SU1130988A1

SU1130988A1 - Adjustable a.c.voltage-to-a.c.voltage converter

Info

Publication number: SU1130988A1
Application number: SU833583815A
Authority: SU
Inventors: Святослав Константинович Земан; Анатолий Васильевич Кобзев; Геннадий Яковлевич Михальченко; Валерий Дмитриевич Семенов
Priority date: 1983-04-25
Filing date: 1983-04-25
Publication date: 1984-12-23

Abstract

1. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ , содержащий высокочастотный трансформатор, у которого первична обмотка подключена через полностью управл емые ключи к выводам дл подключени входного напр жени , вторична обмотка выполнена в виде двух полуобмоток с выводом средней точки, кажда из которых содержит h отпаек, подключенных к силовьм выводам полностью управл емых ключей, другие силовые выводы которых объединены и вместе со средней точкой трансформатора образуют выводы дл подключени нагрузки, параллельно которым подсоединен нулевой ключ, а также триггер, входом подключенный к задающему генератору, а выходом через узел разв зки и усилени к управл ющим цеп м полностью управл емых ключей первичной обмотки трансформатора,, п пороговых элементов с последовательно нарастающими уровн ми, подключенных к выводу дл подключени сигнала управлени , узел разв зки и усилени нулевого ключа, выход которого соединен с управл юЕ1ей цепью нулевого ключа , п блоков управлени , выполненных из последовательно соединенных модул торов ширины импульсов, управл ющие входы которых подключены к соответствующим пороговым элементам, логических элементов НЕ, в каждом блоке управлени , кроме первого, трехвхо- . довых логических распределителей импульсов, узлов разв зки и усилени , соединенных с управл ющими цеп ми (Я полностью управл емых ключей вторичной обмотки трансформатора, отличающийс тем, что, с целью повышени технико-энергетических показателей и расширени функциональных возможностей, в него введены h дополнительных пороговых со о элементов и п модул торов ширины импульсов по одному в каждый блок управлени , управл ющие входы которых соединены с п дополнительными поро00 00 говыми элементами, при этом выходьт обоих модул торов ширины импульсов первого блока управлени подключены к введенному фазовращателю, а выходы остальных блоков к входам введенных п-1 логических узлов неравнозначности , выходы которых соединены с первыми входами распределителей импульсов смежного блока управлени с младшим номером и через логические элементы НЕ с вторыми входами распределителей импульсов своего блоха управлени , а третьи входы всех распределителей импульсов объединены1. ADJUSTABLE AC TO VOLTAGE TRANSMITTER, containing a high frequency transformer, in which the primary winding is connected via fully controllable keys to the terminals for connecting the input voltage, the secondary winding is made in the form of two half windings with a midpoint output, each of which contains h back wires connected to the power terminals of fully controlled keys, the other power terminals of which are combined and together with the middle point of the transformer form the terminals for connecting the load and, in parallel with which a zero key is connected, as well as a trigger input connected to the master oscillator, and output through the isolation and gain node to the control circuits of the fully controlled transformer primary winding keys, n threshold elements with successively increasing levels, connected to the output for connecting the control signal, isolation node and amplification of the zero key, the output of which is connected to the control of the zero key circuit, n control units made of series-connected modulator In the width of the pulses, the control inputs of which are connected to the corresponding threshold elements, the logical elements NOT, in each control unit, except for the first, are three inlets. Pulse logic distributors, isolation and amplification nodes connected to control circuits (I fully controlled transformer secondary winding keys, characterized in that, in order to improve technical and energy performance and enhance functional capabilities, additional threshold thresholds are introduced into it elements and n pulse width modulators, one for each control unit, the control inputs of which are connected to n additional threshold elements, and both modulators are output in the pulse widths of the first control unit are connected to the input phase shifter, and the outputs of the remaining blocks to the inputs of the input n-1 logic nodes are unequal, the outputs of which are connected to the first inputs of the pulse distributors of the adjacent control unit with the lowest number and through the logical elements NOT to the second inputs of their pulse distributors flea control, and the third inputs of all pulse distributors are combined

Description

и подключены к выходу фазовращател , другие входы которого соединены с выходами триггера, а выход - с вторым . входомсвоего распределител импульсов и входом узла разв зки и усилени нулевого ключа через введенный логический узел, выполненный в виде последовательно соединенных логических элементов ИЛИ, НЕ..and connected to the output of the phase shifter, the other inputs of which are connected to the outputs of the trigger, and the output to the second. the input of the pulse distributor and the input of the node of the isolation and amplification of the zero key through the input logical node, made in the form of serially connected logical elements OR, NO ..

2.Преобразователь по п. 1, отличающийс тем, что логический узел неравнозначности содержит два двухвходовых логичерких элемента И-НЕ и двухвходовый логический элемент ИЛИ,входы которого объединены с входами одного из логических элементов И-НЕ и образуют входы логического узла неравнозначности, выход, которого образован выходом второго элемента И-НЕ, одиниз входов которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ, а другой соединен с выходом первого элемента И-НЕ.2. The converter according to claim 1, characterized in that the logical disparity node contains two two-input logical elements AND-NOT and two-input logical element OR, the inputs of which are combined with the inputs of one of the logical elements AND-NOT and form the inputs of the logical node unequalities, output, which is formed by the output of the second NAND element, the single input of which is connected to the output of the OR gate, and the other is connected to the output of the first NAND element.

3.Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и и с тем, что фазовращатель выполнен в виде двух3. The converter according to claim 1, about t and h a and y and the fact that the phase shifter is made in the form of two

Эк -триггеров, счетные входы которых предназначены дл подключени к выходам модул торов ширины импульсов , а одноименные К -входы - к выходам триггера, подключенного к задающему генератору, причем противо тактные выходы фазовращател образованы выходами двух логических элементов И, входы каждого из которых соединены с одноименными выходами JК-триггеров.Ek-triggers, the counting inputs of which are intended to be connected to the outputs of the modulators of the pulse width, and the K-inputs of the same name to the outputs of the trigger connected to the master oscillator, and the counter-outputs of the phase shifter are formed by the outputs of two logical elements And, the inputs of each of which are connected to similar outputs JK-flip-flops.

