Claims (1)
Изобретение относитс к силовой преобразовательной технике и может быть использовано дл формировани переменного напр жени ступенчатой формы с малым коэффициентом гармоник. Известен преобразователь посто нного напр жени в многоступенчатое переменное , содержащий источник питани , соединенный посредством тиристорных ключе с многообмоточным трансформатором tl Однако в данной схеме при увеличени числа ступеней в выходном напр жении преобразовател необходимо добавление двух дополнительных ключей и двух секций в первичной обмотке силового трансформатора на каждую с;-юдующую ступень, что обуславливает большую уста новленную мощность ключевых элементов при фор«1ировании напр жени с малым коэффициентом га ыоник, Известен также преобразователь посто нного напр жени в многоступенчатое переменное, содержащий специальный блок формировани ступеней с выходным инвертором, собранным по мостовой сх&ме . Схема выгодно отличаетс от предыдущей тем, что добавление одного (N+l)-ro источника напр жени приводит к увеличению числа ступеней на величи.чу 2 при добавлении лищь одного (N ч-4)-го тиристора и одного (М+4)-го неуправл емого вентил 1. Недостатке такого преобразовател вл етс низкий КПД из-за потерь в последовательно включенных ключевых элементах, работающих при сравнительно низких уровн х питающих напр жений . Наиболее близким по технической сущности вл етс преобразователь посто ного напр жени в переменное ступенчатой формы с использованием секционного иоточнкка питани , кажда из секций которого посредством двух ключей переменного тока, двух дополнительных ключей и силового трансформатора, образующих в совокупности мостовую схему инвертора, формирует одну ступень выходного наnpHKSfraH преобразователи 13. КПД такого преобразовател достаточно высок, но число ступеней выходного напр жени здесь равно числу источников питани , а число вентилей - 2(N +1). Однако устройство характеризуетс сложностью конструкшга. Цель изобретени - упрощение преобра- зова те л при формировании напр жени с малым коэ(|)фициентом rapvftoHHK. , Поставленна цель достигаетс тем, что преобразователь посто нного напр же ни в многоступенчатое переменное с ио-: по Ьзованием секционированного источ- ника питани , кажда из N секции которого посредством ключей переменного тока соединена с первичной обмоткой силового трансформатора, вторична обмотка которого образует выход преобразовател , первична обмотка силового трансформатора выполнена с отводами, дел щими ее ha N секций, кажда из которых посредством ключей переменного тока соединена с соответствующей секцией источника питани , причем крайние выходные выводы последнего через эти ключи соединены с отводом и выводом крайней секции первичной обмотки. В результате число ступеней выходного напр жени равно 2N-3 а число используемых ключевых элементов - (N+1). На фиг, 1 приведен вариант схемы пре образовател посто нного напр жени в переменное трехступенчатой формы; на фиг. 2 -преобразователь посто нного напр жени в переменное п тиступенчатой формы; на фиг. 3 - временные диафрагмы по сн ющие работу преобразовател на фиг. 1.. Преобразователь посто нного напр жени в переменное трехступенчатой формы содержит секционированный источник питани 1 из трех секций 2-4, четыре клю ча переменного тока 5-8, силовой трансформатор 9, имеющий первичную обмотку из трех секций 10-12 и вторичную обмо ку 13, нагрузку 14. Преобразователь работает следующим образом. В соответствии с временной диафрагмой замыкани (размыкани -) ключей переменного тока 5-8, приведенной на позици х 15-18 фиг.- 3, на нагрузке 14 преобразовател формируют переменное напр жение 19 трехступенчатой формы. При замыкании ключей 6 и 7 формируют первущ 5 и 7 - вторую, 5 и 6 - третью ступеньки положительной полуволны выодного напр жени преобразовател , а ри замыкании ключей 5 и 8, 6 и 8, 7 8 - те же ступеньки, но отрицательной олуволны. .Оптимальное значение коэфициента гармоник выходного напр жени преобразовател достигаетс соответ-г ствующим выбором , длительностей и амплитуд ступеней напр жени 19, т. е, лительностью замыкани (размыкани ) ключей переменного тока, числом вит-г ов секций первичной обмотки силового трансформатора и уровн ми напр жешш секционированного источника питани . Пусть d, с, число вольт на виток дл 1, 2, 3, .... п ступени выходного напр жени преобразовател по первичной обмотке силового трансформатора, а t), Ъг,, Ъ -1. .t. bj - то же, по вторичной обмотке. Тогда число витков секции Ч/, W,, Х/ ... Wn силового трансформатора и уровн Е, Е,, ETJ, ... Е f напр жени секционированного источника питани определ ютс при совместном решении системы уравнений: Ь ; , записанной дл периода выходного напр жени преобразовател , где неоднозначность решени устран етс выбором од.