RU1814177C - Преобразователь напр жени - Google Patents

Abstract

Прербразователь напр жени  обеспечивает получение высококачественногр выходного напр жени  при питании преобразовател  от источника либо посто нного , либо переменного напр жени . При .этом обеспечиваетс  быстродействующее широкодиапазоннйе регулирование и стабилизаци  выходного напр жени , л ричем на программном уровне, что достигаетс  за счет введени  второго прербразовательнЬ- го тракта, а также дополнительное введение в каждый из преобразовательных трактов анализатора напр жени  питани , формировател  управл ющего кода, аналого-циф- рового блока, делител  и умножител , 2 ил. 5 Ё 00 si

Description

Изобретение относитс  к области элек- .трбтехники, в частности, к преобразовательной технике, и может быть использовано в многофункциональных системах вторичного электропитани , программируемых регул торах напр жени , обеспечива  высокое качество преобразованной электроэнергии и улучшение массогабаритные показатели при питании от раз- личных первичных источников электроэнергии (не только переменного тока).

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  преобразовател  напр жени .

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразовател  напр жени : на фиг. 2 -- функциональна  схема задатчика формы выходного напр жени .

Преобразователь напр жени  (фиг. 1) содержит два одинаковых преобразовательных тракта 1 и 2, входы которых  вл ют- с  входами преобразовател  напр жени , а выходы соединены последовательно и подключены к силовому входу демодул тора 3, а к управл ющему входу демодул тора 3 подсоединен выход генератора тактовой ча- стоты 4, а также задатчик формы выходного напр жени  5 и выходной аналого-цифро- вой блок 6, вход которого соединен с выходом демодул тора 3, а выход с одним из входов компенсирующего делител  7, на второй вход которого подключен сумматор 8, причем выход компенсирующего делител  соединен со входом регулирующего умножител  9, на регулирующий вход которого подаетс  сигнал регулировани  величины выходного напр жени  Q.

Структура преобразовательных трактов 1 и 2 одинакова. Каждый преобразовательный тракт содержит последовательно соединенные модул тор 10.1 (10.2). (В скобках указана нумераци  блоков преобразовательного тракта 2), на управл ющий вход которого подключен выход генератора тактовой частоты 4, амплитудный квантователь 11.1 (11.2), с двум  группами силовых  чеек, причем выход вторых групп силовых  чеек соединены последовательно и подключены к входу демодул тора 3. Кроме того преобразовательный тракт 1 (2) содержит измеритель амплитуды напр жени  питани  12.1 (12.2) и детектор нулевого напр жени  13,1 (13.2), входы которых подключены к входу модул тора 10.1 (10.2), а выходы детектора нулевого напр жени  13.1И3.2/К входу начальной установки задатчика формы выход- ного напр жени  5 и выход измерител  амплитуды напр жени  12.1 (21.2) к одному из входов первого делител  14,1 (14.2), на второй вход которого подключен выход задатчика формы выходного напр жени  5, причём выход первого делител  14.1 (14.2) поразр дно подключен к управл ющему входу второй группы силовых  чеек амплитудного квантовател  11.1 (11.2) и одному из входов второго делител  15.1 (15.2), на вто- рой вход которого подключен анэлого-циф- ровой блок 16.1 (16.2), вход которого подключен к выходу амплитудного квантовател  11.1 (11.2), а выход второго делител  15.1 (15.2) на один из входов умножител  17.1 (17.2), на второй вход которого подключаетс  выход регулирующего умножител  9, а выход поразр дно подключен на управл ющий вход первой группы силовых  чеек амплитудного квантовател  11.1 (11.2).

Задатчик формы выходного напр жени  5 (фиг. 2) включает в себ  циклические двоичные счетчики 18,19 на счетные входы которых подключен выход генератора тактовой частоты 4, а выходы соединены с адресными входами блоков пам ти 20 и 21.

Преобразователь напр жени  работает следующим образом. Входное напр жение произвольной формы, иВл, поступает на вход модул тора 10.1, преобразованного тракта Uex2 на вход модул тора 10.2, преобразованного тракта 2. На модул торах 10.1 и 10.2, выполненных, например, по мостовой схеме инвертора напр жени  на полностью управл емых ключах, входное напр жени  Uexi и Uex2 модулируютс  промежуточной высокой частотой fnp, задаваемой генератором тактовой частоты 4.

