SU928564A1 - Преобразователь переменного напр жени - Google Patents

Description

Преобразователь переменного .напр  жени  относитс  к электротехнике и может быть использован при построении систем питани  электро-радиоаппа ратуры различного назначени . Известны устройства, содержащие трансформатор и вольтодобавочный узел ) Известно устройство содержащее тиристорный вольтодобавочный узел с трансформатором и входным выпр мителем . Устройство работает по принципу добавлени  напр жени , наводимого первичными полуобмотками вольтодобавочного трансформатора с положител ным или отрицательным знаком относительно напр жени  питающей сети во вторичной обмотке, включенной последовательно между одним из входных и вьходных выводов устройства, и обеспечивает получение трех уровней выходного напр жени  на зажимах нагрузки. Данное устройство обеспечивает регулирование (или стабилизацию) в задан ных пределах сетевого напр жени , а ДЛЯ получени  низких или повышенных напр жений, по сравнению с сетевым, необходима установка дополнительного силового трансформатора, что существенно ухудшает массогабаритные показатели рассматриваемого, устройства. Известно устройство содержащее силовой трансформатор, выпр митель, два вольтодобавочных трансформатора, преобразовательную схему, выполненную на диодах и регулирующем транзисторе , а также схему управлени . Стабилизаци  напр жени  в нагрузке производитс  путем изменени  состо ни  регулирующего транзистора, которое приводит к изменению напр жени  на вольтодобавочных трансформаторах. В этой схеме вольтодобавочные трансформаторы работают с посто нным подмагничиванием , а перемагничивание их происходит в отрицательной полупериод входного напр жени , за счет энергии, накапливаемой в обмотках этих же трансформаторов, через обратное сопротивление диодов выпр мител . По этой причине, в качестве сердечников дл  трансформаторов используютс  материалы с малой коэрцит ивной силой, типа ферритов. А это означает, что такие схемы работоспособны на высоких частотах (пор дка дес тков килогерц). На промышленной частоте така  схема неэффективна из (ба очень резкого повышени  массы и (Габаритов С2.3.

Наиболее близким по техническому решению к изобретению  вл етс  преобразователь переменного напр жени , содержащий входной трансформатор первична  и вторична  силовые обмотки которого св заны с входными и с выходными выводами соответственно, вольтодобавочный узел, выполненный в виде выпр мител , выводы переменного тока которого соединен с дополнительной обмоткой входного трансформатора , а выходы посто нного тока подключены через фильтр к входу модулирующего блока, выходна  цепь которого соединена последовательно с одной из силовых обмоток входного трансформатора 3.

Недостатком известного устройства  вл етс  сравнительна  сложность,изза наличи  дополнительного узла воль тодобавочного трансформатора и двух управл емых блоков на ключевых элементах (управл емого выпр мител  и инвертора). Кроме того устройство имеет сравнительно больше и габариты.

Цель изобретени  - упрощение, уменьшение массы и габаритов. .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователе переменного напр жени  модулирующий блок выполнен по мостовой схеме.

Выходна  цепь модулирующего блока включена последовательно с первич ной обмоткой входного трансформатора

Кроме того, при использовании предлагаемого устройства дл  питани  цепей посто нного тока введены два диода и дополнительный трансформатор при этом вторична  обмотка входного трансформатора выполнена в виде двух полуобмоток, кажда  из которых включена последовательно с диодом и формирует плечо выходного выпр мител , а выход модулирующего блока включен в цепь вторичной обмотки трансформатора через дополнительный трансформа тор, вторична  обмотка которого вы285644

полнена со средней точкой и включена

между выводами полуобмоток вторичной обмотки входного трансформатора. Такое построение преобразовател 

5 позвол ет, с одной стороны, исключить вольтодобавочный трансформатор, что упрощает схему и снижает массогабаритные показатели устройства. С другой стороны при выполнении отдельной

10 обмотки входного трансформатора с коэффициентом трансформации можно до нул  окомпенсировать пульсации в выходном напр жении и получить на первичной обмотке трансформатора 15 пр моугольное напр жение со стабильной амплитудой. При отсутствии фильтров на нагрузке коэффициент трансформации отдельной обмотки определ етс  уровнем посто нной составл ющей в выпр мленном напр жении и ра- вен 27С. При наличии фильтров в Hai- рузкё коэффициент трансформации ее снижаетс  пропорционально величине посто нной времени фильтров. Формирование пр моугольника со стабильной амплитудой на первичной стороне входного трансформатора позвол ет расширить функциональные возможности преобразовател  при построении многоканальных стабилизированных источников электропитани  без существенного увеличени  массы и габаритов устройства.