4.Преобразователь по п. 1, о тличающийс тем, что модул торы ширины импульсов каждого блока управлени вьтолиены в виде двух генераторов встречно измен ющихс треугольных напр жений, каждый из которых включен последовательно со схемой совпадени .4. The converter according to claim 1, characterized in that the pulse width modulators of each control unit are vtolieni in the form of two generators of counter varying triangular voltages, each of which is connected in series with the coincidence circuit.

5.Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и и с- . тем, что распределитель импульсов выполнен в виде четырех двухвходорых логических элементов И, противо.тактные выходы которого образованы выходами двух элементов И, одни из входов которых образуют третьи выходы распределител , другие входы которых подключены к выходам двух других элементов И, входы которых попарно объединены и образуют первый и вторрй входы распределител импульсов.5. The transducer according to claim 1, o tl and h a y i and c. the fact that the pulse distributor is made in the form of four two-input logical elements AND, the anti-contact outputs of which are formed by the outputs of two elements AND, one of the inputs of which form the third outputs of the distributor, the other inputs of which are connected to the outputs of the two other elements And whose inputs are pairwise combined and form the first and second inputs of the pulse distributor.

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к технике регулировани пере енных и посто нных напр жений, колеблющихс вверх и вниз от своего номинального значе ни , и может найти применение качестве регулируемых(стабилизируемых ) источников электропитани дл электротехнических установок, в преобразовател х посто нного напр жени в квазисинусоидальное в тех случа х, где требуетс высокое качество электроэнергии при большом диапазоне регулировани .The invention relates to electrical engineering, in particular, to the technique of regulating voltage and constant voltage, oscillating up and down from its nominal value, and can be used as a regulated (stabilized) power supply for electrical installations, in DC converters quasi-sinusoidal in those cases where high power quality is required with a large range of regulation.

Известен регулируемый преобразователь Напр жени с промежуточным высокочастотным преобразованием, у которого обмотки трансформатора вьтолнены с вьшрдом средней , а их крайние вьшрды подключены к полностью управлйемым ключам, выходы которых объединены и вместеKnown adjustable voltage transducer with an intermediate high-frequency conversion, in which the transformer windings are suited with medium high and their extreme powers are connected to fully controllable keys, the outputs of which are combined and together

со средней точкой образуют входные и выходные зажимы регул тора, причем выходные зажимы шунтированы нулевым ключом.with the middle point form the input and output clips of the regulator, and the output clips are shunted with a zero key.

Указанный преобразователь осупгествл ет однопол рную реверсивную модул цию вольтодобавочного напр жени и находит применение в стабилизаторах сетевого напр жени Cl.The converter converts unipolar reversible modulation of the booster voltage and is used in the stabilizers of the mains voltage Cl.

Однако увеличение диапазона регулировани приводит к повышению искажений из-за увеличени амплитуды пульсаций регулируемого напр жени .However, an increase in the adjustment range leads to an increase in distortion due to an increase in the amplitude of the pulsations of the regulated voltage.

