PL226145B1 - Uklad przetwornicy napiecia stalego na napiecie przemienne o czestotliwosci sieciowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ przetwornicy napięcia stałego na napięcie przemienne o częstotliwości sieciowej z przeznaczeniem do układów zasilanych napięciem przemiennym o niskich zniekształceniach harmonicznych i do urządzeń o podwyższonej wrażliwości na zakłócenia elektromagnetyczne.

Znany jest z publikacji K Świerca, „Opis działania przetwornic OTVC Philips chassis MG3.2 cz.1”, Serwis Elektroniki, Styczeń 2008, nr 143, s. 5, rys. 2, układ przetwornicy, w którym wejście pierwsze zasilające układu połączone jest z końcówką pierwszą sterowanego włącznika, którego końcówka druga połączona jest z wejściem pierwszym mostka prostowniczego Gretza pierwszego. Wejście drugie zasilające układu stanowi wejście drugie mostka prostowniczego Gretza pierwszego, którego wyjście dodatnie połączone jest z wejściem zasilającym dodatnim obwodu kluczującego. Wejścia sterujące obwodu kluczującego połączone są z wyjściami sterownika przetwornicy, którego wejście odwracające komparatora połączone jest z emiterem transoptora. Kolektor transoptora połączony jest z wejściem zasilającym dodatnim sterownika przetwornicy oraz z katodą diody prostowniczej pierwszej, której anoda połączona jest z końcówką pierwszą uzwojenia wtórnego pierwszego transformatora. Wyjście obwodu kluczującego połączone jest z końcówką pierwszą uzwojenia pierwotnego transformatora, którego końcówka druga uzwojenia pierwotnego połączona jest z elektrodą pierwszą kondensatora pierwszego. Końcówka druga kondensatora pierwszego połączona jest z końcówką pierwszą rezystora pierwszego oraz z wejściem ochronnym sterownika przetwornicy. Końcówka pierwsza uzwojenia wtórnego drugiego transformatora połączona jest z wejściem pierwszym mostka Gretza drugiego, którego wejście drugie połączone jest z końcówką trzecią uzwojenia wtórnego drugiego transformatora. Wyjście dodatnie pierwsze układu przetwornicy stanowi wyjście dodatnie mostka Gretza drugiego, którego wyjście ujemne stanowi wyjście ujemne pierwsze układu przetwornicy. Anoda diody prostowniczej drugiej połączona jest z końcówką pierwszą uzwojenia wtórnego trzeciego transformatora, którego końcówka trzecia uzwojenia wtórnego trzeciego połączona jest z anodą diody prostowniczej trzeciej. Katoda diody prostowniczej drugiej połączona jest z katodą diody prostowniczej trzeciej, katodą kondensatora drugiego stanowiącego filtr wyjściowy przetwornicy, wyjściem dodatnim drugim układu oraz wejściem pierwszym pierwszego sumatora sygnałów, którego wyjście dołączone jest do anody transoptora a wejście drugie pierwszego sumatora sygnałów stanowi wejście sterujące pierwsze układu przetwornicy. Końcówka pierwsza uzwojenia wtórnego czwartego transformatora połączona jest z wejściem pierwszym mostka Gretza trzeciego, którego wejście drugie połączone jest z końcówką drugą uzwojenia wtórnego czwartego transformatora. Wyjście dodatnie mostka Gretza trzeciego połączone jest z wyjściem dodatnim trzecim układu przetwornicy, oraz końcówką pierwszą rezystora drugiego, którego końcówka druga połączona jest z końcówką pierwszą rezystora trzeciego oraz bramką tyrystora. Katoda tyrystora połączona jest z katodą transoptora oraz kolektorem tranzystora, którego baza połączona jest z wyjściem pierwszym drugiego sumatora sygnałów. Wejście sterujące drugie układu przetwornicy stanowi wejście pierwsze drugiego sumatora sygnałów. Wejście sterujące trzecie układu przetwornicy stanowi wejście drugie drugiego sumatora sygnałów, którego wyjście drugie połączone jest z wejściem sterującym sterowanego włącznika. Wyjście ujemne mostka Gretza pierwszego, wyjście ujemne mostka Gretza trzeciego, wejście zasilające ujemne obwodu kluczującego, końcówka druga uzwojenia wtórnego pierwszego transformatora, końcówka druga uzwojenia wtórnego drugiego transformatora, końcówka druga uzwojenia wtórnego trzeciego transformatora, końcówka druga rezystora pierwszego, końcówka druga rezystora trzeciego oraz emiter tranzystora połączone są z poziomem odniesienia.