Высокочастотное импульсное напр жение UM, с выхода модул тора 10.1 и UM, с выхода модул тора 10.2 поступает на входы соответственно амплитудного квантовател  11.Т и 11.2, где происходит формирование высокочастотного импульсного напр жени  UAK-I и 1Мк2 требуемой формы за счет изменени  амплитуды, величина которой задаетс  задатчиком формы выходного напр жени  5 в каждом такте промежуточной высокой частоты fnp.

Рассмотрим более подробно процесс формировани  высокочастотного импульсного напр жени  UAKI и UAKJ в амплитудных квантовател х 11Л и 11.2.

Входное напр жение UBx ,и UBX параллельно с поступлением на модул торы 10.1 и 10.2, поступает на входы измерител  напр жени  питани  12.1 и 12.2 соответственно , где значение их амплитуды преобразуетс  в двоичный код, в каждый такт частоты fnp, причем частота преобразовани  на пор док больше частоты fnp. Двоичные коды UBX, и UeV выходов измерител  напр жени  питани  f2.1 и 12,2, соответствующие значени м амплитуд входных напр жений ивхуи UpxjJ каждом такте частоты fnp поступают на входы первых делителей 14.1 и 14.2 соответственно, на вторые входы которых поступают двоичные коды , и иэт блоков пам ти 20 и 21, последовательна  выборка которых с помощью двоичных циклических счетчиков 18 и 19 и задает требуемую форму огибающей высокочастотного импульсного напр жени  UAKI и UAK2 амплитудных квантователей 11.1 и 11.2 при посто нном значении входных напр жений UBX., и UBX. Значени  U|x.и UeXiпоступают на вход первых делителей 14.1 и 14.2 соответственно , на вторые входы которых поступает значение Uar, и U3rx из задатчика

ррфни  Q, увеличиваетс  значение КрС-Q, itociTViiaioiMeie на один из входе умножите- лейi 17.1 и 17.2 и, как следстйгё, увеличиваетс  код, поступающий на управл ющие электроды ключей первой группы силовых 5  чеек амплитудных квантователей 11.1 и Т1.2, что ведет к одинаковому изменению

коэффициента трансформации высокочастотных трансформаторов амплитудных квантователей 11.1 и 11.2. одинаковому 10 приращению значений амплитуд UAK иУдк и, как следствие, увеличению (уменьшению) амплитуды ивых.

Синхронизаци  работы всех блоков и узлов схемы осуществл етс  частотой fnp, 15 вырабаты ваемой генератором тактовой частоты 4. Все аналого-цифровые блоки и пре- обра зователи работают от общего

.источника опорного напр жени . При необходимости (если диапазон АЦП не еовпад а- 20 ет с реальными значени ми напр жени ) перед аналого-цифровыми блоками и преобразовател ми став тс  масштабирующие усилители, а выход делителей 14.1, 14.2 и умножителей 17.1, 17.2.подключаютс  куп- 25 рзвл ющим электродам ключей амплитуд H-btx квантователей 11.1 и 11.2 через буферные регистры хранени . : Далее более  сного представлени  рассмотрим работу преобразовател , который 30 питаетс  от трехфазного источника электроэнергии и осуществл ет преобразование переменного синусоидального напр жени  в посто нное..

Амплитудные квантователи 11.1 и 11.2 35 «одержат в первой и второй группах по п ть силовых  чеек. Причем отношение количества витков силовых  чеек в первой и второй труп пах вьгсокочастотного импульсного трансформатора составл ют весовые коэф- 40 фицйенты двоичного кода. То есть, если ко- ;лй {ество виткрв первой силовой  чейки (младшей) составл ет 10, то второй 20, третьей 40, а четвертой 80 витков и т.д. А ключевые элементы каждой силовой  чейки 45 работают в прЬтивофазе. На вход преобразовэтельнрго тракта 1 поступает фазное напр жение фазы А трехфазного источника электроэнергии, т.е. Uex UA, (действующее значение 220 В, Гц). Вход преобразо- 50