Известны регулируемые преобразоатели напр жени , содержащие мостовые коммутаторы в первичной вторичной цеп х высокочастотных трансформаторов, реализующие многозонную импульсную модул цию и пpимeн ющиf c в стабилизаторах, регулируемых преобразовател х, преобразовател х посто нного напр жени в переменное 23 HDil. Однако такие устройства содержат большое число полностью управл емых ключевых элементов, что приводит к снижению надежности и КПД ,так как практически все ключи обтекаютс током нагрузки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс регулируемый преобразователь переменного напр жени в переменное,Nсо держащий высокочастотньш трансформатор , у которого первична обмотка подключена через полностью управл е мые ключи к выводам дл подключени входного напр жени , вторична обмотка выполнена в виде двух полуобмоток с выводом средней точки, кажда из которых содержит п отпаек подключенных к силовым вьшодам полностью управл емых ключей, други силовые выводы которых объединены и вместе со средней точкой трансфор матора образуют выводы дл подключе НИН нагрузки, параллельно которым подсоединен нулевой ключ, а так же триггер, входом подключенный к зада щему генератору, а выходом через узел разв зки и усилени к ключам первичной обмотки трансформатора, п пороговых элементов с последовательно нарастающими уровн ми, подключенных к вьшоду дл подключени сигнала управлени управл ющему вхо регул тора, узел разв зки и усилени нулевог.о ключа, выход которого соединен с управл ющей цепью силового ключа п блоков управлени , выполненных из последовательно соединенных модул торов ширины импульсов, управл ющие входы которых подключен к соответствующим пороговым элементам , трехвходовых логических распределителей импульсов, узлов разв зки и усилени , соединенных с управл ющими цеп ми полностью управ л емых ключей вторичной обмотки трансформатора. Такое устройство реализует много зонную импульсную модул цию, и в цепи протекани тока нагрузки включ всегда один ключевой элемент i. Однако технико-энергетические показатели такого устройства неопра данно занижены из-за повыщенных пульсаций импульсной составл ющей выходного напр жени , так как оно р лизует нереверсивную импульсную модул цию. По этой причине такой регул тор невозможно использовать , в стабилизаторах напр жени , колеблющегос вверх и вниз от своего j, номинального значени , при гальванически св занных цеп х источника питани и нагрузки, что ограничивает его функциональные возможности, Цель изобретени - повьппение технико-энергетических показателей, а также расширение функциональных возможностей. Поставленна цель достигаетс Тем, что в регулируемый преобразователь переменного напр жени в переменное , содержащий высокочастотный трансформатор, у которого первична обмотка подключена через полностью управл емые ключи к выводам дл подключени входного напр жени , а вторична обмотка выполнена в виде двух полуобмоток с выводом средней . точки, кажда из которых содержнт ri отпаек, подключенных к силовым выводам полностью управл емых ключей, другие силовые выводы которых объединены и вместе со средней точкой трансформатора образуют выводы дл подключени нагрузки, параллельно которым подсоединены нулевой ключ, а так же триггер, входом подключенный к задающему генератору, а выходом через узел разв зки и усилени - к управл ющим цеп м полностью управл емых ключей первичной обмотки трансформатора, h пороговых элементов с последовательно нарастающими уровн ми, подключенных к выводу дл подключени сигнала управлени , узел разв зки и усилени нулевого ключа, выход которого соединён с управл ющей цепью нулевого ключа, л блоков управлени , вьтолненных из последовательно соединенных модул торов . щирины импульсов, управл ющие входы которых подключены к соответствующим , пороговым элементам, логических элементов. НЕ, в калдом блоке управлени , кроме первого, трехвходовых логических распределителей импульсов, узлов разв зки и усилени , соединенных с управл ющими цеп ми полностью управл емых ключей вторичной обмотки трансформатора, введены п дополнительных пороговых элементов , / п модул торов ширины импульсов по одному в каждый блок управлени , управл ющие входы которых со- единены с П дополнительными порого выми элементами, при этом выходы обоих модул торов ширины импульсов первого блока управлени подключены к введенному фазовращателю, а выход остальных блоков управлени - к входам введенных , И -1 логических узлов неравнозначности, выходы которых соединены с перовыми входами распределителей импульсов смелдаого блока управлени с младшим номером и через логический элемент НЕ с вторыми входами распределителей импульсов своего блока управлени , а третьи входы распределителей импульсов объединены и подключены к выходу фазовращател , другие входы которого соединены с выходами триггера , а выход - с вторым входом своего распределител импульсов и входом узла разв зки и усилени нулевого ключа через дополнительно введенный логический узел, выполненный в виде последовательно соеди ненных логических элементов ИЛИ,НЕ. Кроме того, логический узел неравнозначности содержит два двухвходовык логическихэлемента И-НЕ и двухвходовой логический элемент ИЛИ, входы которого объединены с входами одного из логических элемен тов И-НЕ и образуют входы логического узла неравнозначности, выход которого образован выходом второго элемента И-НЕ, один из входов которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ, а другой соединен с вькодом первого элемента И-НЕ, / При этом фазовращатель вьшолнен в виде двух J К-триггеров, счетные входы которых предназначены дл подключени к выходам модул торов ширины импульсов, а одноим,енные JK -входы - к выходам триггера, по ключенного к задающему генератору, причем противотактные выходы фазовращател образованы выходами двух логических элементов ИЛИ, входы каждого из KOTOpbix соединены с одноименными выходами Die -триггеро Причем модул торы ширины импуль сов каждого блока управлени вьшол нены в виде двух генераторов встре но измен ющихс треугольных искаже ний, каждый из которых включен пос ледовательно со схемой совпадени . Кроме того, распределитель импульсов выполнен в виде четырех двухвходовых логических элементов 1 6 И, противотактные выходы которого образованы выходами двух элементов И, одни из входов которых образуют третьи выходы распределител , другие входы которых подключены к выходам двух других элементов И, входы которых попарно объединены и образуют первый и второй входы распределител импульсов. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - 4 - блок схемы узла неравнозначности, фазовращател и распределител импульсов соответственно; на фиг. 5 - диаграммы , по сн ющие работу преобразовател , на фиг. 6 - диаграммы работы фазовращател . Устройство содержит высокочастотный трансформатор 1, у которого первична обмотка выполнена, например, из двух полуобмоток с выводом средней точки, соединенный с одним из входных выводов 2(выводов дл подключени входного напр жени | , другие концы этой обмотки подключены через полностью управл емые ключи 3 и 4 к другому ВЫВОДУ дл подключени входного напр жени 5, вторична обмотка выполнена в виде двух полуобмоток с выводом средней точки, кажда из которых содержит п отпаек, подключенных к силовым выводам полностью управл емых ключей 6,6,62,62,..., 6, 6, другие силовые выводы которых объединены и вместе со средней точкой трансформатора образуют выводы дл подключени нагрузки, параллельно которым подсоединен нулевой ключ 6, триггер 7, подключенный к задающему генератору 8, 2п пороговых элементов 9,9Jj 93, 92,...,9„, 9р с последовательно нарастающими уровн ми, подключенных к выводу дл подключени сигнала управлени Uy-10. Блоки И,,, П,..., 11 управлени вьшолнены из модул торов 12 к 12 ширины импульсов , управл ющие входы которых подключены к соответствующим пороговым элементам 9,9, 9 ,...,9„, 9f,, tt -1 узлов 13 неравнозначности и п-1 логических элементов НЕ 14 по одному в каждом блоке управлени , кроме первого 11, узлов 15 разв зки и усилени , соединенных с управл ющими цеп ми ключей вторичной обмотки трансформатора, причем выходы обоих модул торов ширины импульсов первого блока управлени подключены к одним из входов дополнительного фазовраща71 тел 16, а остальных блоков управле ни к входам п-1 логических узлов неравнозначности 13, выходы которых соединены с первыми входами распределителей 17 импульсов смежного блока управлени с младшим номером и через логический элемент НЕ 14 с вторыми входами распределителей 17 импульсов своего блока управлени а третьи входы всех распределителей 17 импульсов объединены и подключены к выходу фазовращател 16 первог блока управлени , другие входы кото рого соединены с выходами триггера 7, а выход - с вторым входом своего распределител импульсов и входом узла 15 разв зк.и и усилени нулевог ключа 6 через логический узел 18, выполненный в виде последовательно соединенных логических элементов ИЛ 19, НЕ 20. Нулевой ключ шунтирует нагрузку 21. Схема логического узла 13 нерав нозначности (фиг. 2)содержит два двухвходовых логических элемента И-НЕ 22 и 23 и двухвходовой логичес кий элемент ИЛИ 24, входы которого объединены с входами логического элемента И-НЕ 22 и вл ютс входами узла, выход которого образован выходом второго элемента И-НЕ 23, один из входов которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ 24, а другой - к выходу первого элемента И-НЕ 22. Схема фазовращател 16 (фиг. 31 выполнена в виде двух JK -триггеров 5, счетные входы которых предназна /чены дл подключени к выходам модул торов 12, 12 ширины импульсов первого блока управлени , выполненных в виде двух генераторов 26 и 27 встречноизмен ющихс раз-вертывающих напр жений, каждый из которых включен последовательно со схемой 28 и 29 совпадени , а одноименные О К -входы -.