Способ формирования переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов устройства, реализующего способ. В силовой инверторной ячейке 11 формируется высокочастотное переменное напряжение, которое через трансформатор 12 подается на вход демодулятора 18. При определенном алгоритме управления ключами переменного тока 14-17 демодулятора 18 на выходных выводах 21 и 22 формируется низкочастотное напряжение. При этом изменение полярности низкочастотного выходного напряжения осуществляется в момент, соответствующий четверти периода высокочастотного напряжения. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 02 M 7/5395

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

22 (21) 4423308/24-07 (22) 12.05.88 (46) 23.10.90. Бюл. М 39 (71) Московский энергетический институт и Производственное объединение "Прожектор" (72) Г.С. Мыцык, О,Г. Пахомов, 8,8. Михеев и В.С. Надеждин (53) 621.314.14.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 736303, кл. Н 02 M 7/48, 1977.

Оптимизация полупроводниковых устройств энергетической электроники.-Киев:

Наукова Думка, 1980, с. 49. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ. Ы 1601721 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов устройства, реализующего способ. В силовой инверторной ячейке 11 формируется высокочастотное переменное . напряжение, которое через трансформатор

12 подается на вход демодулятора 18, При определенном алгоритме управления ключами переменного тока 14 — 17 демодулятора

18 на выходных выводах 21 и 22 формируется низкочастотное напряжение. При этом изменение полярности низкочастотного выходного напряжения осуществляется в момент, соответсгвующий четверти периода высокочастотного напряжения. 4 ил.

1601721

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода.

Uerbsü изобретения — уменьшение массы и.габаритов устройства, реализующего способ.

На фиг, 1 показан алгоритм формирования выходного напряжения по предлагаемому способу; на фиг, 2 — структурная блок-схема системы управления устройства, реализующего способ; на фиг. 3 — силовая часть устройства; на фиг. 4 — алгоритм формирования выходного напряжения.

Сущность способа заключается в следующем (фиг. 1 и 2).

Постоянное напряжение преобразуют в L последовательно сдвинутых между собой по фазе напряжений выходной частоты F (ф- ), модулируют каждое из этих напряжений сигналом промежуточной высокой частоты г=2КР, где К вЂ” любое целое число (ф ). Промодулированные напряжения UzQ суммируют и полученное результирующее напряжение

Urer демодулируют с помощью сигнала промежуточной высокой частоты f. Сигнал промежуточной высокой частоты сдвигают по фазе на четверть периода его частоты относительно одного из фронтов напря>кения выходной частоты, Рассмотрим использование способа на примере простейшей модификации устрой.ства с L=1.

Система управления преобразователя (фиг. 2) содержит задающий генератор 1 (3 Г) тактовых импульсов со скважностью два частоты 2KF, .где К вЂ” целое число, выходом подключенный к входу делителя 2 часто;ы с коэффициентом деления 2К и к входу l3триггера 3, осуществляющего деление частоты ЗГ на два (инверсный выход трипера связан с входом данных D), причем делитель 2 осуществляет деление частоты ЗГ 1 по заднему фронту тактовых импульсов, а триггер 3 — по переднему. Выходы делителя

2 (сигнал фр) и триггера 3 (сигналы Р и ф) связаны с входами логического узла 4.

Логический узел (ЛУ) 4 состоит из логических элементов HE 5 и 6 и 2И вЂ” 2ИЛИ-НЕ

7. Выходные сигналы ЛУ 4 (g>, ф ) через узел 8 развязки и усиления подают на ключи

9 и 10.силовой инверторной ячейки 11 с выходным согласующим трансформатором 12.

Выходные сигналы триггера 3 (фр, фг ) через узел 13 развязки и усиления подают на полностью управляемые ключи 14 — 17 переменного тока демодулятора 18, выполненного, например, по мостовой схеме (сигналы ф — на ключи 14 и 17, сигналы ф — на ключи

15 и 16). Узлы 8 и 13 развязки и усиления могут быть выполнены, например, по одной из схем инверторной ячейки с трансформаторным выходом. Вторичная обмотка согласующего трансформатора 12 связана с входными выводами 19 и 20 демодулятора

18. Выводы 21 и 22 образуют выход преобразователя. Для обеспечения возврата реактивной мощности в источник питания силовые ключи 9 и 10 инверторной ячейки

11 шунтированы диодами 23 и 24 обратного тока соответственно, 15

Рассмотрим работу преобразователя.

