SU845244A1 - Преобразователь посто нного напр -жЕНи B пЕРЕМЕННОЕ - Google Patents

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПЕРЕМЕННОЕ

1

Изобретение относитс  к электротехнике, более конкретно к преобразовател м посто нного напр жени  в переменное.

Такие преобразователи используютс  в системах электроснабжени , в электроприводе , дл  питани  датчиков и других устройств автоматики и телемеханики.

Известны преобразователи, имеющие низковольтный первичный источник питани , а дл  повышени  выходного напр жени  используютс  инверторы с повышающими выходными трансформаторами 1.

Однако при низких частотах выходного напр жени  использование трансформаторов , рассчитываемых на первую гармонику, св зано с ухудшением массогабаритных показателей преобразователей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  преобразователь посто нного напр жени  в переменное , содержащий высокочастотный преобразующий блок, мостовой инвертор, выполненный на ключах переменного тока, и узел управлени  с источником опорного напр жени  и блоком обратной св зи 2.

Недостатком такого преобразовател   вл етс  сложность силового каскада, включающего в себ  несколько последовательных преобразователей энергии, и низкий КПД последних. Кроме того, при работе таких преобразователей на активно-индуктивную нагрузку необходимо, чтобы выпр митель, вход щий в струтуру силового каскада, был обратимым. Это приводит к дополнительному усложнению преобразователей и снижению их надежности.

Целью изобретени   вл етс  упрощение преобразователей посто нного напр жени  в синусоидальное, повышение их КПД и

10 стабильности.

Это достигаетс  тем, что в преобразователе посто нного напр жени  в переменное 2 узел управлени  выполнен на базе магнитного усилител  и магнитного мультивибратора , выходные обмотки мультивибра15 тора подключены к управл ющим входам ключей мостового инвертора, а с базами его транзисторов св заны рабочие цепи магнитного усилител , подключенные к крайним выводам дополнительных обмоток высокочастотного преобразующего блока, общие

20 выводы этих обмоток подключены к эмиттерам транзисторов мультивибратора и к одному из выходов блока обратной св зи, при

этом мостовой инвертор подключен к выходной обмотке высокочастотного преобразующего блока.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема преобразовател  переменного напр жени  в посто нное; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу.

Силовой каскад включает в себ  высокочастотный преобразующий блок 1 с трансформатором 2 и мостовой инвертор, выполненный на транзисторных ключах 3-6 переменного тока. Инвертор одной диагональю подключен к выходной обмотке 7 трансформатора 2, другой через фильтр 8 ,- к нагрузке 9.

Узел управлени  состоит из источника 10, опорного напр жени  синусоидальной формы , блока 1 обратной св зи, магнитного мультивибратора 12 и магнитного усилител  (МУ). Питание преобразующего блока 1 И магнитного мультивибратора 12 производитс  . от источника входного посто нного напр жени .

Магнитный усилитель, выполненный по схеме с диодным разделением интервалов, используетс  в качестве фазосдвигающего устройства. Его рабочие обмотки 13 и 14 через ограничивающие резисторы 15 и 16 подключены к базам транзисторов магнитного мультивибратора 12. Питание рабочих цепей МУ осуществл етс  от дополнительных обмоток 17 трансформатора 2. Эти обмотки общими выводами подключены к шине питани , св занной с эмиттерами транзисторов магнитного мультивибратора 12. Управл ющие обмотки МУ 18 и 19 через диоды подключены к крайним выводам обмоток 17 и одному из выходов блока обратной св зи. Другой выход этого блока подключен к общим выводам обмотки 17. Поэтому управл ющее напр жение МУ равно разности напр жений на обмотках 17 и на выходе блока обратной св зи.

Входы блока обратной св зи подключены к источнику опорного напр жени  и к выходу фильтра. Выходные обмотки магнитного мультивибратора 12 подключены к управл ющим входам ключей переменного тока инвертора.

Высокочастотный преобразующий блок 1 работает в автогенераторном режиме. На выходной обмотке 7 и на обмотках 17 трансформатора 2 формируютс  пр моугольные импульсы с длительностью Полупёриода Т. Амплитуда импульсов на обмотке 7 равна ZU,y а на обмотках 17 ти„, где Z, m - коэффициенты трансформации. Форма напр жени  на обмотках 7 (Ц,р) показана на фиг. 2а.

Магнитный мультивибратор 12 работает в режиме синхронизации с частотой преобразующего блока , синхронизаци  осуществл етс  магнитным усилителем. Напр жени  на обмотках блока 1 и магнитного мультивибратора 12 сдвинуты по фазе на врем  t,..

Когда пол рность напр жени  на обмотках 17 соответствует рабочему интервалу одного из дросселей МУ, диод в рабочей цепи этого дроссел  открыт, к его рабочей обмотке через ограничивающий резистор и переход эмиттер-база открытого транзистора магнитного мультивибратора 12 прикладывав етс  напр жениелиц. При этом сердечник дроссел  перемагничиваетс  из состо ни  с начальной индукцией BO до насыщени 

(фиг. 26). При насыщении сердечника ток в рабочей цепи МУ резко возрастает и открытый до этого момента транзистор магнитного мультивибратора 12 запираетс , происходит переключение магнитного мультивибратора . Форма напр жени  на выходных обмот

ках магнитного мультивибратора показана на фиг. 2в.