подключены к выходам триггера 7, соединенного с задающим генератором 8, причем рротивотактные выходы фазовращател образованы выходами двух логических элементов 30, входы каждого из которых соединены с одноименными вы ходами и К-триггеров 25. Генераторы 26 и 2.7 встречноизмен ющихс развертывающих напр же ний модул торов ширины импульсов(фиг.1 и 3)вьтолнены в виде генераторов треугольных напр жений. Распределитель 17 импульсов (фиг. 4) выполнен .в виде четырех двухвходовых логических элементов И 31 34 , противотактные выходы которого образованы выходами двух элементов И 32 и 33,одни из :входов которых образуют третьи выходы распределител , другие входы которых подключены к выходам двух других элементов И 31 и 34, входы которых попарно объединены и образуют первый и второй входы распределител импул1зсов. Распределители 17 импульсов первого и последнего блоков управлени .имеют два входа. На фиг. 5 обозначены напр жение 35 питающей сети, выходное напр жение 36 и 37 триггера 7, напр жени 38-41 генераторов треугольных напр жений , выходное напр жение 42 модул тора ширины импульсов( выходное : напр жение 43 и 44 - блока управлени с младшим номером например, 1 1 , напр жение 45 - логического элемента НЕ 28 блока управлени со старшим номером, напр жение 46 и 47 блока управлени со старшим номером(например , 11п ) , выходное напр жение 48 и 49 регул тора напр жени ,.напр жение 50 и 51 фазовращател ервого блока 1 Ц управлени , напр жение 52 и 53 блока управлени с младшим номером при -изменении фазы выходного напр жени (блока напр жение 54 и 55 - блока управлени со старшим номером при изменений фазы выходного напр жени (блока II,) На фиг. 6 обозначены выходное напр жение 56 схемы 28 совпадени фазовращател 16 при различных углах регулировани оСр и /5р «выходное напр жение 57 схемы 29 совпадени при тех же услови х, выходные напр жени 38 и 59 3К --триггеров, выходные напр жени 60 и 61 противотактных выходов фазовращател . ... Значени истинности логическб о узла неравнозначности (фиг. 2)Пред гставл етс следующим образом: Вход 2 Вход 1 т.е. наличие на обоих входах уровн логического нул или единицы соответствует на выходе уровню логического нул , а в других случа х - единицы . Работу фазовращател 16(фиг. 3) по сн ют временные диaгpaIvlмы на фиг. 6 при углах регулировани flCp Рр,,меньших полупериода напр жени повышенной частоты(фиг. 6,а) и больших полупериода(фиг. 6,6), дл случа совмещенных по уровню развертывающих напр жений. В этом случ на выходах обоих схем 28 и 29 совпа дени действуют импульсные последовательности 56 и 57, в соответствии со срезами импульсов которых синхро низируетс опрокидьюание 17К -триггер 25. На фиг. 6 условно прин ты положительные полуволны 58 и 59 напр жени как напр жени пр мых выходов триггеров 25, а отрицательные инверсных выходов. Эти напр жени поступают на входы логических элементов И 30, а на их выходах действуют импульсы 60 и 61. Видно, что увеличение углов регулировани и /}р на величину, большую полупериода напр жени 36 и 37 (напр жени на пр мо и инверсном выходах триггера 7)приводит к изменению фазы импульсов . 60 и 61.на противоположную. В предельных случа х, когда выходные напр жени фазосдвигающих узлов соответствуют уровн м логического нул или единице, .триггеры 25 синх|э низируютс по ) К-входам с выхода триггера 7. Выходное напр жение фазовращател 16 поступает на третьи входы распре делителей 17 импульсов ,попеременно распредел тем самым управл ющие импульсы I1 i-го блока управлени между 6- и 6-ключевыми элементами. Первый вход распределител 17 предназначен дл блокировки прохождени управл ющих импульсов данного блока управлени при замыкании ключей блока управлени со старшим номером Регул тор работает следующим образом. Напр жение сети 35 (фиг. Д подает с на выводы 2 и 5. Триггер 7 работает в режиме делени частоты задаю щего генератора 8 и на его выходах действует напр жение 36 и 37. Ключи 4 и 3 переключаютс в соответствии с напр жением 36 и 37, преобразу напр жение 35 сети, в.напр жение повышенной частоты с сохранением синусной огибающей, показанное на диаграмме 35 пунктирной линией. Напр жени пороговых элементов выбирают следующим образом и;,и;.,.-..,....,....; При изменении U в пределах от О до. yj, наблюдаетс 2 ti зоны регулировани l)., -. .2) ., п) , 2п) ,,.и;. В исходном состо нии, когда Uy 4/лакс п гДеЦ/лчйкс максимальное напр жение сигнала управлени , на выходе модул торов 12 ширины импульсов всех блоков управлени действует посто нное напр жение, соответствующее уровню логического нул . В соответствии с режимами работы логичес ких узлов 13 неравнозначности на их выходах напр жение также соответствует уровню логического нул , оно поступает на первые входы распределителей 17 импульсов смежных блоков управлени с младшим номером и блокирует прохождение управл ющих, импульсов на выход всех блоков управлени , кроме блока 11м . В таком режиме фаза выходного напр жени фазовращател 16 определ етс фазой выходного напр жени триггера 7, соответствует напр жению 36 и 37 (фиг. 51и действует на третьих входах распределителей 17 импульсов, на вторых входах которых действует напр жение логической единицы с выхода элемента НЕ 14. Поскольку распределитель 17 импульсов последнего блока управлени не имеет первого входа блокировки, то на его вькодах также действует напр женке 36 и 37, которое через узел разв зки и усилени 15 поступает на управление ключами 6t, 6п. Поочередное замыкание этих ключей приводит к полупериодному выпр млению .высокочастотного напр жени трансформатора 1. На нагрузке 21 при этом действует максимальное неискаженное напр жение , равное сумме напр жений всех отпаек вторичной обмотки трансформатора. Алгоритм работы ключей в этом режиме б,- 6.6f ,.. . При изменении сигнала управлени в пределах UJl,.U,j (j(, напр жение 38 с выхода генератора развертывающего напр жени (27 на фиг. ЗГ модул тора ширины импульсов 12 сравниваетс с напр жением пороговог элемента 9. Относительна длительность .импульсов напр жени 42 на выходе модул тора 12 ширины импульсо измен етс от О до 1. Импульсы напр жени 42, соответствующие уровню логической единицы, при некотором угле регулировани о(.р, (фиг. 5 ), поступают на первый вход распределител 17 импульсов смежного блока управлени с младшим номером 1 1 o-i Распределение импульсов этого напр жени по двум каналам осуществл етсй также по третьему входу. Таким образом , на выходах узлов 15 разв зки и уселени действуют импульсные последовательности 43 и 44, поступаю щие на управл ющие цепи ключей 6. , 6(n.i, и импульсные последовательности 46 и 47, поступающие на управление ключами 6, б|,. Ключи вторичной обмотки трансформатора 1 при этом замыкаютс по циклу 6(,- 6р.- 6f, обеспечива тем самым на нагрузке напр жение 48, регулируемое между h-й и п-1 -и отпайками Как только относительна длительност импульса на выходе модул тора 12. ширины импульсов блока 1 1, управлени станет равной единице, на выходе логического элемента НЕ 14 этого блока управлени напр жение ра1вно :нулю и ключи 6р , бр,, остаютс разомкнутыми. В этом случае ключии 6.-, , 6(fi.), замыкаютс по цикл V-i fn-iIi n-i -6()i- ..., определ rt-1 -и неискаженный уровень выходного напр жени регул тор Снижение сигнала управлени О,, ниже уровн и приводит к аналогичным, процессам в остальных блоках управлени , кроме первого, и, следовател но, к позонному регулированию выход ного напр жени от максимального значени до напр жени первой зоны. Регулирование напр жени в перво зоне осуществл етс за счет изменен алгоритма замыкани ключей 6,б, 6 по следующим циклам 64- 64-... - первый неискаженный уровень ..- регулирование напр жени меж нулевым уровне и уровнем, опр дел емым ЭДС первой отпайки 1 12. 6 - выходное напр жение равно Нулю; . .. - регулирование напр жени между нулевым - ypOBHefi и уровнем, опреде-. л емым ЭДС первой отпайки, при этом изменение алгоритма замыкани ключей 6 , 61, на , обратный реверсирует фазу выходного напр жени ; первый неискаженный уровень противофазного вы-, ходного напр жени . Диаграммы замкнутого состо ни ключей 6, б|/ приведены дл п того цикла на фиг. 5 эпюрами 50 и 51 соответственно . Это же напр жение действует и на выходе фазовращател 16 первого блока 1 Ij управлени , св занного с третьим входом распределителей 17 импульсов. Снижение сигнала управлени в пределах О и : Up приводит к изменению относительной длительности импульсов модул тора 12 ширины импульсов блока 1Ij управлени . Так при некотором угле регулировани /3- (фиг. 51по вление на выходе модул тора 12 импульса, амплитуда которого соответствует уровню логической единицы, приводит к порвлению на выходе логического узла 1 нер11ВнозНачности паузы, соответствующей уровню логического нул . На это врем блокируетс работа ключей 6vj., 6i и разрешаетс замыкание ключей бу, 6. Распределение импуль сов управлени осуществл етс в соответствии с напр жением 50 и 51. Поскольку эти импульсные последовательности наход тс при ;Uvj :( противофазе с последовательност ми . 