Claims (4)
Изобретение относитс к эпектротех нике и предназначено дп реаггазании способа преобразовани и стабилизации переменного напр жени в устройствах дл его осуществлени при разработках вторичных источников питани с преобразованием частоты. Известен способ регулировани выходного напр жени автономного инвертора, формирующего синусоиду выходного напр жени при помощи последовательности пр моугольных импульсов с неодинаковыми амплитудами, при которых площадь каждого участка формируемой синусоиды сравнивают с произведением максимально возможной длительности импульсов на ам плитуду меньщего по уровню импульса соседнего участка и генерируют на данном участке импульс амплитудой, равной амплитуде меньщего по уровню импульса со седнего участка, если величина сравниваемой площади не превьшает указанного произведени fl}. Однако его невозможно применить дл регулировани и стабилизации выпр мленного синусоидального напр жени . Наиболее близок к изобретению cnocof преобразовани и стабилизации переменного напр жени путем выпр51Млени напр жени первичной сети с последующим преобразованием посто нного напр жени в высокочастотное стабилизированное, заключающийс в том, что обеспечивают посто нство вольтсекундных площадей полуволн 5.вь1сокочастотном напр жени , питающем первичные обмотр фансформатора f 2j. Недостатком такого способа преобразовани вл етс то, что он не позвол ет получить стабилизированное переменное напр жение, частота которого значительно превыщает частоту питающей сети, без применени ополнитнльного силового узла - демодул тора, значительно усложн ющего прсшесс преобразовани . Известно устройство формируницее синусоЕДапьное выходное напр жение, солер жашее задающий генератор, автономный инвертор, блок управлени . 3,Недостаток такого устройства закпгочаетс в низком качестве выходного напр жени . . Наиболее бпизок к изобретению преоб ,разоватегаь, содержащий подкпюченный к входным за кимам выпр митель, выход ко торого соединен, с полумостовым инвертором с высокочастотным выходным трансформатором , схему управлени и сетевой фипьтр t4 Недостатком известного устройства вл етс наличие сетевогофильтра, потери мощности на котором привод т к снип жению мощности устройства и невозмож- кости регулировани , выходного напр жени . Цель изобретени - уменьшение уровн выходных пульсаций. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу преобразовани и стабилизации переменного напр жени часть сетевого выпр мленного напр жени суммируют с выходным посто нным напр .жениём, полученный суммарный сигнал , сравнивают с опорным пилообразным напр жением , в результате сравнени получают щиротно-модулйрованный сигнал, которым управл ют ключевым преобразователем . В устройство Дл реализации способа, содержащее подключенный к входным зажимам выпр митель, выход которого соединен с полумостовым инвертором с высокочастотным выходным трансформатором и схему управлени , введен делитель входного напр жени и дополнительный выпр митель с делителем выходного напр жени , выходы которых подключены к входу суммирующего узпа., . Кроме того, высокочастотный выходно трансформатор инвертора содержит Y) дополнительных гальванически разв занных выходных обмоток с выводами дл пбдключени нагрузок, причем выходы гальванически разв зывающих элементов подключены , на вход суммирующего узла. На фиг. 1 представлены временные диаграммы напр жени питающей сети Ug. и выходного напр жени и,; на фиг. 2диаграммы управл ющих напр жений, И1Ьлюстрируюшие работу суммирующего узла 9, причем на фиг, 2а приведена диаграмма напр жени , поступающего с де лител 7 , на вход суммирующего узла (Uj ); на фиг. 26 - диаграмма сумируюшего напр жени , поступающего с делител 7 и 8 на вхоО суммирующего узла 9( и ); на фиг. 2в - диаграмма суммировани пилообразного напр жени , поступающего с генератора 11 ( и Ugyp) j на фиг. 2 - диаграмма выход-. ного напр жени суммирующего узла 9 (Ugyyp), поступающего на вход схемы управлени 12; на фиг. 3 приведена прин цип йальна схема преобразовател ; на фиг. 4 - то же, вариант исполнени . Преобразователь содержит выпр митель 1, пдлумостовой, инвертор 2, выполненный на ключевых элементах 3 и 4, к вькоду полу мостового инвертора подключена первична обмотка выходного высокочастотнрго трансформатора 5. Паралпельно выводам выпр мител 1 и дополнительного выпр мител нагрузки 6 включеНЬ1 соответственно резистивньхе делители 7 и 8, средние точки которых подключены к. суммирующему узлу 9, состо щему из компаратора 10 и подключенного к оДгному из его входов генератора пилообразного напр жени 11. Выход суммирующего узла 9 подсоединен к схеме 12 управлёни ключевыми транзисторами 3 и 4. При У) вторичных обмоток трансформатора 5 кажда подключаетс к суммирующему узпу 9 через гальванически разв зывающий элемент 13 (трансформатор или оптрон). Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. Переменное, напр жение питающей сети через выпр митель 1 (фиг. 3) поступает на вход полумостового инвертора 2, с выхода которого высокочастотное, модулированное по дштельности переменное напр жение подаетс на первичную обмотку трансформатора 5. На вход схемы 12 управлени , выход которой подключен к базам ключевых транзисторов 3 и 4, поступает сигнал с суммирующего узла 9, величина которого измен етс в зависимости от сигналов, поступающих на компаратор 10 суммирующего узла 9 с делител 7 входного напр жени и делител 8 выходного напр жени . На Дру- гой вход компаратора 10 подаетс пилообразное напр жение генератора 11. Схема 12 управлени вырабатывает импульсы, поочередно открываювцие транзисторы 3 и 4 , полумостового инйерто- ра 2, Например, в момент времени -fc (фиг. 1) открываетс силовой транзистор 3. В этом случае на первичной обг .мотке трансформатора 5 формируетс по- пожительна полуволна выходного высокочастотного напр жени . Так как момент времени С/( выбран в начале полу периода сетевого напр жени , эта попувопна вы ходкого высокочастотного напр жени широтно-импульсной модутшции не подвергаетс и полностью поступает на нйгрузку 6. В момент времени . схема 12 управлени закрывает силовой транзистор 3 и открывает транзистор 4, На первичной обмотке выходного, трансформатора .формируетс отрицательна полуволна выходного напр жени . Дл того, чтобы сре нее -значение отрицательной полуволны (tjL-fcj) выходного высокочастотного нйпр жейи было равно среднему значению положительной полуволны (t --fe2.)i транзистор 4 выключают несколько раньше , (момент времени -fci,), чем закончитс полный период частоты коммутации. От момента времени а, до. момента Ь4 оба транзистора 3 и 4 наход тс в отключенном состо нии, напр жение на нагрузку не поступает. В момент времени Ь снова включаетс силовой транзистор 3, и на первичной обмотке трансформатора 5 снова формируетс положительна по луволна выходного высокочастотного напр жени . Однако поскольку мгновенное значение сетевого напр жени непрерывно повышаетс по синусоидальному закону , длительность полуволн (tr-tr) Должна бьгть меньше, чем у предыдущей отрицательной полуволны с таким условием, чтобы ее среднее значение (плошадь под кривой) было равно среднему значению предыдущих полуволн. Таким образом, дли тельность полуволн выходного высокочастотного напр жени на восход щем участке полуволны сетевого низкочастотного напр жени уменьшаетс с каждым полу- периодом частоты коммутации. В .середине полуволны сетевого напр жени положительные и отрицательные полувопгаы выходного высокочастотного напр жени равны по . длительности. Затем на падакицем участке по/ волны сетевого напр жени длительности полуволн высокочастотного выходного напр жени увеличивав ютс до тех пор, пока достигнут дпитель ности полуволн полупериода частоты KoMll мутации {в конце попупериоДа - частоты t| Таким образом, ппошадь полуволн в вй чале, середине и конце полупериодов одинакова . Это обеспечивает равенство среД них значений полуволн на ковдах ив середине полупериода, сетевдго напр жени , и, следовательно, стабилизацию выходно го высокочастотного напр жени . При aai менении величины (действующего значе- 9 04 сетевого напр жени или сопротивлени нагрузки схема управлени измеи эт длительность импульсов преобразовател в необходимую сторону, обеспечива таким образом стабилизацию выходного высокочастотного напр жени независимо эт причин, вызвавших изменение. При при лененкн вторичных обмоток в трансФорматоре 5 (фиг. 4) с кансдой из них снии аетс сигнал и через гальванически раз::в зывающий элемент 13 подаетс на сум мирующий узел 9. .. : Способ преобразовани и стабилизации переменного напр жени и устройство дЫ его осуществлени позвол ют упростить процесс преобразовани и повысить его эффективность за счет изменени длитег -.