. вательного тракта 2 подключен к линейному напр жению фаз В и С, т.е. UBX UBC {действующее значение 380 В Гц). Та- к,им образом на входе преобразовательного тракта 2 поступает синусоидальное нэпр - 55 жение UBX.C амплитудой в Г раз больше и сдвинутое по-фазе на 90° относительно входного синусоидального напр жени  UBXJ преобразовательного тракта 1. Входные переменные напр жени  UBX и UBX, поступают на вход модул торов 10.1 и 10.2 соответственно преобразоадтельных трактов 1 и 2, где преобразуетс  в промежуточное высокочастотное импульсное напр жение им/;И частотой fnp. Причем частота fnp 16tipO Гц, вырабатываема  генератором тактовой частоты 4 в 2П (,6,7„.) раз больше частоты входного напр жени  UBx, и UBxЈ. Входное переменное напр жение UBX 1 одновременно поступает на вход детектора нулевого напр жени  13.1 преобразовательного тракта 1, где при прохождении огибающей напр жени  UBx, через О срабатывает детектор нулевого напр жени  и происходит обнуление двоичного счетчика 18. В блоке пам ти 20, начина  с нулевого адреса, записаны двоичные коды иэт,, соответствующие функции Sin2x, а в блоке пам ти 21 - 1Йтг соответствующий Cos2x. Двоичные коды Uar (Sln2x) и 1)этг (Cos2x) поступают на входы первых двигателей 14.1 и 14.2 соответственно преобразовательного тракта 1 и 2, где происходит формирование управл ющего кода Уфу, и ифукг дл  второй группы силовых  чеек амплитудных квантователей 11.1 и 11.2, в зависимости от величины амплитудных входных напр жений UBX,и UBX., значени  которых UBX и иВхл поступают соответственно с измерителей напр жени  питани  12.1 и 12.2. Таким образом на вторичных обмотках импульсных трансформа;- торов амплитудных квантователей 11.1 и 11,2 в каждом периоде входного переменного напр жени  UBX формируютс  высококачественные импульсные напр жени  UAKJH иАКг, огибающие которых соответствуют функции Sin х и Cos х. Вследствие пое едо-, вательного соединени  вторичных обмоток амплитудн ых квантователей 11.1 и 11.2, происходит суммирование импульсных напрйже- ний UAK, и UAK в каждом такте частоты fnp

OAK-I + идка - + Cos2x 1.

Таким образом, выделив на демоДуА то- ре 3 огибающую BHcdK04aCTOtH6ro импульсного напр жени  UAK, .+ UAKA. получим посто нное выходное напр жение UBHX. величина которого зависит от сб.отношени  количества витков в первичной и вторичной обмотках импульсных трансформаторов мо-. жет быть как понижающей, так и повышающей амплитудных квантователей 11.1 и 11.2 регулируетс  по первой группе силовых  чеек . ; . ,. .. . -.- ...;

Дл  приведенного случа  (питание от трехфазного источника) коэффициент транс-, формации амплитудного квантовател  11.2, преобразовательного тракта 2, должен быть в V3 раз меньше чем в амплитудном кванто- -вателе 11.1, преобразовательного тракта 1,

918141.77 1р.

Claims (2)