Предлагаемый преобразователь переменного напр жени  может быть использован и дл  регулировани  или стабилизации переменного напр жени , когда требуетс  гальваническа  разв зка первичной и вторичной обмоток входного трансформатора или при согласовании входного и выходного напр жений . Эта цель достигаетс  тем,что отдельна  обмотка трансформатора выполнена с коэффициентом трансформации , пропорциональным требуемому диапазону регулировани  выходного напр жени , и подключена непосредственно на вход модулирующего блока вольтодобавочного узла. При этом выпр митель

и фильтр вольтодобавочного узла исключаютс .

На фиг. 1 изображена схема устройства , нагруженного на вход выпр мител  с фильтром; на фиг. 2 - вариант схемы при выполнении на N силовых трансформаторов; на фиг. 3 - эпюры токов и напр жений, по сн ющие работу устройства на фиг. - вариант преобразовател  переменного напр жени , используемый дл  питани  епей посто нного тока.

Преобразователь (фиг. 1) содержит входной трансформатор 1, имеющий первичную обмотку 2, вторичную обмотку 3, к которой подключены выходной выпр митель на диодах k со сглаживаюим фильтром 5, и дополнительную обмотку 6, питающую выпр митель вольтодобавочного узла на диодах 7 с фильтром на конденсаторе 8, и модулируюий блок, выполненный по мостовой схеме на ключах 9 - 12. Модулирующий блок включен последовательно с обмоткой 2 и управл етс  от блока 13 управлени , который входными зажимами подсоединен к нагрузке, а.выходными - к цеп м управлени  ключей Э 12.

Величина напр жени  на обмотке 6 и, соответственно, выпр мител  на, диодах 7 выбираетс  из условий компенсации пульсаций в выпр мленном напр жении сргласно диапазону регуировани  выходного напр жени . Ключи 9 - 12 по командам с блока управлени  подключают напр жение конденсатора 8 в фазе или в противофазе с напр жением сети. Кроме того, с их помощью первичную обмотку можно подключать непосредственно к питающей сети. В блоке 13 управлени  выход- . ное напр жение преобразовател  сравниваетс  с опорным. Если это напр жение не равно опорному, то напр жение конденсатора 8, в зависимости от знака рассогласовани , вычитаетс  или складываетс  с напр жением обмотки 2. При .равенстве опорного и выходного напр жений регулирующий элемент подключает обмотку 2 непосредственно к питающей сети.

При построении преобразовател  на N силовых трансформаторах (фиг. 2) обмотки 2 этих трансформаторов вклю- чены параллельно. Обмотки 6 могут быть выполнены на каждом трансформаторе отдельно,или же на одном трансформаторе (согласно мощности компенсирующего сигнала). Выпр митель на диодах.7, конденсатор 8 и ключи остаютс  подключенными также, как и в схеме на фиг. 1. Обратную св зь при этом можно замкнуть на один из входов источника.

При использовании устройства дл  питани  цепей посто нного тока вторична  обмотка выполнена в виде двух полуобмоток 3 и 3 а на выход модулирующего блока включена обмотка дополнительного трансформатора 1, вторична  обмотка которого выполнена со средней точкой и включена между

выводами полуобмоток 3 и З трансформатора 1 (фиг. i) .

На фиг. 1 и 2 приведены эпюры токов и напр жений, в цеп х преобразовател ,

где Uj. - напр жение питающей сети ; Uy, - идеальное по форме напр жение , которое необходимо сформировать на обмотке 2 трансформатора 1,чтобы на нагрузке получить идеально Ьглаженное стабильное напр жениеJ Оц-напр жение на выходе без фильтра при активной нагрузке; Up - посто нна  составл юща  выпр мленного напр жени  на выходе; U - идеальное .

напр жение, которое необходимо получить на выходе моста на ключах 912 , чтобы полностью скомпенсировать пульсации в выходном напр жении; -вых Реальное напр жение на выходе

моста на ключах 9-12, напр жение на выходе выпр мител  на диодах .7-, с конденсатором 8; , - опорное напр жение узла управлени  13; UHCSH реальное напр жение на выходном выпр мителе с фильтром на входе блока 13 управлени ; 1зпр -12 - ток управлени  ключами 9-12.

