Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной формы
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода . Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения Преобразователь содержит мостовые инверторные ячейки 1-3 и подключенные к их выходу через выходные трансформаторы 12-14 мостовые демодуляторы 15-17 Суммирование и фильтрация выходных напряжений мостовых демодуляторов обеспечиваются суммирующим трехфазным трансформатором 22 Коммутация ключей мостовых инверторных ячеек 1-3 производится на повышенной частоте с широтной модуляцией При этом мостовые инверторные ячейки 1 -3 управляются сигналами, взаимно сдвинутыми на некоторую часть периода. Ключи 18-21 мостовых демодуляторов 15- 17 коммутируются сигналами, модулируемыми выходной частотой. На выходе преобразователя формируется т-ступенчатое напряжение с частичной широтно-импульсной модуляцией 4 ил. СО с
ГОСУДАРСТВЕ ННЫИ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР л Оп ИСАН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ М,,..., ссци Ал ис тич е cK vlx РЕСПУБПИК (21) 4706225/07 (22) 16.06,89 (46) 07.11.91. Бюл. № 41 (71) Самарский политехнический институт им. В.В.Куйбышева и Московский энергетический институт (72) Г.С. Мыцык, В.В. Михеев и П.M. Фридман (53) 621. 314, 58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N1193760,,кл. Н 02 М7/5395,,1985, Авторское свидетельство СССР ¹ 1453564, кл. Н 02 M 7/5395, 1987. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЗАДАННОЙ ФОРМЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения — повышение качеИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения. На фиг, 1 показана силовая часть преобразователя с тремя каналами преобразования (m = 3); на фиг. 2 — схема блока управления этого преобразователя; на фиг. 3 и 4 — диаграммы, поясняющие процесс формирования выходного напряжения соответственно для случаев, когда опорное напряжение имеет пилообразную и треугольную формы. Преобразователь (фиг. 1) содержит мостовые инверторные ячейки (ИЯ) 1 — 3, выпол,, SU „„1690146 А1 ства выходного напряжения. Преобразователь содержит мостовые инверторные ячейки 1 — 3 и подключенные к их выходу через выходные трансформаторы 12 — 14 мостовые демодуляторы 15 — 17, Суммирование и фильтрация выходных напряжений мостовых демодуляторов обеспечиваются суммирующим трехфазным трансформатором 22. Коммутация ключей мостовых инверторных ячеек 1-3 производится на повышенной частоте с широтной модуляцией, При этом мостовые инверторные ячейки 1-3 управляются сигналами, взаимно сдвинутыми на некоторую часть периода. Ключи 18 — 21 мостовых демодуляторов 15— 17 коммутируются сигналами, модулируемыми выходной частотой. На выходе преобразователя формируется m-ступенчатое напряжение с частичной широтно-импульсной модуляцией, 4 ил. ненные, например, на транзисторах (\/) 4 — 7 и обратных диодах 8-11, с выходными трансформаторами 12 — 14, Мостовые демодуляторы (ДМ) 15 — 17 выполнены.на ключах переменного тока 18-21 и подключены силовыми входами к вторичным обмоткам соответствующих трансформаторов 12-14. Трехфазный суммирующий трансформатор 22 реализует задачу параллельного соединения выходов демодулятора и выполняет функцию выходного фильтра. Выход трансформатора 22 является выходом преобразователя. Блок управления (фиг. 2) содержит последовательно связанные между собой задающий генератор 23 и трехканальный (с тремя фазами на выходе) распределитель 1690146 ф1к4 р1 F+p F 9<2 "э 9<1 <4 фг р1 ° ф/4 9Ь2 импульсов (РИ) 24 с парафэзными выходами; прямыми р1, р2, р3 и инверсными р1, р2, рз, Прямые выходы РИ подключены к одним из входов первых логических узлов управления инверторными ячейками (ЛУИ), соответственно 25 — 27, и входам вторых логических узлов управления демодуляторами (ЛУД), соответственно 28 — 30, и к информационным входам компараторов, соответственно 31-33 через генераторы пилообразных напряжений, соответственно 34 — 36, управляющие входы компараторов объединены и связаны с выводом для подключения источника эталонного напряжения через выпрямитель 37, Выходы компараторов 31 — 33 подключены к вторым входам соответственно ЛУИ 25, ЛУИ 26 ЛУИ 27, Инверсные выходы РИ подключены к третьим входам соответственно ЛУИ и ЛУД, Внутренняя структура логических узлов ЛУИ и ЛУД может быть различной. Конкретный вариант их схемотехнической реализации зависит от типа и номенклатуры используемых логических элементов. Так, например, логический узел управления инверторной ячейкой содержит по два логических элемента И 38, 39 и НЕ 40, 41 и один логический элемент ИЛИ 42, а логический узел управления демодугятором — два элемента И 43, 44 и по одному ИЛИ 45 и НЕ 46. В блок управления преобразователя входит формирователь импульсов выходной частоты 47, непосредственно соединенный по входу с выводом источника эталонного напряжения, а по прямому и инверсному выходам F u F— соответственно с вторыми и четвертыми входами ЛУД. Выходы ЛУИ и ЛУД связаны с управляющими входами соответствующих