SU997208A1 - Преобразователь посто нного напр жени в переменное синусоидальное напр жение - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах автоматики и электропривода дл  преобразовани  посто нного напр жени  в переменное синусоидальное напр жение.

Известны преобразователи, содержащие широтнорегулируемый инвертор с выходным трансформатором и формирующим выходным.фильтром Lll

При работе таких преобразователей на низкой частоте масса и габариты выходных трансформаторов и преобразовател  в целом станов тс  большими.

Дл  устранени  этого недостатка на входе инвертора включают высокочастотный коммутатор с высокочастотным трансформатором и выпр мит ел ем 2.

Однако многократное преобразова-. .ние в силовой цепи приводит к снижению КПД и сложности выполнени  устройства .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  преобразователь;содержащий в силовой части последовательно соединенные высокочастотный коммутатор и мостовой инвертор, выполненный на ключах переменного тока, а в системе управлени  - задающий генератор с выходным трансформатором, вторичные

обмотки которого соединены с управл ющими входами указанных ключей переменного тока, модул тор ширины импульсов и блок обратной св зи, на один вход которого подключен выход формировател  опорного синусоидального сигнала, а другой вход.соединен с выходом преобразовател  fBj.

В этом преобразователе на выходе

10 инвертора формируетс  двухпол рное импульсное напр жение, в котором модул ции подвергаетс  один фронт импульса. Вследствие этого коэффициент гармоник выходного напр жени , данного

15 преобразовател  высок, а из-за значительных динамических потерь в ключах переменного тока инвертора преобразователь имеет низкий КПД.

