. Целью является повышение КПД.

Устройство содержит трансформатор 1 с основной 3 и дополнительчыми

4,5-k вторичными обмотками. К концам обмоток 4,5-k подключены ключи переменного тока 7,8-N-3, N-2, а к промежуточным отводам вЂ” ключи переменного тока 18, 19-N- 1, N. Устройство содержит N = 4k ключей переменного тока, из которых число последовательно включенных ключей в цепи протекания тока нагрузки равно и = k, а ко.личество секций, на которые разделена дополнительная вторичная обмотка

M = 3k. Устройство позволяет реализовать S = 2 " уровней выходного Zk ступенчатого напряжения, где S+= 2 уровней положительной полярности и соответственно S» = 2 уровней отри2к цательной полярности. 1 з.п.ф-лы.3 ил.

1292139

Трансформаторно-ключевой преобразователь (фиг. 1) содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2, основной вторичной обмоткой 3 и дополнительными вторичными обмотками

4,5-k, где первая дополнительная обмотка 4 выполнена со средней точкой, которая через основную обмотку 3 подключена к первому выходному выводу преобразователя 6, к концам каждой из дополнительных обмоток

4,5-k одними силовыми входами подключены ключи переменного тока

7,8-N-3, N-2, другие силовые входы которых, кроме ключей, принадлежащих k-й дополнительной обмотке, подключены к соответствующим концам соседних дополнительных обмоток, а другие силовые входы ключей N-3, N-2, принадлежащих k-й дополнительной обмотке объединены между собой и образуют второй выходной вывод преобразователя 11, каждая иэ допол нительных обмоток 4,5-k содержит два промежуточных отвода, которые делят первую дополнительную обмотку 4 на секции 12-14, вторую дополнительную обмотку 5 на секции

15- 17 и k дополнительную обмотку на секции М-2, M-1 М, все отводы, кроме k дополнительной обмотки, через дополнительные ключи переменного тока 18-21 подключены к анало30

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для решения различных функциональных задач: дискретного и дискрет- 5 но-фазового регулирования, стабилизации переменного напряжения, формирования сигналов заданной формы, регулирования и одновременного выпрямления переменного напряжения и ряда других.

Цель изобретения вЂ” повышение КПД устройства.

На фиг. 1 изображен:преобразователь, общий вид; на фиг. 2 вЂ” схема преобразователя при числе дополнительных вторичных обмоток трансформатора k = 2, на фиг. 3 вЂ” диаграмма работы преобразователя, реализующего функцию преобразования напряже20 ния в ступенчатое переменное заданной формы (на примере трапецеидальной формы), при числе дополнительных вторичных обмоток трансформатора

k = 2.

I гичным по счету от соответствующих концов отводам соседней дополнительной обмотки, а отводы k-й дополнительной обмотки через дополнительные ключи N-i, N подключены к второму выходному выводу преобразователя

11, между выводами 6 и 11 включена нагрузка 22.

Возможным вариантом использования трансформаторно-ключевого преобразователя является вариант с числом дополнительных вторичных обмоток трансформатора k = 2 (фиг. 2).

Устройство в данном случае содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой

2, основной вторичной обмоткой 3, дополнительными вторичными обмотками 4,5, первый выходной вывод 6, ключи переменного тока 7, 8- 10, второй выходной вывод 11, секции 12-14 на которые разделена промежуточными отводами первая дополнительная обмотка 4, секции 15-17, на которые разделена вторая дополнительная обмотка 5, дополнительные ключи переменного тока 18-2 1, нагрузку 22.

Число витков одинаковых секций

15- 17, на которые разделена промежуточными отводами дополнительная обмотка 5, выбирают из соотношения а /1 о

Число витков, расположенных между концами и промежуточными отводами первой дополнительной обмотки 4, а именно в секциях 12, 14 выбирают т из соотношения W, /W = 6.

Число витков секции 13, расположенной между отводами первой дополнительной обмотки 4 определяется я выражением W, /W, = 7.

