RU1781800C - Преобразователь переменного напр жени низкой частоты в посто нное напр жение - Google Patents

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразовател  переменного напр жени  низкой частоты в посто нное напр жение при построении источников вторичного электропитани  различного назначени .

Известны преобразователи переменного напр жени  в посто нное, содержащие входной выпр митель и канал преобразовани , состо щий из последовательно соединенных инвертора повышенной частоты с силовым трансформатором, выходного выпр мител  изглаживающего фильтра, а также блок управлени  инвертором повышенной частоты.

К недостаткам таких устройств следует отнести сравнительно низкое качество мас- согабаритных показателей и динамических характеристик, так как они завис т от степени приближени  огибающей выпр мленного напр жени  к пр моугольной форме, котора  определ етс  как количеством отводов первичной обмотки силового трансформатора (а также ключевых элементов дл  их переключени ), так и длительностью переднего и заднего фронтов, В идеальном случае в известном преобразователе можно получить выпр мленное напр жение с формой равнобедренной трапеции, боковыми сторонами которой  вл ютс  отрезки синусоиды . В спектре напр жени  такой формы гармоника удвоенной частоты входного напр жени  имеет значительную амплитуду, что приводит к сравнительно большим массе и габаритам сглаживающего фильтра.

Известен преобразователь переменного напр жени  в посто нное, содержащий в одном канале однополупериодный выпр митель , а в другой - высокочастотные преобразователь и выпр митель, причем оба канала подключены к выходному сглаживающему фильтру.

Недостаток известного устройства - низкое качество массогабаритных показателей и динамических характеристик, так как в спектре выпр мленного напр жени  присутствуют низкочастотные составл ющие значительной амплитуды.

Наиболее близким к предлагаемому устройству  вл етс  преобразователь переменного напр жени  низкой частоты в посто нное напр жение, содержащий входной выпр митель и канал преобразовани , состо щий из соединенных последовательно инвертора повышенной частоты на ключевых элементах с силовым трансформатором , выходного выпр мител  и сглаживающего фильтра. Кроме того, в преобразователе есть вольтодобавочный канал, посредством сглаживающего фильтра которого, выход входного выпр мител  соединен с управл емым генератором на ключевых элементах с трансформатором напр жени . Блок управлени  служит дл  формировани  и распределени  сигналов управлени  ключевыми элементами либо по величине напр жени  на нагрузке, либо по командам от внешнего устройства.

Недостатками такого устройства  вл 0 ютс  низкое качество массогабаритных показателей и динамических характеристик из-за наличи  в спектре выпр мленного напр жени  значительных по амплитуде гармоник на частотах 4fDx и 8твх, где fax 5 частота входного переменного напр жени . Насто щее изобретение направлено на решение задачи улучшени  массогабаритных показателей и динамических характеристик преобразовател  переменного

0 напр жени  низкой частоты в посто нное напр жение при сохранении показателей качества выходного напр жени  такими же,4 как и в схеме прототипа.

Решение поставленной задачи достига5 етс  тем, что в известное устройство, содержащее входной выпр митель, входом соединенный с входными выводами дл  подключени  источника переменного напр жени , включенное между входными и

0 выходными выводами дл  подключени  нагрузки , канал преобразовани , состо щий из последовательно соединенных инвертора повышенной частоты с силовым трансформатором , выходного выпр мител  и

5 сглаживающего фильтра, вольтодобавочный канал, подключенный к выходу входного выпр мител  и состо щий из последовательно соединенных дополнительного сглаживающего фильтра и управ0 л емого генератора с трансформатором напр жени  и блок управлени  ключевыми элементами, причем, управл емый генератор выполнен на ключевых элементах, соединенных попарно последовательно,

5 образу  цепочки, включенные параллельно, вторична  обмотка трансформатора напр жени  включена последовательно в цепь первичной обмотки силового трансформатора инвертора, а первична  обмотка транс0 форматора напр жени  подключена к общим точкам соединени  ключевых элементов соответствующих цепочек управл емого генератора, первична  обмотка указанного трансформатора напр жени 

5 выполнена с отпайкой и введен дополнительный ключевой элемент с двухсторонней проводимостью, включенный между указанной отпайкой и общей точкой соединени  ключевых элементов соответствующей цепочки управл емого генератора.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретени , выражаетс  в улучшении массога- баритных показателей на 10-15%, динамических характеристик - на 20-40%, в зависимости от мощности устройства, при сохранении показателей качества выходного напр жени  преобразовател  такими же, как и в схеме прототипа.

На фиг.1 представлена электрическа  схема преобразовател  переменного напр жени  низкой частоты в посто нное на- пр жение; на фиг.2 представлены временные диаграммы работы преобразовател ; на фиг.З представлены временные диаграммы работы преобразовател  при повышенной частоте модул ции.