1. что позвол ет упростить работу задатчикаФормула изобретени  формы выходного напр жени  5. При коэф- 1. Преобразователь напр жени , содер- фицйенте трансформации КТр 0,25 транс- жащий преобразовательный тракт в виде форматора амплитудного квантовател  11.1 последовательно соединенных модул тора и ,25/ vT амплитудного квантовател  5 и амплитудного квантовател , который вы- 11.2 можно получить посто нное регулируе- полнен в виде двух групп последовательно мое выходное напр жение иВых-±(12,5 - 50) соединённых по выходу силовых  чеек, каж- В, с шагом регулировани  2,3 В. Реализаци  да  из которых представл ет собой замкну- амплитудного квантовател  описана в . тую цепь из последовательно включенных В качестве полностью управл емых си- 10 обмотки трансформатора и двух ключевых ловых ключей с двухсторонней проводимо- элементов, работающих в противофазе, си- стью модул тора 101 (Т0.2) и модул тора 3. ловые выводы одного из которых образуют выполненных по мостовой схеме инвертора выходы  чеек, а также демодул тор, задат- напр жени , могут использоватьс  полевые чик формы выходного напр жени , генера- транзисторы со статической индукцией типа 15 тор тактовой частоты, подключенный к КП701А, которые имеют обратное напр же- управл ющим входам модул тора, демоду- нйе В, большой частотный диапа- л тора, задатчика формы выходного напр - зон до 1 МГц и малые потери. Этот же тип жени , и последовательно соединенные транзисторов можно использовать в ампли- выходной аналого-цифрозой блок, вход ко- тудных квантовател х 11.1 и 11.2. В зависй 20 торого подключен к выходу демодул тора, а мости от мощности преобразовател , выход - к одному из входов компенсирую- силовой ключ может состо ть из нескольких щего делител , регулирующий умножитель, параллельно включенных транзисторов. сумматор, о г л и ч а ю щ и и с   тем, что, с В системе управлени  силовыми транзи- целью расширени  области использовани , сторами используютс  оптроны типа 25 он снабжен вторым преобразовательным АОД130А. трактом, выполненным аналогично перво- В качестве сердечника высококачест- му, причем выходы а мплитудных квантова- венноготрансформатора амплитудных кван- телей первого и второго тователей 11.1, 11.2 используютс  преобразовательных трактов соединены по- ферритовые кольца марки М2000НШ, кото- 30 следовательно и подключены на силовой рые обеспечивают работу трансформатора вход демодул тора, каждый преобразована высокой частоте до 100 кГц. Размеры и тельный тракт дополнительно содержит йз- тип ферритового сердечника, а также коли- меритель амплитуды напр жени  питани , чество ви тков в каждой обмотке определ - детектор нулевого напр жени , два делите- ютс  частотой промежуточного 35 л , аналого-цифровой блок и умножитель, высокочастотного преобразовател  и мощ- причем вход измерител  амплитуды напр - ностью преобразовател . В качестве знало- жени  питани  и детектора нулевого напр - го-цифровых блоков 6, 16.1, 16.2 женил каждого преобразовательного используетс  интегральный быстродейству- тракта объединены с входом модул тора со- ющий АЦП типа 1113ПВ1. 40 ответствующего преобразовательного трак- Схематическа  реализаци  детектора та, выход детектора нулевого напр жени  нулевого напр жени  освещена в моногра- подключен к соответствующему входу на- фии Шило В.Л. Линейные интегральные схе- чальной установки задатчика формы выход- мы в радиоэлектронной аппаратуре. - ного напр жени , а выход измерител  М.:Сов. радио, 1979, с. 185-188. 45 амплитуды напр жени  питани  к одному из Реализаци  блоков делени  7,14.1,14.2, входов первого делител , на другой вход 15.1, 15.2 умножени  9, 17.1,17.2 суммирова- которого подключен соответствующий вы- ни  8 подробно рассмотрена в монографии: ход задатчика формы выходного напр же- Самофалов К.Г... Корнейчук В.И., Тарасенко ни , выход первого делител  подключен В.П. Электронные цифровые вычислительные 50 поразр дно к управл ющим входам второй машины. - Киев: Вища школа, 1976. группы силовых  чеек амплитудного кванто-

   Все вичислительные цифровые блоки, а вател  и к одному из входов второго делите- также счетчики и элементарные логические л , а на его другой вход подключен выход схемы реализованы на базе интегральной аналого-цифрового блока, вход которого со- серии К555. В качестве блоков пам ти 20,21 55 единен с выходом амплитудного квантова- используетс  перепрограммируемое посто- тел , а выход второго делител  соединен с  нное запоминающее устройство серии . одним из входов умножител  соответствую- К573РФ6. В схеме генератора тактовой час- щего преобразовательного тракта, на дру- тоты 4 используетс  кварцева  стабилиза- гой вход которого подключен выход ци  частоты.регулируемого умножител , а выход поразр дно подключен к управл ющим входам первой группы силовых  чеек амплитудного квантовател , причем выход аналого-цифро- вых блоков каждого из преобразовательных трактов также подключены к выходам сумматора , выход которого подключен к второму входу компенсирующего делител .
2. 2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что задатчик формы выходного напр жени  содержит два циклических двоичных счётчика, выходы которых подключены соответственно ic адресным входам Двух блоков пам ти, причем счетные входы циклических двоичных счетчиков объединены и использованы как управл юсцие входы, а входы обнулени  использованы как входы Й и чальной установки за датчика выходного Напр жени , в качестве выходов которого использованы выходы блоков пам ти ,. Vv::O:..: y -r -i/ --: /:.: : :/:- - . :.. Ч :

   W /