36 и 37, измен етс на обратный и . алгоритм замыкани ключей и у. В рассмотренном случае импульсы 52 и 53 поступают на управл ющие цепи ключей 5,5-j , а импульсы 54 и 55 на цепи ключей 6, 6i. Алгоритм замыкани ключей в этом режиме; б1- 61- 65- bf 63. При этом на нагрузке действует напр жение 49, регулируемое снова между двум отпайками. Дальнейшее снижение сигнала управлени приводит тк. позонному регулированию выходногоAdjustable voltage converters are known that contain bridge switches in the primary secondary circuits of high frequency transformers that implement multiband pulse modulation and are applied to stabilizers, adjustable converters, and DC to AC converters 23 HDil. However, such devices contain a large number of fully controllable key elements, which leads to a decrease in reliability and efficiency, since almost all the keys flow around the load current. The closest in technical essence to the present invention is an adjustable AC-to-AC converter, having a high-frequency transformer, in which the primary winding is connected via fully controllable keys to the terminals for connecting the input voltage, the secondary winding is made in the form of two half-windings with output midpoint, each of which contains t-taps of fully controlled keys connected to the power outputs, the other power outputs of which are combined and together with the average point The transformer is formed by terminals for connecting NIN loads, in parallel with which a zero key is connected, as well as a trigger, an input connected to the master generator, and an output through the decoupling and amplification unit to the keys of the transformer primary winding, n threshold elements with successively increasing levels Connected to the input for connecting the control input to the control input of the controller, the decoupling and amplification node is zero. The key, the output of which is connected to the control circuit of the power key n control units, made of series-connected pulse width modulators, the control inputs of which are connected to the corresponding threshold elements, three-input logic distributors, decoupling and amplification nodes chains of fully controllable keys of the transformer secondary winding. Such a device implements multi-zone pulse modulation, and in the load current flow circuit always includes one key element i. However, the technical and energy indices of such a device are underestimated because of the increased pulsations of the pulse component of the output voltage, since it causes non-reversible pulse modulation. For this reason, such a regulator cannot be used, in voltage stabilizers, oscillating up and down from its j, nominal value, with galvanically connected power supply and load circuits, which limits its functionality. The purpose of the invention is to develop technical and energy indicators as well as enhanced functionality. The goal is achieved by the fact that an adjustable AC-to-AC converter contains a high-frequency transformer, in which the primary winding is connected via fully controllable keys to the terminals for connecting the input voltage, and the secondary winding is made in the form of two half-windings with an average output. points, each of which contains rims, connected to the power terminals of fully controllable switches, the other power terminals of which are combined and together with the middle point of the transformer form terminals for connecting the load, in parallel with which a zero key is connected, as well as a trigger input connected to the master to the generator, and the output through the decoupling and amplification node to the control circuits of the fully controlled keys of the primary winding of the transformer, h threshold elements with successively increasing levels, connected to the output for connecting the control signal, isolating node and zero key gain, the output of which is connected to the zero key control circuit, l control blocks, made of series-connected modulators. the width of the pulses, the control inputs of which are connected to the corresponding, threshold elements, logic elements. NOT, in the control unit caldeau, besides the first, three-input logic pulse distributors, decoupling and amplification nodes connected to the control circuits of the fully controlled keys of the secondary winding of the transformer, n additional threshold elements, / n pulse width modulators, one per each control unit, the control inputs of which are connected to the P additional threshold elements, while the outputs of both modulators of the pulse width of the first control unit are connected to the entered phase shifter, and in the rest of the control units move to the inputs of the inputted, AND -1 logical disparities, the outputs of which are connected to the first inputs of the pulse distributors of the bold mode control unit with the lowest number and through the logical element NOT to the second inputs of the pulse distributors of their control unit, and the third inputs of the pulse distributors are combined and connected to the output of the phase shifter, the other inputs of which are connected to the outputs of the trigger, and the output to the second input of its pulse distributor and the input of the isolation node and amplification and the zero key is further inserted through the logic configured in the form of series-connected logic elements nennyh OR, NOT. In addition, the inequality logical node contains two AND-NOT two-input logical elements and the OR two-input logical element, whose inputs are combined with the inputs of one AND-NOT logical elements and form the inequality logical node, the output of which is formed by the output of the second AND-NO element, one from the inputs of which is connected to the output of the OR logic element, and the other is connected to the code of the first NAND element, / At the same time, the phase shifter is executed in the form of two J K-triggers, the counting inputs of which are intended for To the outputs of the modulators of pulse width, and the same JK inputs to the outputs of the trigger connected to the master oscillator, the counter-output outputs of the phase shifter are formed by the outputs of two logical elements OR, the inputs of each of the KOTOpbix are connected to the same outputs Die the Triggero Primary module The pulse width tori of each control unit are embodied in the form of two oscillators of varying triangular distortions, each of which is connected successively with a coincidence circuit. In addition, the pulse distributor is made in the form of four two-input logic elements 1 6 And, the anti-tact outputs of which are formed by the outputs of two elements And, one of the inputs of which form the third outputs of the distributor, the other inputs of which are connected to the outputs of the two other elements And, the inputs of which are pairwise combined and form the first and second inputs of the pulse distributor. FIG. 1 is a block diagram of the device; in fig. 2-4 - block diagram of the junction node, phase shifter and pulse distributor, respectively; in fig. 5 shows diagrams explaining the operation of the converter; FIG. 6 - diagrams of phase shifter operation. The device contains a high-frequency transformer 1, in which the primary winding is made, for example, of two half-windings with a midpoint terminal, connected to one of the input terminals 2 (terminals for connecting the input voltage |, the other ends of this winding are connected via fully controllable switches 3 and 4 to another OUTPUT for connecting the input voltage 5, the secondary winding is made in the form of two half windings with a midpoint terminal, each of which contains ott taps connected to the power terminals of a fully controllable switch nd 6,6,62,62 ,. . . 6, 6, other power outputs of which are combined and together with the middle point of the transformer form terminals for connecting the load, in parallel with which the zero key 6, trigger 7 connected to the master generator 8, 2p of threshold elements 9.9Jj 93, 92, are connected. . . , 9p, 9p with successively increasing levels, connected to the output for connecting the control signal Uy-10. Blocks And ,,, P ,. . . , 11 controls are made from pulse width modulators 12 to 12, the control inputs of which are connected to the corresponding threshold elements 9.9, 9,. . . , 9 ", 9f ,, tt -1 nodes 13 of unequalities and p-1 logical elements NOT 14, one in each control unit, except the first 11, nodes 15, isolation and amplification, connected to the control circuits of the keys of the secondary winding of the transformer, the outputs of both modulators of the pulse width of the first control unit are connected to one of the inputs of the additional phase shifters of the bodies 16, and the remaining control blocks are connected to the inputs n-1 of the logic nodes of unequalities 13, the outputs of which are connected to the first inputs of the distributors 17 pulses of the adjacent control unit with the lower number and through the logic element HE 14 with the second inputs of the distributors 17 pulses of its control unit and the third inputs of all the distributors 17 pulses are combined and connected to the output of the phase shifter 16 of the first control unit, the other inputs of which are connected to the trigger outputs 7, and the output from the second input of its pulse distributor and the input of the node 15 times out. and zero key gain 6 through logic node 18, made in the form of serially connected logic elements IL 19, NOT 20. Zero key shunts load 21. The scheme of the logic node 13 of unequalities (FIG. 2) contains two two-input logical elements AND-NOT 22 and 23 and a two-input logical element OR 24, whose inputs are combined with the inputs of the logical element AND-HE 22 and are the inputs of the node whose output is formed by the output of the second element IS-NOT 23, one from the inputs of which is connected to the output of the logic element OR 24, and the other to the output of the first element NAND 22. Phase shifter circuit 16 (FIG. 31 is made in the form of two JK-triggers 5, the counting inputs of which are intended to be connected to the outputs of the modulators 12, 12 of the width of the pulses of the first control unit, made in the form of two generators 26 and 27 of counter-rotating strangulation voltages, each of which included in series with the scheme 28 and 29 coincidence, and the names of the same About K-inputs -. connected to the outputs of the trigger 7, connected to the master oscillator 8, and the oppositely operated outputs of the phase shifter are formed by the outputs of two logic elements 30, the inputs of each of which are connected to the same outputs and K-flip-flops 25. Generators 26 and 2. 