Число витков основной вторичной обмотки W/W, = 0,5.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение Ч „ подается на входную обмотку 2 трансформатора 1 и на его вторичных обмотках

3-5 наводятся напряжения соответствующих величин. Изменение напряжения на нагрузке 22 проводится путем подключения требуемых секций вторичных обмоток трансформатора 12-14 и 15-17 в цепь протекания тока нагрузки при помощи ключей переменного тока 7-10 и 18-21. Реализация требуемой функции преобразования достигается заданием алгоритма переключения ключей. Возможным вариан1292139 том реализации функции преобразования является преобразование напряжения в ступенчатое переменное трапецеидальной формы. Заданный закон преобразования реализуется следующим образом.

Единичный уровень E положительной полярности выходного напряжения

Ч ц„ (фиг. 3) формируется при положительной полярности входного напря- 10 жения на обмотках трансформатора 1 с помощью ключей переменного тока

9 и 18, подключающих половину секции 13, секцию 15 и основную обмотку 3 к нагрузке 22. При этом к на- 15 грузке 22 прикладывается разность напряжений половины секции 13 по

1 отношению к секции 15 и основной обмотке 3. При смене полярности напряжения на обмотках трансформатора 20

1 ключи 9 и 18 отключаются, а ключи

10 и 19 включаются. Происходит формирование второго уровня выходного напряжения (2Е). Последующие уровни выходного ступенчатого напряжения реализуются для заданного функционального преобразования в соответствии с алгоритмом переключения ключей переменного тока 7-10 и 18-21, приведенном на фиг. 3. 30

Трансформаторно-ключевой преобразователь содержит ключей переменного тока N = 4k, из которых число последовательно включенных ключей в цепи протекания тока нагрузки равно 35

n = k, а количество секций на которые разделена дополнительная вторичная обмотка M = 3k. Устройство позволяет реализовать S = 2 " уровней выходного ступенчатого напряжения, 40 где S = 2 уровней положительной з

+ Lk полярности и соответственно S = 2 уровней отрицательной полярности.

При равенстве числа используемых ключей переменного тока N известного и предлагаемого преобразователя реализуется равное количество уровней выходного ступенчатого напряжения S д ц = S пред, Для случая > при" 50 веденного на фиг. 2, требуемое преобразование в предлагаемом устройстве осуществляется при наличии двух дополнительных вторичных обмоток 1с е4д = 2, в то воемя как в известном устройстве k = 4.

Число последовательно включенных ключей в цепи тока нагрузки в предлагаемом устройстве и „ е „ = 2, а п „ = 4, т.е. в 2 раза меньше чем в известном преобразователе.

Кроме того, количество секций на которые разделена дополнительная вторичная обмотка предлагаемого устройства M„pе„„= 6, а у известного устройства M = 8, при этом потери на активных сопротивлениях вторичных обмоток трансформатора являются существенно меньшими.

Предлагаемый трансформаторноключевой преобразователь позволяет более эффективно испольэовать ключи переменного тока и вторичные обмотки трансформатора, что выражается в повышении КПД преобразователя за счет уменьшения числа последовательно включенных ключей в цепи тока нагрузки, уменьшения количества секций дополнительных вторичных обмоток и уменьшения при этом потерь на активных сопротивлениях вторичных обмоток трансформатора. Данные преимущества проявляются уже при е

k 1.

Формула изобретения

1. Трансформаторно- ключевой преобразователь, содержащий трансформатор с основной и дополнительными вторичными обмотками, причем к концам каждой из этих дополнительных обмоток одними силовыми входами подключены ключи переменного тока, первая дополнительная обмотка выполнена со средней точкой, которая через упомянутую основную обмотку подключена к первому выходному выводу преобразователя, а другие силовые входы ключей переменного тока, принадлежащие k-й дополнительной обмотке, объединены между собой, образуя второй выходной вывод преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, каждая из k дополнительных обмоток снабжена двумя промежуточными отводами, причем все они, кроме отводов k-й обмотки, через введенные дополнительные ключи переменного тока подключены к аналогичным по счету от соответствующих концов отводам соседней дополнительной обмотки, другие силовые входы ключей переменного тока, принадлежащие первой и (k-1)-й дополнительным обмоткам, подключены к соответствующим концам соседней дополнительной обмотки, а отводы k-й

1292139 дополнительной обмотки через введенные дополнительные ключи подключены к второму выходному выводу преобразователя, 2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что число витков одинаковых секций, на которые разделена промежуточными отводами каждая из дополнительных обмоток, кроме первой, выбирают из соотношения число витков секций, расположенных между концами и промежуточными отводами первой дополнительной обмотки, число витков секции между этими отводами и число витков основной вто- 20 ричной обмотки выбирают соответственно из соотношений

2 2 +2 5>

У /!