Сущность работы за вл емого преобразовател  заключаетс  в том, что в идеальном случае, на первичной обмотке 2 силового трансформатора 1 формируетс  напр жение пр моугольной формы Uy, со стабильной амплитудой. Тогда на выходе выпр мител  на диодах Ц с фильтром 5 получаем идеально сглаженное и стабильное напр жение UQ % (на фиг. 3 через К обозначен коэффициент трансформации). Дл  этого напр жение компенсации U на выходе регулирующего элемента должно иметь форму, приведенную на фиг. 3 (П). Реальный спектр компенсирущего напр жени  имеет несколько другую форму и формируетс  следующим образом.

Claims (3)

1. При включении напр жени  питающей сети напр жение на нагрузке равно нулю. Блок управлени  13у сравнива  это напр жение с опорным .выдаст сигналы дл  включени  ключей 9 и 11 (дл  положительного полупериода питающего напр жени ) или 10 и 12 (дл  отрицательного полупериода). Нарастает напр жение на выходе устройства и одновременно зар жаетс  конденсатор 8, Когда напр жение U arpnpe высит на величину &U (завис щук) .т чувствительности сравнивающего элемента узла 13) включаетс  ключ 10 и выключаетс  ключ 9 (фиг. 3 i-jtipS-IZ). В дальнейшем работа протекает аналогично. Когда напр жение и прёвыситиоппроисходит смена включе ни  и выключенных ключей таким образом что они работают на вычитание. При смене полупериода питающей сети алго ритм работы ключей 9-12 мен етс  на обратный. Таким образом, напр жение иу цгрГоддерживаетс  равным опорному, а размах пульсации определ етс  чувствительностью сравнивающего элемента узла 13. Работа устройства (фиг. 2) аналогична работе преобразовател  (фиг. 1). Процесс преобразовани  переменного налр жени  в посто нное стабилизированное , в устройстве, показанном на фиг. 4 протекает аналогично рассмотренным вариантам, с той лишь раз ницей что пр моугольное напр жение со стабильной амплитудой формируетс  на выходе (вход двухполупериодного выходного выпр мител ). Вольтодобавочный трансформатор It в предлагаемом преобразователе рассчитываетс  .на повышенную частоту (на спектр компенсируемых гармоник) а выходной фильтр выполн етс  без {дросселей (на конденсаторе, с достаточно малой емкостью), что приводит к улучшению массогабаритных и динамических характеристик преобразовател  . Предлагаемоеустройство имеет меньшую массу и габариты и более простую схему, за счет исключени  вольтодобавочного трансформатора и за счет исключени  цепей рассыщени  при использовании его дл  питани  цепей посто нного тока. Формула изобретени  1. Преобразователь переменного на пр жени , содержащий входной транс- до форматор, первична  и вторична  силовые обмотки которого св заны с входными и с выходными выводами соответственно вольтодобавочный узел, выполненный в виде выпр мител , выводы переменного тока которого соединены с дополнительной обмоткой входного трансформатора, а выводы посто нного тока подключены через фильтр к входу модулирующего блока, выходна  цепь которого соединена последовательно с одной из силовых обмоток входного трансформатора,о т .личающийс  тем, что, с целью упрощени , уменьшени  массы и габаритов., модулирующий блок выполнен по мостовой схеме.
2. 2.Преобразователь по п. 1, о т личающийс  тем, что выходна  цепь модулирующего блока включена последовательно с первичной обмоткой входного трансформатора. 3.Преобразователь по п. 1, о т личающийс  тем, что при использовании его дл  питани  цепей посто нного тока введены два диода и дополнительный трансформатор,при этом вторична  обмотка входного трансформатора выполнена в виде двух полуобмоток, кажда  из которых включена последовательно с диодом и формирует плечо выходного выпр мител , а выход модулирующего блока включен в цепь вторичной обмотки трансформатора через дополнительный трансформатор , вторична  обмотка которого выполнена со средней .точкой и включена Между выводами полуобмоток вторичной обмотки входного трансформатора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 05 F 1/22, 19752 .Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 М 7/0, 1975.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 39бб7, кл. G 05 F 1/30, 1971.

   л-йГ

   Фиг.г

   Риг.З .