7 counter-varying sweep stresses of pulse width modulators (Fig. 1 and 3) are made in the form of generators of triangular stresses. Pulse distributor 17 (FIG. 4) is made. in the form of four two-input logic elements And 31 34, the counter-action outputs of which are formed by the outputs of two elements 32 and 33, one of: the inputs of which form the third outputs of the distributor, the other inputs of which are connected to the outputs of the two other elements of And 31 and 34 whose inputs are pairwise combined and form the first and second inputs of the distributor impulses. Distributors 17 pulses of the first and last control units. have two entrances. FIG. 5 denotes the supply voltage 35, the output voltage 36 and 37 of the trigger 7, the voltage 38-41 of the triangular voltage generators, the output voltage 42 of the pulse width modulator (output: the voltage of 43 and 44 are the lower-order control unit, for example , 1 1, voltage 45 - the NOT logical unit 28 of the control unit with the highest number, voltage 46 and 47 of the control unit with the highest number (e.g. 11p), output voltage 48 and 49 of the voltage regulator,. voltage 50 and 51 of the phase shifter of the first control unit 1 D control unit, voltage 52 and 53 of the control unit with a lower number when changing the phase of the output voltage (unit voltage 54 and 55 of the control unit with a higher number when the phase of the output voltage changes (block II,) FIG. 6, the output voltage 56 of the coincidence circuit of the phase shifter 16 at different control angles Cp and / 5p is indicated. The output voltage 57 of the match circuit 29 under the same conditions, the output voltages 38 and 59 3K -triggers, the output voltages 60 and 61 counter output phase shifter. . . . The truth values of a logical disparity node (FIG. 2) It is presented as follows: Input 2 Input 1 t. e. the presence of a logical zero or one level at both inputs corresponds to a logical zero level at the output, and one in other cases. The operation of the phase shifter 16 (FIG. 3) the temporary diagrams of FIG. 6 at the control angles flCp Pp ,, of a lower voltage half-period of increased frequency (Fig. 6, a) and large half-period (FIG. 6.6), for cases of leveling deployment stresses. In this case, at the outputs of both schemes 28 and 29 coincide, the pulse sequences 56 and 57 operate, in accordance with the pulse sections of which the tilting of the 17K-trigger 25 is synchronized. FIG. 6 conditionally accept the positive half-waves 58 and 59 of the voltage as the voltage of the direct outputs of the flip-flops 25, and the negative inverse outputs. These voltages are applied to the inputs of the AND 30 logic elements, and pulses 60 and 61 act on their outputs. It can be seen that an increase in the control angles and /} p by an amount greater than the voltage half-period 36 and 37 (the voltage on the direct and inverse outputs of the trigger 7) causes a change in the phase of the pulses. 60 and 61. on the opposite. In extreme cases, when the output voltages of phase-shifting nodes correspond to levels of a logical zero or one,. the triggers 25 sync | e are lowered by) to the K inputs from the output of the trigger 7. The output voltage of the phase shifter 16 is supplied to the third inputs of the pulse distributors 17, which alternately distributes thereby the control pulses I1 of the i-th control unit between 6 and 6-key elements. The first input of the distributor 17 is designed to block the passage of control pulses of this control unit when the keys of the control unit with the highest number are closed. The controller operates as follows. The voltage of the network 35 (FIG. D submits to pins 2 and 5. The trigger 7 operates in the frequency division mode of the master oscillator 8 and voltage 36 and 37 are applied at its outputs. The keys 4 and 3 are switched in accordance with the voltage 36 and 37, the mains voltage 35, in. overvoltage voltage with sinus envelope shown in dashed line 35. The voltage threshold elements are chosen as follows and;, and ;. , -. . , . . . , . . . ; When you change the U in the range of O to. yj, 2 ti control zones are observed l). , -. . 2). , n), 2p) ,,. and;. In the initial state, when Uy 4 / lax n GDEC / lx is the maximum voltage of the control signal, a constant voltage is applied at the output of the pulse width modulators of all control units corresponding to the logic zero level. In accordance with the operation modes of logical nodes 13 of unequalities at their outputs, the voltage also corresponds to the logic zero level, it goes to the first inputs of the distributors 17 pulses of adjacent control blocks with a lower number and blocks the passage of control pulses to the output of all control blocks except 11m In this mode, the phase of the output voltage of the phase shifter 16 is determined by the phase of the output voltage of the trigger 7, corresponds to the voltage 36 and 37 (Fig. 51 and acts on the third inputs of the distributors 17 pulses, on the second inputs of which the voltage of the logical unit from the output of the element NO 14 operates. Since the distributor 17 of the pulses of the last control unit does not have the first blocking input, then its codes also act on tension 36 and 37, which through the decoupling and amplification node 15 goes to control the keys 6t, 6n. The alternate closure of these keys leads to a half-period rectification. high frequency voltage transformer 1. In this case, the maximum undistorted voltage, equal to the sum of the voltages of all the taps of the secondary winding of the transformer, acts on the load 21. The algorithm of the keys in this mode b, - 6. 6f,. . . When the control signal changes within UJl ,. U, j (j (, voltage 38 from the output of the sweep voltage generator (27 in FIG. ZG of the pulse width modulator 12 is compared with the voltage of the threshold element 9. Relative duration. voltage pulses 42 at the output of the modulator 12; the pulse width varies from 0 to 1. The voltage pulses 42, corresponding to the level of the logical unit, at a certain angle of regulation o (. p, (fig. 5), are fed to the first input of the distributor 17 pulses of the adjacent control unit with the lowest number 1 1 o-i. The distribution of the pulses of this voltage over two channels is also carried out via the third input. Thus, at the outputs of the node 15 isolation and settlement, pulse sequences 43 and 44 are applied to the control circuits of the keys 6. 6 (n. i, and pulse sequences 46 and 47, arriving at key management 6, b | ,. The keys of the secondary winding of the transformer 1 are thus closed in cycle 6 (, - 6p. - 6f, thus ensuring a voltage 48 on the load, which is adjustable between the hth and n-1 and taps. As soon as the relative pulse duration at the output of the modulator 12. the pulse widths of the block 1 1, the control will become equal to one, at the output of the logical element NOT 14 of this control block, the voltage is: zero and the keys 6p, br ,, remain open. In this case, the key is 6. -,, 6 (fi. ), closes on cycle V-i fn-iIi n-i -6 () i-. . . , determine rt-1 - and undistorted output voltage level; the regulator; value to the voltage of the first zone. Voltage regulation in the first zone is carried out by changing the key closure algorithm 6, 6, 6 according to the following cycles 64-64-. . . - the first undistorted level. . - voltage regulation between the zero level and the level determined by the EMF of the first desoldering 1 12. 6 - output voltage is zero; . . . - voltage regulation between zero - ypOBHefi and level, defined. the emf of the first tap, the change in the key closure algorithm 6, 61, on, reverse reverses the phase of the output voltage; the first undistorted level of anti-phase output voltage. The charts of the closed state of the keys 6, b | / are given for the fifth cycle in FIG. 5 epures 50 and 51 respectively. The same voltage acts on the output of the phase shifter 16 of the first control unit 1 Ij connected to the third input of the pulse distributors 17. A decrease in the control signal within O and: Up leads to a change in the relative pulse width of the modulator 12 of the pulse width of the control block 1Ij. So with a certain angle of regulation / 3- (fig. At the output at the output of the modulator 12, a pulse whose amplitude corresponds to the level of a logical unit leads to a breakdown at the output of the logical node 1 nernnost pause, corresponding to the level of the logical zero. At this time, the operation of the keys 6vj is blocked. , 6i and allowing the closure of the keys, bu, 6. The control pulses are distributed in accordance with voltages 50 and 51. Because these pulse sequences are at; Uvj :( out of phase with the sequences. 36 and 37, is reversed and. key closure algorithm and y. In the considered case, the pulses 52 and 53 arrive at the control circuit of the keys 5,5-j, and the pulses 54 and 55 on the circuit of the keys 6, 6i. Key locking algorithm in this mode; B1- 61-65- bf 63. In this case, the load is influenced by a voltage 49, which is regulated again between two taps. Further reduction of the control signal leads to TC. to zone regulation output