Постоянное напряжение (U>, фиг. 3) преобразуют с помощью силовой инверторной ячейки 11 в высокочастотное переменное напряжение (Uzp), фиг. 1б), несущее в себе информацию о выходной низкой частоте.

Затем напряжение 020 через трансформа-ор 12, согласующий уровни входного и выходного напряжений, подают на вход демодулятора 18 (выводы 19 и 2О, фиг. 3), Выходное напряжение устройства получают после демодуляции напряжения биений в демодуляторе 18 (выходные зажимы

21 и 22), Необходимый алгоритм управления ключевыми элементами инверторной ячейки 11 и демодулятора 18 обеспечивают системой управления (фиг. 2). Задающий генератор 1 (фиг, 2) вырабатывает на своем выходе прямоугольные импульсы со скважностью два (ф,г, фиг. 1), следующие с частотой 2KF, где К вЂ” целое число. Импульсы з, поступают на вход делителя 2 частоты с коэффициентом деления 2 К и на тактовый вход триггера 3, осуществляющего деление частоты ЗГ на два (инверсный выход триггера связан с входом данных D), причем делитель осуществляет деление входного сигнала фЬ по его заднему фронту, а триггер 3 — пс переднему, Данное схемное решение обеспечивает необходимое фазирование высокочастотного сигнала относительно низкочастотного напряжения, а именно изменение полярности низкочастотного напря>кения осуществляется в мо5О мент, соответствующий четверти периода высокочастотного сигнала, Далее полученные сигналы фр, ф, ф,(фиг. 1) поступают на вход ЛУ 4, реализующего логические выражения:

1601721 2д (уЗ) 2

Эти сигналы (ф, ф1, фиг. 1) через узел

8 развязки и усиления подают на соответствующие ключи 9 и 10 силовой инверторной ячейки 11. Управление ключами 14 — 17демодулятора 18 осуществляют выходными сиг- 5 налами триггера 3 (ф, ф-,) пропущенными через узел 13 развязки и усиления (Ф Р )

Наиболее целесообразно использовать предлагаемый способ формирования переменного напряжения в более сложных структурах преобразователей, выходное напряжение которых с целью улучшения массогабаритных показателей выходного фильтра имеет ступенчатую форму. В этом случае первичная модуляционная часть устройства может состоять из L параллельно включенных по шинам постоянного тока силовых инверторных ячеек с трансформаторным выходом (фиг. 3), причем каждая инверторная ячейка формирует напряжение прямоугольной формы, промодулированное частотой промежуточного высокочастотного преобразования, последовательно сдвинутое друг относительно друга на определенный угол. Вторичные обмотки инверторных ячеек соединены последовательно, реализуя суммирование выходных напряжений в общем контуре.

Демодуляция получаемого напряжения биений ЯХ в данном случае может быль осуществлена с помощью одноканального демодулятора, аналогичного описан ному.

На фиг. 4 показан пример формирования выходного напряжения Ог с улучшенными за счет ступенчатой формы 0z массогабаритными показателями, первичная модуляционная часть которого выполнена на базе двух инверторных ячеек с нулевой точкой литания L=2.

Предлагаемый способ преобразования постоянного напряжения в переменное позволяет в результате повышения расчетной частоты трансформаторного узла не менее чем в два раза уменьшить его расчетную мощность и за счет этого улучшить массогабаритные показатели преобразователя в целом без увеличения динамических потерь в транзисторах преобразователя.

Формула изобретения

Способ формирования переменного напряжения, при котором постоянное напряжение преобразуют в несколько сдвинутых между собой r,o фазе напряжений выходной частоты F, модулируют каждое из этих напряжений сигналом промежуточной высокой частоты f=2KF, где К вЂ” любое целое число, промодулированные напряжения суммируют и полученное результирующее напряжение демодулируют с помощью сигнала промежуточной высокой частоты f, о тл.и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов устройства, реализующего способ, сигнал промежуточной высокой частоты сдвигают по фазе на четверть периода его частоты относительно одного из фронтов напряжения выходной частоты.

1601721

Составитель B,Ìoèí

Техред M,Моргентал Корректор M.Càìáîðñêàÿ

Редактор M.Áëàíàð

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3276 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Рауаская наб., 4/5