SU1317605A1 - Преобразователь переменного тока в посто нный - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питани  в измерительной аппаратуре, требующей напр жени  посто нного тока высокого качества. Цель изобретени  - упрощение, улучшение массогабаритных показателей,.расширение функциональных возможностей, уменьшение уровн  пульсаций и повышение КПД. Расширение функциональных возможностей обусловлено наличием трех выходных выводов дл  получени  двупол рного выходного напр жени . Степень уменьшени  уровн  пульсаций выходного напр жени  может быть сколь угодно высокой и достигаетс  за счет совершенствовани  характеристики согласующего элемента 13, который воздействует на управл ющие входы электронно-управл емьк элементов 4,5 с активным сопротивлением. Сигнал на вход элемента 13 подаетс  с выхода генератора пилообразного напр жени  11, входом синхронизации св занного с вторичной обмоткой 2. 2 ил. g (Л 00 Gf: О ел tputi

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и -может быть использовано в качестве источника питани  в измерительной и научно-исследовательской аппаратуре, требующей напр жени  посто нного тока высокого качества при посто нной нагрузке.

Цель изобретени  - упроа(ение, улучБ1ение массогабаритных показателей и расширение фуьгкциональных возможностей преобразовател , а также уменьшение уровн  пульсаций и повышение КПД.

На фиг.1 приведена принципиальна  блок-схема преобразовател ; на фиг.2 - эпюры напр жений,

На фиг . 2 а - пилообраз 1ое напр жение; 5,6- сигналы соответственно на пр мом и инверсном выходах делител  частоты на четыре; г - напр жени  вторичной обмотки тран.сформато- ра и фазовращателей и выходные выпр мленные напр жени , I

Источник питани  содержит {фиг,1) однофазный трансформатор, пер вична  обмотка которого подключена к входным выводам сети, а вторична  обмотка 2 выполнена со средней точкой,  вл ющейс  общей точкой схемы,К цепи состо щей из последовательно соединенных конденсатора 3 и электронно- управл емого элемента 4 с активным сопротивлением, подключена параллельно цепь из таких же последовательно соединенных элемента 5 и конденсатора 6. Одна из точек соединени  цепей св зана с крайними выводами вторично обмотки 2 через электрон-ные ключи 7 и 8. Друга  точка соединени  св зана с теми же выводами вторичной обмотки 2 через электронные ключи 9 и 10 соответственно. Вход синхронизации генератора 11 пилообразного напр жени  св зан с вторичной- обмоткой 2 трансформатора, а его выход - с тактовым входом делител  12 частоты на четыре и входом согласующего элемента 13, выход которого соединен с втравл ющим входами элементов 4 и 5, Нейнвертирующий выход делител  12 частоты на четыре соединен с управл ющими входами ключей 8 и 9, а его инвертирующий выход - с управл юшд ми входами ключей 7 и 10. Точка соединени  элемента 4 и конденсатора 3 подключена к первому вьжодному выводу устройства через стабилизатор 14, а точка соединени  элемента 5 и конден

, 7605 2

сатора 6 - к второму выходному выводу через стабилизатор 15.

В процессе работы генератор 11 пилообразного напр жени  формирует

5 синхронизированные напр жением сети импульсы пилообразной формы длительностью /Г/2 со сдвигом в сторону отставани  от полуволны напр жени  сети на угол /4 (фиг.2с|), спадающий

О фронт этих мпульсов переключает делитель 12 частоты на четыре (фиг.25, в). Напр жение пилообразной формы (U| ), подаваемое на управл ющие входы электронно-управл емых элемен 5 тов 4 и 5 с активным сопротивлением через согласующий элемент 13, измен ет величину их активного сопротивлени  R. При и„, OR 0. а при

пил

20 п.л и„,,, , R , где С - емкость конденсаторов 3 и 6. Так как элементы 4 и 5, конденсаторы 3 и 6 и подключенна  к ним вторична  обмотка 2 трансформатора образуют два мостовых динамических фазовращател , векторы напр жений в точках Б и Г схемы на фиг,1 смещаютс  в сторону отставани  от векторов напр жений в точках А и В соответственно при

25

30

увеличении сопротивлени  элементов

А,, 5 от О до R на угол от О до ТГ/2. Дл  того, чтобы угол смещени  d зависел от пилообразного напр жени  линейно, между величиной активного 5 сопротивлени  R элементов 4 и 5 и U должно выдерживатьс  соотношеГ г И Л

ние

R J гп-.У- -С1

К - С 9 2

0ы

где К --.-.