ности выходных импульсов в соответствий с выходным напр жением инвертора и мгновенным значением питающего напр жени . Формула изобретени 1.Способ преобразовани и стабилизации переменного напр жени путем выпр млени напр жени первичной сети с поспеДующим преобразованием посто нного напр жени в высокочастотное стабилизированное , заключающийс в TON/;;что ; обеспечивают посто нство вольтсек5ндных площадейполуволн в высокочастотном напр жении ,, питающем первичные обмотки ; трансформатора, отличающийс тем, что, с целью уменьшени уровн выходных пульсаций, часть сетевого выпр мленного напр жени суммируют с выход ным посто нным напр жением, получен- - .; ный суммарный сигнал сравнивают с опорным пилообразным напр жением, в резупьтате сравнени получают широтно-моДулированный сигнал, которым управл ют ключевым преобразователем. The invention relates to a process engineer and is intended for dp reagging of a method for converting and stabilizing alternating voltage in devices for its implementation in the development of secondary power sources with frequency conversion. There is a method of adjusting the output voltage of an autonomous inverter that generates a sinusoidal output voltage using a series of rectangular pulses with unequal amplitudes in which the area of each section of the sinusoid being formed is compared with the product of the maximum possible pulse duration by the amplitude of the lower level of the neighboring section and generated by a given section of a pulse with an amplitude equal to the amplitude of the lower level pulse from the gray section, if the value is my area does not exceed the specified product fl}. However, it cannot be used to regulate and stabilize the rectified sinusoidal voltage. Closest to the invention is cnocof converting and stabilizing an alternating voltage by rectifying the voltage of the primary network, followed by converting the dc voltage to a high-frequency stabilized one, which ensures the constancy of the volt-second half-wave voltage that feeds the primary voltage of the fanformer f 2j. The disadvantage of this method of conversion is that it does not allow to obtain a stabilized alternating voltage, the frequency of which significantly exceeds the frequency of the power supply network, without the use of a depleting power node - a demodulator, which considerably complicates the conversion process. A device is known that forms a sinusoidal output voltage, a soldering oscillator, an autonomous inverter, a control unit. 3, The disadvantage of such a device is in the low quality of the output voltage. . Most of the invention is transformed, which contains a rectifier connected to the input terminals and whose output is connected to a half-bridge inverter with a high-frequency output transformer, a control circuit and a power network t4. The disadvantage of the known device is the presence of a network filter whose power loss to reduce the power of the device and the inability to control the output voltage. The purpose of the invention is to reduce the level of output pulsations. The goal is achieved by the fact that, according to the method of converting and stabilizing an alternating voltage, a part of the rectified network voltage is summed up with an output constant voltage, the resulting total signal is compared with a reference sawtooth voltage, and as a result of comparison, a lattice-modulated signal is obtained, which control key converter. Device To implement the method, which contains a rectifier connected to the input terminals, the output of which is connected to a half-bridge inverter with a high-frequency output transformer and a control circuit, an input voltage divider and an additional rectifier with an output voltage divider are added, the outputs of which are connected to the input of the sum .,. In addition, the inverter's high-frequency output transformer contains Y) additional galvanically isolated output windings with leads for switching loads, with the outputs of the galvanically isolating elements connected to the input of the summing node. FIG. Figure 1 shows time diagrams of the supply voltage Ug. and output voltage and; in fig. 2 diagrams of control voltages, illustrating the operation of summing node 9, and FIG. 