W вЂ” = 0,5, Wo где i вЂ” порядковый номер дополнительной обмотки;

W вЂ” число витков, обеспечивающее требуемое значение единичной ступени выходного напряжения.

Составитель Г. Мыцык

Редактор М. Марголина Техред А. Кравчук Корректор А.Тяско

Заказ 283/56

Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Трансформаторно-ключевой преобразователь

Преобразователь частоты // 2124801

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в электроприводах переменного тока и источниках вторичного электропитания

Многофазный регулятор переменного напряжения // 2191463

Транзисторный регулятор переменного напряжения с демпфирующим конденсатором // 2220494

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для ограничения коммутационных перенапряжений путем проведения плавной коммутации тока в схеме трехфазного регулятора переменного напряжения с широтно-импульсной модуляцией

Способ управления транзисторным преобразователем с однофазным звеном повышенной частоты // 2227958

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в транзисторных преобразователях с однофазным звеном повышенной частоты, в структуре которых отсутствует звено постоянного тока, используемых в питающей сети ограниченной мощности или в устройствах гарантированного энергоснабжения

Импульсный преобразователь сетевого напряжения и способ управления им // 2265948

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для повышения технико-экономических показателей импульсных преобразователей, получающих питание непосредственно от сети переменного тока, путем сокращения числа комплектующих элементов, а также уменьшения токовой загрузки силовых транзисторных ключей в моменты коммутаций и возникающих при этом коммутационных перенапряжений

Вентильная машина переменного тока // 2326491

Изобретение относится к области электротехники, может быть использовано в системе электропривода

Способ скалярного управления матричным преобразователем частоты // 2395891

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе для регулирования трехфазного напряжения и частоты на выходе матричного преобразователя, который выполнен на 9 транзисторах в узлах решетки, образованной пересечениями i=1, 2 трехфазных горизонтальных шин питания и j=1, 2 трехфазных вертикальных шин нагрузки

Устройство для управления скоростью асинхронного электродвигателя (варианты) // 2424612

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах электровозов с асинхронными электродвигателями при питании от сетей переменного или постоянного тока, что свойственно для протяженных скоростных магистралей, имеющих участки сети переменного и постоянного тока

Регулятор переменного напряжения // 2544379

Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения. Регулятор может быть использован как стабилизатор трехфазного переменного напряжения, безтрансформаторное устройство повышения переменного напряжения, регулируемый источник стабильного переменного напряжения и как устройство плавного пуска асинхронных двигателей. Регулятор содержит на входе реактор, включенный в источник питания, причем в него введены в каждую фазу по одному конденсатору, который параллельно соединен с источником питания со своим реактором, также введены два трехфазных диодных моста и два транзистора, вход первого трехфазного диодного моста соединен с одним концом цепи, состоящей из источника питания, конденсатора и реактора, а к выходу первого диодного моста подсоединен первый транзистор, при этом другой конец цепи соединен с вторым трехфазным диодным мостом, к выходу которого подсоединен второй транзистор, также к входу этого трехфазного диодного моста подсоединена нагрузка, состоящая из последовательно соединенных реактора и активного сопротивления. Технический результат - обеспечивает регулирование и повышение напряжения без использования трансформатора сетевого напряжения. 3 ил.

Регулятор переменного напряжения // 2566668

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество входного и выходного токов остается высоким, а входной ток имеет к тому же опережающий характер по отношению к входному напряжению. Технический результат заключается в создании регулятора переменного напряжения с широким диапазоном регулирования. Для этого предлагаемый регулятор переменного напряжения содержит в каждой фазе реакторы, включенные последовательно с источником питания и нагрузкой, два трехфазных диодных выпрямительных моста, две группы накопительных конденсаторов, включенные последовательно соответственно первой и второй группой между точками соединения реакторов с выводами нагрузки и выводами переменного тока обоих трехфазных диодных выпрямительных мостов, а к выводам постоянного тока каждого диодного выпрямительного моста подключены в проводящем направлении транзисторы. 2 ил.