Znane układy umożliwiają konwersję zasilającego napięcia na napięcie przemienne sinusoidalne łub napięcie stałe, wprowadzają jednak do środowiska elektromagnetycznego zakłócenia o szerokim spektrum częstotliwości, co utrudnia ich filtrację. Ponadto dla sinusoidalnych przebiegów napięcia wyjściowego znanych rozwiązań, kształt przebiegu napięcia w czasie jest jedynie jego aproksymacją, uzyskaną poprzez technikę modulacji przebiegu prostokątnego PWM, co skutkuje zwiększeniem współczynnika zniekształceń harmonicznych, a nadto może powodować nieprawidłową pracę zasilanych wrażliwych urządzeń elektronicznych.

Istota układu przetwornicy napięcia stałego na napięcie zmienne o częstotliwości sieciowej według wynalazku polega na tym, że końcówka druga uzwojenia wtórnego pierwszego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości pierwszej połączona jest z końcówką pierwszą uzwojenia wtórnego drugiego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości drugiej, której końcówka druga uzwojenia

PL 226 145 B1 wtórnego drugiego połączona jest z wejściem drugim mostka prostowniczego Gretza pierwszego. Końcówka druga uzwojenia wtórnego drugiego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości pierwszej połączona jest z końcówką pierwszą uzwojenia wtórnego pierwszego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości drugiej, której końcówka druga uzwojenia wtórnego pierwszego połączona jest z wejściem drugim mostka prostowniczego Gretza drugiego. Wyjście ujemne mostka prostowniczego Gretza pierwszego połączone jest z drenem tranzystora pierwszego, którego bramka połączona jest z wyjściem sterującym pierwszym układu sterownika mikroprocesorowego. Wyjście dodatnie mostka prostowniczego Gretza drugiego połączone jest z drenem tranzystora drugiego, którego bramka połączona jest z wyjściem sterującym drugim układu sterownika mikroprocesorowego. Wyjście sterujące trzecie układu sterownika mikroprocesorowego połączone jest z wejściem sterującym przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości drugiej. Wyjście dodatnie mostka prostowniczego Gretza pierwszego połączone jest z wyjściem ujemnym mostka prostowniczego Gretza drugiego. Źródła tranzystorów: pierwszego i drugiego połączone są z poziomem odniesienia.

Układ przetwornicy napięcia stałego na napięcie przemienne o częstotliwości sieciowej według wynalazku pozwala uzyskać większą sprawność przetwarzania napięcia stałego na napięcie przemienne sinusoidalne w porównaniu do sprawności przetwarzania napięcia stałego na napięcie przemienne sinusoidalne przez znane układy przetwornic. Umożliwia uzyskanie rzeczywistego kształtu przebiegu sinusoidalnego napięcia, z zakłóceniami o wąskim spektrum częstotliwości, które w prosty sposób odfiltrowane w znikomym stopniu oddziałują na środowisko elektromagnetyczne.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, przedstawiającym schemat ideowy układu przetwornicy napięcia stałego na napięcie zmienne o częstotliwości sieciowej.