ного из уровней напр жени секционированного источнтжа питани . В соответствии с временной диаграммой работы ключей переменного тока 5-8 дл трехступенчатой формы выходного напр жени получаем Ьз V щ ,+4(; EI 5 W,, где Exf ,. EQ, Ej - уровни напр жени секций 2-4 источника питани ,W , Wo, 3 число витков секций 1О-12 силового трансформатора. Предположим, что необходимо получить выходное напр жение преобразовател трехступенчатой формы с уровн ми ступеней 30 В, 45 В, 6О В, Выбираем Е 6 В (величина этого напр жени определ ет достигнутый режим работы силового трансфору атора по числу вольт на виток, например, 0,4 В (виток). Тогда; У 15 витков; ,4, Ъ-, О,2; -brj О,3; Ъз .4; 4 0.2 tj О,Зг Ь(, 0,4, (В/витков). Откуда из уравнений (1) получаем ЕЗ 3 В, витков, 4Vj-75 витков, E-f 21 В. 594 Аналогичным образом работает преобразователь с п тиступенчатым выходным напр жением (фиг. 2). Таким образом, в за вл емом устройстве за счет введени промежуточных выводов первичной обмотки силового трансформатора , образующих секщщ, использование другого соотношени витков этих секций и новых соединений ключевых элементов , позвол ет.сократить число ключевых элементов и избавитьс от их последовательных соединений, что обеспечивает упрощение устройства при формировании напр жени с малым коэффициентом гарМОНИК . Преимущества предложенного решени в сравнении с известным про вл ютс при N 3. -Формула изобретени Преобразователь посто нного напр же-. ни в многоступенчатое переменное с иопользованкем секционированного источника питани , кажда . .из N секций которого посредством ключей переменного тока 5 соединена с первичной о& «откой силового трансформатора, вторична обмотка которого образует выход преобразовател , отличающийс тем, что, с целью упрощени при формировании напр жени с малым коэффициенте гармоник, первична обмотка силового трансформатора вырполнена с промежуточными отводами, д&Л5шшми ее на N секций, кажда вз которых посредством ключей :переменного соединена с соответствующей секцией источника питани , причем крайние последнего через эти ключи соединены с отводом и выводом крайней секции этой первичной обмотки, Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Тонкаль В.Е. Синтез автономных инверторов мопуд пионного типа. К., Наукова думка, ,1979, с. 81-83, рис. 48, 49, 51. liLn П П п п п П П П П ,The invention relates to power converter technology and can be used to form a variable step voltage with a low harmonic coefficient. The known DC / DC converter is a multistage variable voltage converter containing a power source connected via a thyristor switch to a multiwinding transformer tl. However, in this circuit, as the number of steps in the output voltage of the converter increases, two additional switches and two sections are added to the primary winding of the power transformer c; - a footstep, which causes a large installed power of key elements during the formation of a voltage with a low coefficient and yonik, also known inverter DC voltage into a multi-stage variable comprising steps of forming a special block of the output inverter collected bridged cx & IU. The circuit favorably differs from the previous one in that the addition of one (N + l) -ro voltage source leads to an increase in the number of steps by a magnitude of 2 when adding one (N h-4) th thyristor and one (M + 4) uncontrolled valve 1. The disadvantage of such a converter is low efficiency due to losses in the series-connected key elements operating at relatively low supply voltage levels. The closest in technical essence is a dc-to-ac converter with a step form using a sectional power supply, each of which sections through two alternating current keys, two additional keys and a power transformer, which together form an inverter bridge circuit on the HKSfraH converters 13. The efficiency of such a converter is quite high, but the number of output voltage levels here is equal to the number of power sources, and the number valves - 2 (N +1). However, the device is characterized by construction complexity. The purpose of the invention is to simplify the transformation of the body during the formation of a voltage with a small coefficient (|) of the rapvftoHHK coefficient. The goal is achieved by the fact that the DC converter is not a multistage variable with io-: using a partitioned power supply, each of whose N section is connected to the primary winding of the power transformer, the secondary winding of which forms the converter output , the primary winding