Врем  перемагничивани  сердечника МУ от BO до -ЬВд (BS- индукци  насыщени ) равно временному сдвигу t между напр жени ми на обмотках преобразующего блока 1 и магнитного мультивибратора 12.

После насыщени  сердечника ток в рабочей цепи МУ в течение остав1Йейс  части рабочего интервала протекает через диод, включенный параллельно переходу эмиттер-

5 база транзистора магнитного мультивибратора 12, и ограничиваетс  резистором.

В следующем полупериоде работы преобразующего блока 1 дл  сердечника, намагниченного до -fBg, наступает управл ющий интервал. В течение этого интервала под

0 действием напр жени  на обмотке 17 отпираетс  диод в цепи управл ющей обмотки МУ, к этой обмотке прикладываетс  разность напр жени  mlJn. и выходйого напр жени  блока обратной св зи Uy. Происходит размагничивание сердечника от Ч-В до Bq. Выходные обмотки магнитного мультивибратора 12. управл ют ключами 3-6 переменного тока мостового инвертора. В зависимости от пол рности напр жени  на этих обмотках включены либо ключи 3 и 6,

0 либо ключи 4 и 5. Врезультате на выходе инвертора формируетс  напр жение (7 в виде двухпол рных пр моугольных импульсов , показанных на фиг. 2 г.

Среднее значение этого напр жени  за 5 период Т равно

u -fe-u.r.

где Uy-среднее значение выходного напр жени  блока обратной св зи за период модул ции т.

Отсюда видно, что при прин тых допу щени х среднее значение выходного напр жени  инвертора за период Т пропорционально среднему значению напр жени  Uy за этот период, т.е. полезна  «средн   составл юща  и по форме повтор ет полез5 ную составл ющую напр жени  U.

Claims (2)

1. Блок обратной св зи вырабатывает напр жение , по форме совпадающее с синусоидальным опорным напр жением периодом Т, а по величине пропорциональное разности средних значений выходного напр жени  преобразовател  Ugb, и напр жени  Uflfl. Поэтому полезна  составл юща  и также будет измен тьс  по синусоиде с периодом Tg. После выделени  этой составл ющей фильтром 8 на выходе преобразовател  получают синусоидальное напр жение с низким коэффициентом высших гармоник (фиг. 2д). Среднее значениие этого напр жени  за полу период Tg/2 с учетом падени  напр жени  в фильтре и в других элементах (AUo) определ етс  выражением J - U Поскольку среднее значение напр жени  на выходе блока обратной св зи равно (Uon-nUgb«), то гКу и - zivy -j. , . ZKKy OH in гдеК - коэффициент усилени  блока обратной св зи; п - коэффициент передачи делител  выходного напр жени . выходное напр же 5ЫХ Из последних двух выражений видно, что выходное напр жение преобразовател  не зависит от величины напр жени  питани , т.е. обеспечиваетс  инвариантность преобразовател  по отношению к возмущени м на входе. Кроме того, за счет действи  контура обратной св зи снижаетс  вли ние возмущени  со стороны нагрузки, учтенное величиной ди оТаким образом, преобразователь посто нного напр жени  в синусоидальное, облада  небольшими габаритами и массой, что обусловлено использованием высокочастотного преобразующего блока, значительно проще известных преобразователей такого класса. Силовой каскад преобразовател   вл етс  обратимым и допускает подключение нагрузки любого характера. При этом он содержит всего два последовательных преобразовател  мощности, что обеспечивает высокий КПД. Кроме того, преобразователь благодар  особой структуре узла управлени  имеет высокую стабильность выходного напр жени . Формула изобретени  Преобразователь посто нного напр жени  в переменное, содержащий высокочастотный преобразующий блок, мостовой инвертор , выполненный на ключах переменного тока , и узел управлени  с источником опорного напр жени  и блоком обратной св зи, огличающийс  тем, что, с целью упрощени  повышени  коэффициента полезного дейстВИЯ и стабильности, узел управлени  выполнен на базе магнитного усилител  и магнитного мультивибратора, выходные обмотки мультивибратора подключены к управл ющим входам ключей мостового инвертора, а с базами его транзисторов св заны рабочие цепи магнитного усилител , подключенные к крайним выводам дополнительных обмоток высокочастотного преобразующего блока, общие выводы этих обмоток подключены к эмиттерам транзисторов мультивибратора и к одному из выходов блока обратной св зи, управл ющие цепи магнитного усилител  подключены к крайним выводам указанных обморок и к другому выходу блока обратной св зи, при этом мостовой инвертор подключен к выходной обмотке высокочастотного преобразующего блока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Моин В. С., Лаптев Н, Н. Стабилизированные транзисторные преобразователе .: Энерги , 1972, с. 290.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 492985, кл. Н 02 Н 7/42, 1974.