2a shows a diagram of the voltage coming from divider 7 to the input of summing node (Uj); in fig. 26 is a diagram of the summing voltage arriving from divider 7 and 8 on the input of summing node 9 (i); in fig. 2b is a summation diagram of a sawtooth voltage coming from generator 11 (and Ugyp) j in FIG. 2 - output diagram. the voltage of the summing node 9 (Ugyyp) entering the input of the control circuit 12; in fig. 3 shows the principle converter circuit; in fig. 4 is the same as an embodiment. The converter contains rectifier 1, module-bridge, inverter 2, made on key elements 3 and 4, the primary winding of the output high-frequency transformer 5 is connected to the code of the semi-bridge inverter. Parallel to the conclusions of rectifier 1 and additional rectifier of load 6 are turned on and 1 are respectively resistive dividers 7 and 8 The midpoints of which are connected to the summing node 9, consisting of the comparator 10 and connected to the one from its inputs of the sawtooth voltage generator 11. The output of the summing node 9 is connected of the connections to the circuit 12 upravloni key transistors 3 and 4. When Y) of the secondary windings of the transformer 5 is connected to each summing uzpu 9 through the electrically decoupling element 13 (transformer or optocoupler). The device that implements the method works as follows. The alternating voltage of the power supply through the rectifier 1 (Fig. 3) is fed to the input of the half-bridge inverter 2, from the output of which a high-frequency, modulated voltage, is supplied to the primary winding of the transformer 5. To the input of the control circuit 12, the output of which is connected to to the bases of the key transistors 3 and 4, the signal comes from summing node 9, the value of which varies depending on the signals fed to the comparator 10 of summing node 9 from the divider 7 of the input voltage and the divider 8 of the output voltage . To the other input of the comparator 10, a sawtooth voltage of the generator 11 is applied. The control circuit 12 produces pulses by alternately opening transistors 3 and 4, half-bridge inerter 2, for example, at time point -fc (Fig. 1), the power transistor 3 opens. In this case, the primary half-wave of the output high-frequency voltage is formed on the primary winding of the transformer 5. Since the time point C / (selected at the beginning of the floor of the mains voltage period, this high voltage high voltage pulse-width modulation voltage is not exposed and is fully fed to the load 6. At the time point, control circuit 12 closes the power transistor 3 and opens the transistor 4, A negative half-wave of the output voltage is formed on the primary winding of the output transformer. To mean the value of the negative half-wave (tjL-fcj) of the output high-frequency power supply is equal to the average value the positive half-wave (t - fe2.) i transistor 4 is turned off a little earlier (time moment -fci,) than the full period of the switching frequency ends. From time point a to time point b4 both transistors 3 and 4 are in the disconnected At the instant of time b, the power transistor 3 is turned on, and the positive wave of the high-frequency voltage is again formed on the primary winding of the transformer 5. However, since the instantaneous value of the mains voltage continuously increases sinusoidally, the duration of the half-waves (tr-tr) must be less than the previous negative half-wave with such a condition that its average value (under the curve) is equal to the average value of the previous half-waves. Thus, the half-wave duration of the output high-frequency voltage at the upstream half-wave of the network low-frequency voltage decreases with each half-period of the switching frequency. In the middle of the half-wave of the line voltage, the positive and negative half-legs of the output high-frequency voltage are equal in. duration. Then, on the padacac part of the mains voltage / wavelength, the duration of the half-waves of the high-frequency output voltage increases until the partial frequency of the half-half of the KoMll frequency of the mutation is reached {at the end of the poperio-frequency t | Thus, the half-wave length in the half, in the middle and at the end of the