Это обеспечиваетс  согласующим элементом 13, который догласует зависимость активного сопротивлени  эле- 5 ментов 4 и 5 от управл ющего напр жени  с пилообразным напр жением генератора 11 таким образом, что соблюдаетс  зависимость (1)„

Рассмотрим работу преобразовател  начина  с момента 1 (фиг.21.). 0. Сигнал на пр мом выходе делител  12 частоты соответствует высокому логическому уровню (фиг.25), а на инверсном - низкому (фиг.2 в). Ключи 8 и 9 замкнуты, а ключи 7 и 10 разомкнуты Сопротивлени  элементов 4 и 5 равны нулю. Напр жение в точке Б (фиг.1) равно напр жению в точке А,

напр жение в ию в точке В, ак схемы Б и

Е. S i n(wt +

31317605

точке Г равно напр же- т.е. напр жени  в точ- Г соответственно

и

и. -Е.

in (u)t

Мо ра ка вы по ис ни пр ва по на но

i

(Е„ амплитуда ЭДС вторичной

обмотки). Начина  с этого момента в

ТГ 3 - интервале от т до т пилообразное

напр жение линейно возрастает, сопротивление элементов 4 и 5 измен етс  согласно уравнению (l), а выраK ,-u)i);

)

Следовательно, в интервале от до 3/4 I (точки 1 - 5 на фиг.21) на- пр жени  Ug и УГ в точках Б и Г схемы (фиг.1) посто нные, равные по величине и противоположные по знаку. В точке 5 пилообразное напр жение становитс  равньтм нулю. Сопротивлени  элементов 4 и 5 также станов тс  равньп и нулю. Точки А и Б,В и Г схемы вновь соедин ютс . Но в этот момент У2. ,, ,, У2

UE - 2

и, UB -

выходные напр жени  не измен ютс . Начина  с момента 5 (3/4) до момента 9 (5/4Ti) процесс полностью повтор етс . В точке 9 одновременно со скачкообразным изменением U,, от максимального значени  до нулевого происходит переключение сигналов на выходах.делител  12 частоты на четыре (фиг.25, в). При этом замыкаютс  ключи 7 и 10, а ключи 8 и 9 размыкаютс . Точка Б схемы соедин етс  с точкой В, а точка Г - с А. Однако и, и U- У2

, 1ал Ug - + -2Е ,

и в этом случае с , так как U

не измен юти

I А 2

- -

JO

f5

20

25

35

30

.  

45

50

55

Момент переключени , когда все ключи разомкнуты, никак не про вл етс , так как конденсаторы 3 и 6 поддерживают выходные напр жени  неизменными, выполн   функцию фильтров. В результате исключаетс  необходимость использовани  дополнительных фильтров. Далее процесс полностью повтор етс . Следовательно , на выходе преобразовател  получаетс  двупол рное посто нное напр жение, не требующее дополнительной фильтрации.

Упрощение силовой части устройства достигаетс  путем исключени  из нее обоих выпр мителей и фильтра и выполнени  трансформатора с одной вторичной обмоткой. За счет этого же уменьшаютс  массогабаритные показатели. Функциональные возможности устройства расшир ютс , так как оно имеет двупол рное выходное напр жение и пригодно дл  питани  операционных усилителей. Степень уменьшени  уровн  пульсаций выходного напр жени  может быть сколь угодно высокой, что достигаетс  не за счет увеличени  фильтра, а путем совершенствовани  характеристики согласующего элемента. Так как в предлагаемом устройстве величина актив- ; ного сопротивлени  в течение каждого такта практически линейно (тангенциальна  функци  от О до 45 почти линейна ) измен етс  от нул  до максимума , его среднее значение составл ет половину от значени  сопротивлени  в устройстве-прототипе, а следовательно , и потери в два раза ниже, т.е. КПД предлагаемого устройства

выше. I

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь переменного тока в посто нный, содержащий трансформатор , первична  обмотка которого подключена к входным выводам, а вторична  выполнена со средней точкой, первую цепь из последовательно соединенных электронно-управл емого элемента с активным сопротивлением и элемента с реактивным сопротивлением, первый стабилизатор напр жени , о т- личающийс  тем, что, с целью упрощени , улучшени  массога- баритных показателей, расширени  функциональных возможностей,уменьшени  уровн  пульсаций и повышени  КПД,в него введены втора  цепь из соединенных

   последовательно элементов с реактив- HbiNi и активным сопротивлени ми, четыре электронных ключа, генератор пилообразного напр жени ,, делитель частоты на четыре, согласующий элемент и второй стабилизатор, причем перва  и втора  цепи последовательно соединенных элементов с активным и реактивным сопротивлени ми соединены параллельно так, что вывод реактивного сопротивлени  одной цепи подключен к выводу активного сопротивлени  другой цепи, а каждый из выводов этого параллельного соединени  через два электронных ключа соединен с выводами вторичной обмотки, управл ющие входы двух электронных ключей, соединенных с разными крайниСоставитель Е.Мельникова Редактор А.Огар Техред M.Xoдaн гч Корректор Л.Патай

   Заказ 2431/52 Тираж 660Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-355 Раушска  наб,, д.4/5

   Производственно-поли1 рафкч еское предпри тие, г.Ужгород,, ул. Проектна , 4

   ми выводами вторичной обмотки, подключены к пр мому, а двух других - к инверсному выходам делител  частоты на четыре, тактовый вход которого

   соединен с выходом генератора пилообразного напр жени , входом синхро- низа.ции св занного с вторичной обмоткой , а выходом через согласующий элемент - с управл ющими входами

   электронно-управл е 1ых элементов с активным сопротивлением, точка соединени  элементов каж,п,ой из указанных цепей соединена с соответствующим вьгходным выводом через стабилизатор,

   средн   точка вторичной обмотки тран- се|)Орматора  вл етс  общей точкой схемы, а выходы стабилизаторов - соответствующими выходными выводами.