11апр жени до максимального значени , фаза которого противоположна фазе напр жени в исходном состо нии , когда tU,,U.,v.c .11 voltage up to the maximum value, the phase of which is opposite to the voltage phase in the initial state, when tU ,, U., v.c.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет по сравнению с известным существенно повысить технико-энергетические показатели за счёт уменьшени искажений входйого тока и выходного напр жени , при равенстве диапазонов регулировани . В частности при равенстве числа отпаек высокочастотного трансформатора коэффициент гармони умёЙьшаетс вдвое, а коэффициент мощности вдвое повышаетс . КромеThus, the proposed device makes it possible, in comparison with the known one, to significantly increase technical and energy indices by reducing the distortions of the input current and output voltage, with equal control ranges. In particular, if the number of taps of a high-frequency transformer is equal, the harmonic coefficient is twice as smart, and the power factor is doubled. Besides

Того, расшир ютс функциональные во.зможности, так как предлагаемый регул тор позвол ет реверсировать фазу выходного напр жени и можетMoreover, the functional possibilities are expanded, since the proposed controller allows to reverse the output voltage phase and can

быть использован в стабилизаторах напр жени , колеблющегос вверх и вниз от своего номинального значени .to be used in voltage regulators oscillating up and down from their nominal value.

Снижение искажений позвол ет снизить в 2-3 раза массу и габаритыReducing distortion allows you to reduce by 2-3 times the weight and size