Согласно фиг.1 устройство содержит входной выпр митель 1 канал преобразовани , состо щий из соединенных последо- вательно инвертора повышенной частоты на ключевых элементах с двухсторонней проводимостью 2-5 с силовым трансформатором б, выходного выпр мител  на диодах 7 и сглаживающего фильтра на дросселе 8 и конденсаторе 9, вольтодобавочный канал, посредством сглаживающего фильтра 11 которого , выход входного выпр мител  1 соединен с управл емым генератором на ключевых элементах 12-15странсформато- ром напр жени  16, блок управлени  ключевыми элементами 17. Дополнительный ключевой элемент с двухсторонней проводимостью 18 включен между отпайкой первичной обмотки трансформатора 16 и общей точкой соединени  ключевых элементов 12 и 13.

Преобразователь работает следующим образом,

При подключении источника перемен- ного напр жени  UBX с частотой fDx к входным выводам и поочередном включении элементов 2,5 и 3.4 на выходе инвертора формируетс  высокочастотное напр жение Ом1 с частотой fM (фиг 2) Одновременно на- пр жение UBX выпр мл етс  выпр мителем 1, сглаживаетс  фильтром 11 и преобразуетс  генератором на элементах 12-15, 18 в пр моугольное напр жение UM2 1 с частотой fw- Управление ключевым элементом 18 осу- ществл етс  от блока управлени  17 импульсным напр жением Uynp таким образом , что на интервалах 0-1 4-5,5-6,9-10 и т.д ключевой элемент 18 замкнут, а на остальных временных интервалах разо- мкнут, В результате такого управлени  на выходной обмотке трансформатора 16 формируетс  напр жение UM22 которое  вл етс  вольтодобэвкой к напр жению UML Напр жение Км на выходе трансформатора

6 представл ет собой алгебраическое суммирование напр жений UM1 и UM2 2 с соответствующим коэффициентом трансформации трансформатора б. Коэффициенты трансформации понижающего трансформатора 16 составл ют: в режиме замкнутого ключа 18 - 1,25, а в режиме разомкнутого ключа 18 - 5,32. При этом коэффициент пульсаций напр жени  Ue будет минимальным . Дл  преобразовател  характерны три режима работы: большой вольтодобавки, малой вольтодобавки и закоротки. В режиме большой вольтодобавки посредством трансформатора 6 и трансформатора 16 происходит алгебраическое суммирование напр жений UM1 и UM2.2 при замкнутом ключе 18, а в режиме малой вольтодобавки - при разомкнутом ключе 18. Режим закоротки, когда напр жение вторичной обмотки трансформатора 16 равно нулю, обеспечиваетс  при одновременном включении элементов 12, 14 или 13, 15. Таким образом, постановка дополнительного ключевого элемента позвол ет уменьшить коэффициент пульсаций напр жени  Ue по сравнению со схемой прототипа и тем самым улучшить массогабаритные показатели выходного сглаживающего фильтра и устройства в целом. Кроме того, уменьшение требуемого коэффициента сглаживани  выходного фильтра приводит к улучшению динамических характеристик преобразовател . На фиг 3 представлены временные ди- аграммы работы преобразовател  при повышенной частоте модул ции fM. Форма напр жени  Ue при этом не измен етс . Повыша  частоту модул ции, можно уменьшить габариты и массу трансформаторов б и 16.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Преобразователь переменного напр жени  низкой частоты в посто нное напр жение , содержащий входной выпр митель, входом соединенный с входными выводами дл  подключени  источника переменного напр жени , включенный между входными и выходными выводами дл  подключени  нагрузки, канал преобразовани , состо щий из последовательно соединенных инвертора повышенной частоты с силовым трансформатором, выходного выпр мител  и сглаживающего фильтра, вольтодобавочный канал, подключенный к выходу входного выпр мител  и состо щий из последовательно соединенных дополнительного сглаживающего фильтра и управл емого генератора с трансформатором напр жени , и блок управлени  ключевыми элементами, причем управл емый генератор выполнен на ключевых элементах, соедйненных попарно последовательно, образу  цепочки, включенные параллельно, вторична  обмотка трансформатора напр жени  включена последовательно в цепь первичной обмотки силового трансформатора инвертора, а первична  обмотка трансформатора напр жени  подключена к общим точкам соединени  ключевых элементов соответствующих цепочек управл емого генератора,отличающийс  тем,

   что, с целью улучшени  массогабаритных показателей и динамических характеристик , первична  обмотка указанного трансформатора напр жэни  выполнена с отпайкой и введен дополнительный ключевой элемент с двусторонней проводимостью , включенный между указанной отпайкой и общей точкой соединени  ключевых элементов соответствующей цепочки управл емого генератора.

   AVM2-2

   Фиг. 2.

   /

   /

   10

   X

   /Lз.