Wejście zasilające pierwsze We1 układu według wynalazku połączone jest z wejściami zasilającymi pierwszymi przetwornic sinusoidalnych wysokiej częstotliwości: pierwszej P1 i drugiej P2, których wejścia zasilające drugie połączone są z wejściem zasilającym drugim We2 układu według wynalazku. Końcówka pierwsza uzwojenia wtórnego pierwszego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości pierwszej P1 połączona jest z wejściem pierwszym mostka prostowniczego Gretza pierwszego G1. Końcówka pierwsza uzwojenia wtórnego drugiego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości pierwszej P1 połączona jest z wejściem pierwszym mostka prostowniczego Gretza drugiego G2. Końcówka druga uzwojenia wtórnego pierwszego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości pierwszej P1 połączona jest z końcówką pierwszą uzwojenia wtórnego drugiego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości drugiej P2, której końcówka druga uzwojenia wtórnego drugiego połączona jest z wejściem drugiego mostka prostowniczego Gretza pierwszego G1. Końcówka druga uzwojenia wtórnego drugiego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości pierwszej P1 połączona jest z końcówką pierwszą uzwojenia wtórnego pierwszego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości drugiej P2, której końcówka druga uzwojenia wtórnego pierwszego połączona jest z wejściem drugim mostka prostowniczego Gretza drugiego G2. Wyjście ujemne mostka prostowniczego Gretza pierwszego G1 połączone jest z drenem tranzystora pierwszego T1, którego bramka połączona jest z wyjściem sterującym pierwszym układu sterownika mikroprocesorowego St. Wyjście dodatnie mostka prostowniczego Gretza drugiego G2 połączone jest z drenem tranzystora drugiego T2, którego bramka połączona jest z wyjściem sterującym drugim układu sterownika mikroprocesorowego St. Wyjście sterujące trzecie układu sterownika St połączone jest z wejściem sterującym przetwornic sinusoidalnych wysokiej częstotliwości: pierwszej P1 i drugiej P2. Wyjście dodatnie mostka prostowniczego Gretza pierwszego G1 połączone jest z wyjściem ujemnym mostka prostowniczego Gretza drugiego G2, z wejściem przetwornika analogowo-cyfrowego układu sterownika mikroprocesorowego St i z wejściem filtra pasmowo-przepustowego FP, którego wyjście stanowi wyjście fazowe WyF układu według wynalazku. Źródła tranzystorów: pierwszego T1 i drugiego T2, oraz wejście ujemne filtra pasmowo-przepustowego FP i wyjście neutralne WyN układu według wynalazku połączone są z poziomem odniesienia.

Napięcie zasilające podawane jest na wejście zasilające pierwsze We1 i drugie We2 układu według wynalazku. Napięcie z wejścia We układu według wynalazku zasila przetwornice sinusoidalne wysokiej częstotliwości: pierwszą P1 oraz drugą P2. Przetwornica sinusoidalna wysokiej częstotliwości pierwsza P1 generuje w swoich uzwojeniach wtórnych: pierwszym oraz drugim przebieg sinusoidalny napięcia o ustalonej stałej częstotliwości. Przetwornica sinusoidalna wysokiej częstotliwości druga P2 generuje w swoich uzwojeniach wtórnych: pierwszym oraz drugim przebieg sinusoidalny napięcia, o częstotliwości o 100 Hz większej od częstotliwości przebiegu sinusoidalnego generowanego w przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości pierwszej PI. Indukowane przemienne napięcie sinusoidalne