Цель изобретени  - повышение КПД

20 и уменьшение коэффициента гармоник выходного напр жени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что указанный высокочастотный коммутатор выполнен на двух синхронизи25 руемых инверторных  чейках, указанн - модул тор ширины импульсов выполнен в виде двух магнитных усилителей, указанный блок обратной св зи выпол нен с двум  гальванически св занны30 ми противофазными выходами, указанинП выходной трансформатор задающего ген ратора снабжен дополнительной обмоткой , отвод от средней точки крторой соединен с общим выводом выходов бло ка обратной св зи, а крайние выво да через введенные ключи соединены с первыми выводами каждой из рабочих и управл ющих обмоток магнитных усилителей , вторые выводы рабочих соеди нены с синхронизирующими входами инвекторных  чеек,а вторые выводы управл ющих обмоток магнитных усилителей соединены с противофазными выходами блока обратной св зи. Кроме того, формирователь синусоидального опорного сигнала и задающий генератор могут быть соедийены между собой цепью взаимной синхронизации . На фиг. 1 приведена схема предлагаемого преобразовател ; на фиг. 2временные диаграммы, по сн ющие его работу, 1 Преобразователь состоит из силовой части и системы управлени . Силова  часть содержит высокочастотный коммутатор, состо щий из двух иденти нах высокочастотных синхронизируемых инверторных  чеек 1 и 2 с трансформа торами 3 и 4 и мостовой инвертор, выполненный на транзисторных ключах 5-8 переменного тока. Вторичные об мотки трансформаторов 3 и 4 соединены последовательно и подключены к .входной диагонали инвертора. Выходна  диагональ инвертора через фильтр 9 подключена к нагрузке 10. Система управлени  содержит формирователь 11 опорного напр жени  синусоидальной формы блок 12 обратной св зи, задаюг щий генератор 13 с выходным транс форматором 14 и модул тор ширины импульсов в виде двух магнитных усилителей ( МУ. МУ выполнены по схеме с, диодным разделением интервалов и, используютс  в качестве фасосдвигающих устройств. Их рабочие обмотки 15 - 18 через ограничивающие резисторы 19-22 подключены .к синхронизи рующим входам инверторных  чеек 1 и 2и к дополнительной обмотке трансформатора 14. Управл ющие обмотки 23 26 МУ подсоединены к двум противофазным выходам блока обратной св зи к той же дополнительной обмотке 27 трансформатора 14. Третий, средний. выход блока обратной св зи подключен к .отводу от средней точки обмотки 27 трансформатора 14 и к положительному полюсу источника питани . Входы блока обратной св зи подключены к выходу формировател  11 опорного напр жени  и к выходу фильтра 9 Выходные обмотки трансформатора 14 подключены к управл ющим входам ключей 5-8 переменного тока. Питание инверторных  чеек 1 и 2 задающего генератора 13 производитс  от источника входного посто нного напр жени  и. Схема работает следующим образом. Задающий генератор 13 формирует на .обмотках трансформатора 14 пр моуголь ные импульсы с длительностью полупериода Тц,. На обмотке 27 относительно отвода от средней точки формируютс  пр моугольные импульсы напр жени  противоположной пол рности .с амплитудой nU|,, где п - коэффициент трансформации трансформатора 14, Форма напр жени  на обмотке 27 показана на фиг. 2а. Инверторные  чейки 1 и 2 работают в режиме синхронизации с частотой генератора 13. Их синхронизаци  осуществл етс  через магнитные усилители. Напр жени  Uj и Цд , формируемые на выходных обмотках трансформаторов 3 и 4 инверторных  чеек 1 и 2, сдвинуты по фазе относительно напр жени  генератора 13 соответственно на врем  и tn-i (фиг. 2г, д). Когда пол рность напр жени  на обмотке 27 трансформатора 14 соответствует рабочим интервалам МУ., к их рабочим обмоткам 15 и 17 или 16 и 18 через синхронизирующие входы  чеек 1 и 2, ограничивающие резисторы и открытые диоды прикладываетс  напр жение nU(,. При этом сердечники соответствующих дросселей перемагничиваютс  от индукций В(Э4 ДО индукции насыщени  By, где BOI и Вддначальные значени  индукций, устанавливаемые в управл ющих полупериодах (фиг. 26.в При насыщении сердечников ток в рабочей цепи МУ резко возрастает, что приводит к переключению ключей инверторных  чеек 1 и 2 и смене пол рности их выходных напр жений U и Ц. Врем  перемагничивани  сердечников МУ от значений Воддо В. ..определ ет временной сдвиг между импульсамИ ), формируемыми генератором 13, и импульсами U-, и U. Врем  перемагничивани  св зано с параметрами сердечников соотношени ми . Bft tvjj: WpQjbatWJMt. -5 всгъ- ° йог 1 NNpQj i3y,at, (.1.) Во4 ° где WP. и Q - соответственно число витков рабочих обмоток и площадь поперечного сечени  сердечников дросселей МУ. После насыщени  сердечников дросселей и переключени   чеек 1 и 2 в течение оставшейс  части рабочего интервала состо ние схемы не измен етс . В следукмдем полупериоде работы генератора 13 дл  сердечников, намагничейных до наступает управл ющий интервал. В течение этого интервала к управл ющим обмоткам 23 и 25 или 24 и 26 МУ прикладываетс  сумма напр жений nlly, и напр жени , формируемого на соответствующих выходах блока 12 обратной св зи. На выходах блока 12 относительно среднего вывода формируютс  противофазные управл ющие напр жени  U Эти напр жени  по форме повтор ют синусоидальное опорное напр жение с периодом Tg г а по величине пропорциональны разности между средними значени ми выходного напр жени .пре образовател  и опорного напр жени  UOH . В управл ющих интервалах сердечн ки МУ размагничиваютс  от +Вт до зн чений BO, и БОД. Величина В jj, и В определ ютс  из соотнесений . w,,Q f eQt--I v Uv,-u,3at, съ) Ъоъ ° .,Qrlbdt-riwUv,-U,3dt, U); Wi- число витков обмотки упX р влени .. После сложени  выходных напр жен и и Цд. получим импульсное напр жение и (фиг. 2е), среднее за Т значение которого равно u., ,,,. (6 где m - .коэффициент трансформации ;трансформаторов 3 и 4. Ключи 5-8 переменного тока управ л ютс  генератором 13. Одновременно включены либо ключи 5 и 8, либо 6 и Пол рность импульсов напр жени  Uy в диагонали моста определ етс  пол рностью управл ющих напр жений, поэтому на выходе инвертора Формиру етс  импульсное напр жение U (фиг. Из выражени  (5) с учетом выражений (1) - (4) ,-lSjV . (« T-ili u 6L V4V«/.. VJV. ; v V-YXuvat среднее за Tj 1 где . значение Uy Отсюда видно, что при прин тых допу щени х среднее за период значение выходного напр жени  инвертора проп ционально среднему значению управл  щего напр жени , т. е. полезна  средн   составл юща  U повтор ет по форме среднюю составл ющую напр  жени  управлени . Поскольку U по форме повтор ет синусоидальное опор ное напр жение, средн   составл юща и 6 также измен етс  по синусоидаль ному закону. После выделени  этой составл ющей фильтром 9 на выходе преобразовател  получаем синусоидальное напр жение с низким содержанием высоких гармоник (фиг. 2,3. В предлагаемом преобразователе помимо пропорциональ ности между средними за т значени ми выходного и опорного напр жени  модул1здии подвергаютс  оба фронта импульсов Ug , что соответствует модул ции третьего рода (ШИМ-З). Кроме того, поскольку переключение ключей 5-8 переменного тока инвертора происходит в моменты времени, когда к диагонали моста приложено нулевое напр жение, динамические потери на переключение ниже, а КПД выше, ч&л в прототипе. изобретени  1. Преобразователь посто нного напр жени  в переменное синусоидальное напр жение, содержгиций а части последовательно соеданенные высдкочастотный KONBjyTaTop и мостовой инвертор, выполненный на ключах переменного тока, а в сист&4б управлени  - задающей генератор с выходным трансформатором, вторичные обмотки которого соединены с управл ю-. щими входами указанных ключей переменного тока, модул тор ширины импульсов , блок обратной св зи, иа рдин вход которого подключен дыхсщ формировател  опорного синусоидального сигнала, а другой вход соеда1ней с ВЫХОДСИ4 преобразовател , о т л ичаю14ийс  тем, что, с целью повышени  КПД и уменьшени  коэффициен та гармоник выходного напр жени  указанный высокочастотный кокмутатор вь полнен на двух синхронизируемых ииверторных  чейках, указанный модул тор ишрины импульсов выполнен в виде двух магнитных усилителей, указанный блок обратной св зи выполнен с двум  гальванически св занными противофазными выходами, укаэаН1а1й выходной трансформатор задающего генератора снабжен дополнительной обмоткой , отвод от средней точки которой соединен с общим выводом выходов блока обратной св зи, а крайние выводы через введенные ключи сое;Е: нены с первыми выводг1ми Кс1ждой из рабочих и управл кицих обмоток магнитных усилителей , вторые «выводы рабочих обмоток соединены с синхронизирующими входами инверторных  чеек, а вторые выводы управл ющих обмоток магнитных усилителей соединены с противофазными выходами блока обратной св зи .. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что формирователь синусоидального опорного сигнала и задающий генератор соединены между собой цепью взаимной синхронизации .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Устройство преобразовательной техники. Киев, 1970, вып. 4, с. 114.