ключей ИЯ и ДМ (фиг, 1). Преобразователь работает следующим образом. Генераторы пилообразных напряжений 34 — 36, синхронизируемые распределителем импульсов РИ 24 с выходными сигналами p>, p>, (фиг. 3), ръ рг и рз, рзи задающим генератором 23, вырабатывают опорные напряжения Up — Орз пилообразной (фиг, 3) или треугольной (фиг. 4) формы с взаимными фазовым сдвигом 2 к/3 (в общем случае 2 m/m), которые сравниваются на компараторах 31 — 33 с модулем управляющего сигнала Uy, так что на выходе компаратора формируются сигналы к1(фиг, 3), кг, кз. Управляющие сигналы ключей, например, ИЯ 1 формируются ЛУИ 25 (фиг. 2) по следующему алгоритму (фиг, 3); Qq = p1, 4з = Р1 K1 + p1 к1, 5 При таком управлении на выходах инверторных ячеек (на вторичных обмотках трансформаторов 12 — 14) формируются высокочастотные напряжения соответственно 02В4, 02В4Р, 02В4 (фиг. 3 или фиг. 4), которые подают на силовые входы демодуляторов соответственно 15-17. Управляю-. щие сигналы ключей, например ДМ 15 формируются ЛУД 28 {фиг, 2) по следующему алгоритму (фиг, 3): На выходах демодуляторов 15-17 формируются напряжения соответственно Ug ", 0Р, 0з ) (фиг, 3 или фиг, 4), содержащие в своем (з) составе кроме основной (полезной) составляющей, повторяющей по форме управляющий сигнал Uy, еще и ряд высокочастотных гармоник, основные из которых образуют трехфазную систему, Эти напряжения с выходов ДМ подают на обмотки трехфазного суммирующего трансформатора (ФТ) 22 (через нагрузку преобразователя). По основной составляющей (синфазной) трансформатор 22 работает в режиме короткого замыкания (его обмотки оказываются включенными фактически паоаллельно, что эквивалентно короткому замыканию трехфазного или в общем случае m-фазного трансформатора), и основная составляющая без искажений попадает на выход преобразователя (правда, вместе с другими синфазными гармониками). По отношению к основным высокочастотным гармоникам обмотки ФТ включены по обычной схеме звезда, и ФТ, задерживая,все высокочастотные гармоники, образующие трехфазные системы (в общем случае m-фазные), не пропускает их на выход преобразователя. На выходе преобразователя формируется напряжение улучшенного гармонического состава Uz (фиг. 3 или фиг, 4), идентичное по форме суммарному выходному напряжению демодуляторов 15 — 17 и отличающееся от последйего лишь уменьшенной в три раза (в m раэ) амплитудой (при суммировании синфазные составляющие будут иметь утроенную амплитуду, как показано на фиг. 3 и 4, а гармоники, образующие трехфазные системы, нулевую). Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной формы, содержащий m мостовых инверторных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены с входными выводами m мостовых демодуля1690146 Фиг.7 торов, первые выходы которых обьединены и подключены к первому выходному выводу преобразователя, и блок управления с задающим генератором, распределителем импульсов и логическими узлами, о т л и ч э юшийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, введен m<разный суммирующий трансформатор, на m стержнях которого расположены обмотки, подключенные своими первыми одноименными выводами к второму выходному выводу преобразователя, а своими вторыми выводами — к второму выходному выводу соответствующего демодулятора, причем в блоке управления распределитель импульсов входом подключен к выходу задающего генератора и имеет m парафазных выходов, формирующих сигналы P>, Pi, где i = 1...m, и соединенных одними выходами через генераторы пилообразных напряжений с первыми входами m компараторов с выходными сигналами Кь вторые входы которых объединены и соединены через выпрямитель с выводом для подключения источника эталонного напряжения заданной формы, выходы компараторов и распределителя импульсов соединены с соответствующими входами m t.åðaûx логических узлов, выходами соединенных с цепями управления ключей гп мостовых инвер-ооных ячеек и реализующих логические функции AI1 Pi Ч 2 Р 5 3 = Р К + Г; К, 9 i4 =Vogie K 10 где фЪ >q, фч 4 и г/Ъ г, ф з — сигналы управления парами диагонально расположенных ключей мостовых инверторных ячеек, выходы распределителя импульсов подключены к первым входам вторых m логических уз 15 лов, вторые входы которых соединены через формирователь импульсов выходной частоты F u F с выводом для подключения источника эталонного напряжения заданной формы, а выходы вторых m логических узлов 20 соединены с цепями управления ключами демодулятора, при этом вторые логические узлы реализуют логические функции уК 4 — Р F + Р F и Ч К г,З вЂ” МК 1,4 25 где ф< ц 4 иф< гз — сигналы управления первой и второй пары диагонально располо женных ключей мостовых демодуляторов, 1690146 УУ УЗ У У2 4 ДМ15 2 З КДМ 18 КДМ 77 ир, Ур, ир и) U» (Д и» (3J ггпу Я г у(И г дО) г иг 1690146 Ур (1) 2В4 (2) zan U() Ll(2) .2 дО) Ур Фаг. Ф Составитель В.Моин Техред М.Моргентал Редактор Е.Хорина Корректор А,Осауленко Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3824 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