PL 226 145 B1 uzwojenia wtórnego pierwszego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości pierwszej P1 jest sumowane z indukowanym przemiennym napięciem sinusoidalnym uzwojenia wtórnego drugiego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości drugiej P2 i jest poddawane operacji prostowania dwupołówkowego w mostku prostowniczym Gretza pierwszym G1. Indukowane przemienne napięcie sinusoidalne uzwojenia wtórnego drugiego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości pierwszej P1 jest sumowane z indukowanym przemiennym napięciem sinusoidalnym uzwojenia wtórnego pierwszego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości drugiej P2 i jest poddawane operacji prostowania dwupołówkowego w mostku prostowniczym Gretza drugim G2. W wyniku sumowania sinusoidalnych przebiegów napięcia oraz operacji prostowania dwu-połówkowego na wyjściach: dodatnich oraz ujemnych mostków prostowniczych Gretza: pierwszego G1 oraz drugiego G2 powstają pulsujące z częstotliwością 100 Hz i obwiedni sinusoidy, półokresy sinusoid wysokiej częstotliwości. Program układu sterownika mikroprocesorowego St na podstawie pomiarów napięcia z wejścia przetwornika analogowo-cyfrowego wykrywa minima pulsującej z częstotliwością 100 Hz obwiedni sinusoidy i naprzemiennie poprzez wejścia sterujące pierwsze i drugie układu sterownika mikroprocesorowego St włącza tranzystory: pierwszy T1 oraz drugi T2. Włączane naprzemiennie tranzystory: pierwszy T1 oraz drugi T2, powodują okresową zmianę polaryzacji pulsującego napięcia podawanego do wejścia filtra pasmowo-przepustowego względem poziomu odniesienia. Na wyjściu filtra pasmowoprzepustowego FP o częstotliwości środkowej 50 Hz, półokresy sinusoid wysokiej częstotliwości, o zmieniającej się okresowo polaryzacji napięcia, pulsujące z częstotliwością 100 Hz i obwiedni sinusoidy, zostają przekształcone w wyniku filtracji, w sinusoidalny przebieg napięcia przemiennego o częstotliwości 50 Hz. Program układu sterownika mikroprocesorowego St na podstawie pomiarów napięcia z wejścia przetwornika analogowo-cyfrowego, wyznacza sygnały sterujące podawane na wejścia sterujące przetwornic sinusoidalnych wysokiej częstotliwości: pierwszej P1 i drugiej P2, ustalające wartość napięcia skutecznego na wyjściu układu według wynalazku.

Claims (1)

1. Układ przetwornicy napięcia stałego na napięcie zmienne o częstotliwości sieciowej, w którym końcówka pierwsza uzwojenia wtórnego pierwszego przetwornicy połączona jest z wejściem pierwszym mostka prostowniczego Gretza pierwszego, a końcówka pierwsza uzwojenia wtórnego drugiego przetwornicy połączona jest z wejściem pierwszym mostka prostowniczego Gretza drugiego, zaś wyjście sterujące układu sterownika, połączone jest z wejściem sterującym przetwornicy, którego wejście połączone jest z wyjściem dodatnim mostka prostowniczego Gretza pierwszego i z wejściem filtra, którego wyjście stanowi wyjście układu, znamienny tym, że końcówka druga uzwojenia wtórnego pierwszego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości pierwszej (P1) połączona jest z końcówką pierwszą uzwojenia wtórnego drugiego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości drugiej (P2), której końcówka druga uzwojenia wtórnego drugiego połączona jest z wejściem drugim mostka prostowniczego Gretza pierwszego (G1), a końcówka druga uzwojenia wtórnego drugiego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości pierwszej (P1) połączona jest z końcówką pierwszą uzwojenia wtórnego pierwszego przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości drugiej (P2), której końcówka druga uzwojenia wtórnego pierwszego połączona jest z wejściem drugim mostka prostowniczego Gretza drugiego (G2), zaś wyjście ujemne mostka prostowniczego Gretza pierwszego (G1) połączone jest z drenem tranzystora pierwszego (T1), którego bramka połączona jest z wyjściem sterującym pierwszym układu sterownika mikroprocesorowego (St), a wyjście dodatnie mostka prostowniczego Gretza drugiego (G2) połączone jest z drenem tranzystora drugiego (T2), którego bramka połączona jest z wyjściem sterującym drugim układu sterownika mikroprocesorowego (St), przy czym wyjście sterujące trzecie układu sterownika mikroprocesorowego (St) połączone jest z wejściem sterującym przetwornicy sinusoidalnej wysokiej częstotliwości drugiej (P2), wyjście dodatnie mostka prostowniczego Gretza pierwszego (G1) połączone jest z wyjściem ujemnym mostka prostowniczego Gretza drugiego (G2) a źródła tranzystorów: pierwszego (T1) i drugiego (T2) połączone są z poziomem odniesienia.