2.Авторское свидетельство СССР № 492985, кл. Н 02 М 7/537, 1972.

3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2806495/24-07,

кл. Н 02 М 7/537, 1979.

f

. 

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Преобразователь постоянного напряжения в переменное синусоидальное напряжение, содержащий в сил вой части последовательно соединенные высдкочастотный коммутатор и мостовой инвертор, выполненный на ключах переменного тока, а в системе управления - задающей генератор с выходным трансформатором, вторичные обмотки которого соединены с управляю-. щими входами указанных ключей переменного тока, модулятор ширины импульсов, блок обратной связи, на один вход которого подключен выход формирователя опорного синусоидального сигнала, а другой вход соединен с выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и уменьшения коэффициен— та гармоник выходного напряжения, указанный высокочастотный коммутатор выполнен на двух синхронизируемых инверторных ячейках, указанный модулятор ширины импульсов выполнен в виде двух магнитных усилителей, указанный блок обратной связи выполнен с . двумя гальванически связанными противофазными выходами, указанный выходной трансформатор задающего генеi ратора снабжен дополнительной обмоткой, отвод от средней точки которой соединен с общим выводом выходов блока обратной связи, а крайние выводы через введенные ключи соединены с первыми выводами каждой из рабочих и управляющих обмоток магнитных усилителей , вторые «вывода рабочих обмоток соединены с синхронизирующими входами инверторных ячеек, а вторые' вывода управляющих обмоток магнитных усилителей соединены с противофазными выходами блока обратной связи.
2. 2. Преобразователь по π. 1, от- * ! личающийся тем, что фор65 мирователь синусоидального опорного сигнала и задающий генератор соединены между собой цепью взаимной синхронизации.