half-periods is the same. This ensures that the mean values of the half-waves on the coils and in the middle of the half-period, the network voltage, and, consequently, the stabilization of the output high-frequency voltage, are equal. When aai changes, the effective value of the current voltage or load resistance of the converter control circuit is the pulse duration of the converter in the required direction, thus ensuring the stabilization of the output high-frequency voltage regardless of the reasons for the change. When the secondary windings in the transformer 5 (Fig. 4) with a cansda of them, a signal is transmitted and, through galvanic separation: the tying element 13 is fed to summing node 9. ..: A method for transforming and stabilizing an alternating voltage The device and its implementation allow to simplify the conversion process and increase its efficiency by changing the duration of the output pulses according to the output voltage of the inverter and the instantaneous value of the supply voltage. Formula 1. The method of converting and stabilizing the alternating voltage by rectifying the voltage of the primary network with the subsequent conversion of the direct voltage to the high-frequency stabilized one, consisting of TON / ;; provide the constancy of the voltsecond areas of the high-frequency voltage, supplying the primary windings; transformer, characterized in that, in order to reduce the level of output pulsations, a part of the rectified mains voltage is summed up with the output DC voltage obtained; -; The total signal is compared to a reference sawtooth voltage, and a latitudinal-modulated signal is obtained by comparison with a key converter.
2.Устройство дл преобразовани и стабилизации переменного напр жени , содержащее подключенный к входным зажимам выпр митель, выход которого соединен с полумостовым инвертором с высокочастотным выходным тр нсформаторсхм, и схему управпеий , отличающе е с тем, что, с целью упрощени и уменьшени пульсаций выходного напр же ни , введен делитель входного напр же- : ки и Доцопннтельный выпр митель с дегштелем выходного напр жени , выходы которых подключены . к входу суммирующего узла. 796 2. A device for converting and stabilizing an alternating voltage, containing a rectifier connected to the input terminals, the output of which is connected to a half-bridge inverter with a high-frequency output transformer, and a control circuit that is different in order to simplify and reduce the output voltage ripple However, a divider of the input voltage is introduced: a Doc rectifier rectifier with a voltage output jack whose outputs are connected. to the input of the summing node. 796
3. Устройство по п. 2, о т п и ч а ю ш е е с тем, что высокочастотный выходной трансформат инвертора содер ; жит И дополните|1ьных гальванически разв занных выходных обмоток с выводами дл подключени нагрузок, причем выходы гальванически разв зывающих эпементов подключены на вход суммирующего узла. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе3. The device according to claim 2, that is, with the fact that the high-frequency output transformer of the inverter contains; lives And add | 1v galvanically isolated output windings with leads for connecting loads, with the outputs of galvanically isolating elements connected to the input of the summing node. Sources of information taken into account in the examination
Л/ж /L / w /
6 ts6 ts
Фvг.f 4 1.Авторское свидетельство СССР 612217, кл. 6 О5 F 1/30, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР 521639, кл, Н 02 Р 13/16, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР 693350, кл, О 05 F 1/1О, 1979. Fvg.f 4 1.Avtorskoe certificate of the USSR 612217, cl. 6 O5 F 1/30, 1979. 2. USSR author's certificate 521639, cl, H 02 R 13/16, 1973. 3. USSR author's certificate 693350, cl, O 05 F 1 / 1O, 1979.
4.Бас А, А., Кроуз Ф. Г., Уль нов А. М., Фед гихин С. Н. Сетевой стабипизированный ВИП5В-ЗОА. - Сб. Проблемы преобразовательной техники . Киев, ИЭД АН УССР, 1979, вып. 5, с. 120.4. Bass A., A., Crouse F. G., Ulnov A. M., Fed Gikhin S. N. Network stabilized VIP-V-ZOA. - Sat. Conversion technology problems. Kiev, IED of the Ukrainian Academy of Sciences Academy of Sciences, 1979, vol. 5, s. 120
A«r/A "r /
ЛL
aa
Ф&г.4F & g 4