of the power transformer is made with taps, dividing its ha N sections, each of which is connected to the corresponding section of the source by means of alternating current switches power, and the last output of the latter through these keys are connected to the outlet and the output of the extreme section of the primary winding. As a result, the number of output voltage levels is 2N-3 and the number of key elements used is (N + 1). Fig. 1 shows a variant of a DC-to-AC converter in a three-step form; in fig. 2 DC / DC voltage converter to five-speed form; in fig. 3 shows temporary diaphragms ascertaining the operation of the converter in FIG. 1 .. The DC / AC converter of the three-step form contains a partitioned power supply 1 of three sections 2-4, four alternating current keys 5-8, a power transformer 9 having a primary winding of three sections 10-12 and a secondary winding 13, load 14. The converter operates as follows. In accordance with the temporary aperture of the closing (opening -) switches of alternating current 5-8, shown at positions 15-18 of Fig. 3, a three-step alternating voltage 19 is formed at the load 14 of the converter. With the closure of keys 6 and 7, form the first 5 and 7 - the second, 5 and 6 - the third steps of the positive half-wave of the output voltage of the converter, and the closure of the keys 5 and 8, 6 and 8, 7 8 - the same steps, but the negative waveform. . The optimal value of the harmonic ratio of the output voltage of the converter is achieved by the appropriate choice, durations and amplitudes of voltage levels 19, i.e., alternating current switches, the number of turns of the primary winding of the power transformer and levels For example, a partitioned power supply. Let d, s, be the number of volts per turn for 1, 2, 3, .... n steps of the output voltage of the converter along the primary winding of the power transformer, and t), b, b -1. .t. bj - the same on the secondary winding. Then the number of turns of the section H /, W ,, X / ... Wn of the power transformer and the level E, E ,, ETJ, ... E f of the voltage of the partitioned power source is determined by jointly solving the system of equations: b; recorded for the period of the output voltage of the converter, where the ambiguity of the solution is eliminated by choosing one of the levels of the voltage of the partitioned power supply. In accordance with the timing diagram of the operation of the alternating current keys 5-8 for a three-step output voltage, we get Lf Vsh, + 4 (; EI 5 W ,, where Exf,. EQ, Ej are the voltage levels of the power supply sections 2-4, W, Wo, 3 is the number of turns of sections 1O-12 of a power transformer. Suppose it is necessary to obtain a three-step converter output voltage with levels of 30 V, 45 V, 6 O V, Choose E 6 V (the value of this voltage determines the achieved the mode of operation of the power switch ator by the number of volts per turn, for example, 0.4 V (turn). yes; U 15 turns;, 4, b-, O, 2; -brj O, 3; bz. 4; 4 0.2 tj O, Zg b (, 0.4, (V / turns). From equation (1 ) we get E3 3 V, coils, 4Vj-75 coils, Ef 21 V. 594 Similarly, the converter operates with a five-step output voltage (Fig. 2). Thus, in the inventive device due to the introduction of intermediate leads of the power winding transformer, forming a section, the use of a different ratio of turns of these sections and new connections of key elements, allows you to reduce the number of key elements and get rid of their successive connections Inonii that enables simplification of the device during the formation voltage with a small harmonic coefficient. The advantages of the proposed solution in comparison with the known ones are shown at N 3. Formula of the Inverter constant voltage. neither in a multistage variable with the use of a partitioned power source, each. . of the N sections of which is connected to the primary o & A power transformer, the secondary winding of which forms the output of a converter, is characterized in that, in order to simplify the formation of a voltage with a small harmonic factor, the primary winding of the power transformer is formed with intermediate taps, N each, through which keys: variable connected to the corresponding section of the power source, and the last last one through these keys is connected to the tap and the output of the extreme section of this primary winding, Sources of information, rin Tide into account in the examination 1. Tonkal VE Synthesis of autonomous pion type mopud inverters. K., Naukova Dumka, 1979, p. 81-83, fig. 48, 49, 51. liLn P P p p P P P P P,