входного и выходного фильтров, что дополнительно позвол ет повысить быстродействие регулировани за счет того, что также в 2-3 раза увеличиваетс резонансна частотаinput and output filters, which additionally allows you to increase the control speed due to the fact that the resonant frequency also increases by a factor of 2-3

фильтров, также на 2-5% повысить КПД устройства.filters, also increase the device efficiency by 2-5%.

ZitZit

2323

Фиг.ЗFig.Z

3131

J4J4

фиг Лfig L

3232

33 ПП ПП П33 PP PP P

nnnn

ff

n Г1n G1

J«4fJ "4f

П ПA

.«5."five

фиг.5 I-I г /f9 П 5 I-I g / f9 P

FF

PP

ФигЛFy

Claims

1. ADJUSTABLE AC VOLTAGE CONVERTER TO VARIABLE, containing a high-frequency transformer, in which the primary winding is connected via fully controllable keys to the terminals for connecting the input voltage, the secondary winding is made in the form of two half-windings with a midpoint output, each of which contains h tapes connected to power terminals of fully controllable keys, other power terminals of which are combined and together with the midpoint of the transformer form conclusions for connecting the load, parallel with which the zero key is connected, as well as the trigger connected to the master oscillator by the input, and through the isolation and amplification unit to the control circuits of the fully controlled keys of the transformer primary winding, η threshold elements with successively increasing levels connected to the output for connecting the control signal, node of decoupling and amplification of the zero key, the output of which is connected to the control circuit of the zero key, η control units made of series-connected pulse width modulators ow, the control inputs of which are connected to the corresponding threshold elements, logical elements NOT, in each control unit, except for the first, three-input logic pulse distributors, isolation and amplification nodes connected to the control circuits of the fully controlled keys of the secondary winding of the transformer, characterized in that, with In order to increase the technical and energy indicators and expand the functional capabilities, n additional threshold elements and η pulse width modulators, one each each control unit, the control inputs of which are connected with η additional threshold elements, while the outputs of both pulse width modulators of the first control unit are connected to the input phase shifter, and the outputs of the remaining blocks are connected to the inputs of the entered n-1 logical ambiguity nodes, the outputs of which are connected to the first inputs pulse distributors of the adjacent control unit with the lowest number and through logical elements NOT with the second inputs of the pulse distributors of its control unit, and the third inputs of all p pulse distributors combined

SU <„, 1130988

I 130988 and are connected to the output of the phase shifter,> the other inputs of which are connected to the outputs of the trigger, and the output is connected to the second input of your own pulse distributor and the input of the isolation and amplification node of the zero key through the input logic node, made in the form of OR gates connected in series NOT..

2. The converter according to π. 1, characterized in that the ambiguity logical node contains two 'two-input logic elements AND-NOT and a two-input logical element OR, the inputs of which are combined with the inputs of one of the logical elements AND-NOT and form the inputs of the logical node of ambiguity, the output of which is formed by the output of the second AND-NOT element, one of the inputs of which is connected to the output of the OR logical element, and the other is connected to the output of the first AND-NOT element.

3. The converter according to η. G, from ~ l · and ch and yuy with the fact that the phase shifter is made in the form of two

Ok-triggers, the counting inputs of which are designed to connect to the outputs of the pulse width modulators, and the same 3 K-inputs - to the outputs of a trigger connected to a master oscillator, and the counter-clock outputs of the phase shifter are formed by the outputs of two logical elements AND, the inputs of each of which are connected with the outputs of the same name EC-triggers.

4. The converter according to π. 1, characterized in that the pulse width modulators of each control unit are made in the form of two generators of counter-changing triangular voltages, each of which is connected in series with the coincidence circuit.

5. The converter according to π. 1, a r and h and y with y. the fact that the pulse distributor is made in the form of four two-gate logic elements AND, the counter-current outputs of which are formed by the outputs of two elements AND, one of the inputs of which form the third outputs of the distributor, the other inputs of which are connected to the outputs of two other elements AND, the inputs of which are paired and form the first and second * inputs of the pulse distributor.