Импульсно-модулированный преобразователь
Изобретение относится к преобразовательной технике. Импульсно-модулированный преобразователь содержит 2 управляемых силовых ключа, трансформатор со средней точкой первичной обмотки, выходные мостовой выпрямитель, накопительный конденсатор, входной мостовой выпрямитель, фильтрующий конденсатор, двухобмоточный дроссель, обратный диод, блок управления. 3 ил.
Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в преобразователях переменного напряжения в постоянное в качестве сетевого широтно-импульсного выпрямителя с гальваническим разделением по высокой частоте.
Известен преобразователь переменного трехфазного напряжения в постоянное, являющийся сетевым трехфазным выпрямителем с повышающим транзисторным широтно-импульсным регулятором напряжения, содержащий входной сетевой трехфазный трансформатор и мостовой неуправляемый выпрямитель, подключенный к фазовым вторичным обмоткам трансформатора, а к выходным выводам постоянного тока выпрямителя подключен дроссель с последовательно соединенным накопительным конденсатором, параллельно которому подключена нагрузка, а к общей точке соединения дросселя и конденсатора силовым выводом подключен управляемый ключ (транзистор), другой вывод ключа через развязывающие диоды, соответственно подключается к трем выводам переменного тока мостового выпрямителя и трем вторичным фазным обмоткам трансформатора. С помощью блока управления преобразователя, генерирующего соответствующие импульсы управления силовым ключом, осуществляется двухпозиционная широтно-импульсная модуляция выходного тока трехфазного мостового выпрямителя в функции текущего состояния ключа, очередности работы фаз выпрямителя и соответствующего модуля фазового напряжения питающей трехфазной сети. В результате фазные токи, потребляемые сетевым выпрямителем, будут изменяться по близкому к синусоидальному закону, независимо от характера нагрузки преобразователя. Недостатком указанного преобразователя является гальваническое разделение питающей сети нагрузки с помощью низкочастотного сетевого трансформатора, что увеличивает его вес и габариты, а соответственно и всего преобразователя. Кроме того, силовая схема преобразователя работает только в режиме повышения выходного постоянного напряжения. Наиболее близким по технической сущности является стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в постоянное, использующий энергетически выгодную трехпозиционную, т. е. знакопеременную на цикле преобразования, широтно-импульсную модуляцию, содержащий два управляемых силовых ключа (транзисторы) и высокочастотный разделительный трансформатор, включенные по схеме со средней точкой, выходной выпрямитель с параллельно подключенным накопительным трансформатором, входной дроссель, последовательно соединенный со средней точкой трансформатора и блок управления, обеспечивающий генерацию импульсов управления силовыми ключами с длительностью, большей половины цикла преобразования, т. е. с перекрытием на время, являющееся функцией сигнала задания и возмущающих факторов по входу, либо по выходу. Однако подобный преобразователь не может работать при питании непосредственно от сети переменного напряжения. Целью изобретения является потребление синусоидального тока от питающего источника переменного напряжения, устранение фазового сдвига между входными переменными током и напряжением при широтно-импульсном выпрямлении на емкостную нагрузку с гальваническим разделением, а также следящее широтно-импульсное регулирование и ограничение токов через силовые управляемые ключи при пуске, перегрузке и к. з. на выходе. Это достигается тем, что импульсно-модулированный преобразователь, содержащий два управляемых силовых ключа, трансформатор со средней точкой первичной обмотки, выходные мостовой выпрямитель накопительный конденсатор, датчики мгновенных значений тока и напряжения питания, выходного напряжения, блок управления, причем силовые выводы ключей соединены соответственно с началом и концом первичной обмотки трансформатора, а другие силовые выводы ключей соединены вместе, выводы вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно с выводами переменного тока выходного мостового выпрямителя, а его выводы постоянного тока - соответственно с выводами выходного конденсатора и выходными выводами преобразователя, снабжен входными мостовым выпрямителем и фильтрующим конденсатором, двухобмоточным дросселем, обратным диодом, причем входной вывод преобразователя соединен с выводом переменного тока входного мостового выпрямителя, а другой входной вывод - с другим выводом переменного тока этого выпрямителя, вывод постоянного тока входного выпрямителя соединен с выводом входного конденсатора, началом первой и концом второй обмоток дросселя, другой вывод постоянного тока - с другим выводом входного конденсатора, анодом обратного диода и соединенными вместе другими силовыми выводами ключей, начало второй обмотки дросселя соединено с катодом обратного диода, а конец первой обмотки дросселя соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора, блок управления содержит суммирующий усилитель, ведомый питающим напряжением формирователь сигнала задания модуля синусоидального тока, компаратор с симметричным гистерезисом, D-триггер, первый, второй логические элементы И-НЕ, с первого по шестой логические элементы И, суммирующий компаратор, источник смещения, логический инвертор, первый, второй логические элементы ИЛИ, первый, второй формирователи сигналов управления силовыми ключами, причем информационный выход датчика тока питания соединен с инвертирующим входом усилителя, информационный выход датчика напряжения питания соединен с входом формирователя сигнала задания тока, а его выход - с неинвертирующим входом усилителя, выход суммирующего усилителя соединен с входом компаратора с симметричным гистерезисом, а его выход - с тактовым С-входом триггера и с первыми входами первых, вторых элементов И-НЕ и И, прямой выход триггера соединен с вторыми входами первых, вторых элементов И-НЕ и И, прямой выход триггера соединен с вторыми входами первых элементов И-НЕ и И, а инверсный выход -и с вторым входами вторых элементов И--НЕ и И, а также с информационным D-входом триггера, выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом третьего элемента И, а выход второго элемента И-НЕ - с первым входом четвертого элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом пятого элемента И, а выход второго элемента И - с первым входом шестого элемента И, информационный выход датчика выходного напряжения соединен с неинвертирующим входом суммирующего компаратора, а инвертирующий вход этого компаратора - с выходом источника смещения, выход суммирующего компаратора соединен с входом логического инвертора и с вторыми входами третьего, четвертого элементов И, выход логического инвертора соединен с вторыми входами пятого, шестого элементов И, выход третьего элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход шестого элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом первого формирователя сигналов управления, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом второго формирователя сигналов управления, выход первого формирователя соединен с входом управления первого силового ключа, а выход второго формирователя - с управляющим входом второго силового ключа. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием новых элементов: входных мостового выпрямителя и фильтрующего конденсатора, двухобмоточного дросселя, обратного диода и их связями с остальными элементами схемы, а также выполнением блоком управления. Таким образом, предлагаемый импульсно-модулированный преобразователь соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнения предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволяют выявить в них признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипов, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема импульсно-модулированного преобразователя; на фиг. 2 - формы кривых токов и напряжений при работе преобразователя в режиме широтно-импульсного выпрямления на емкостную нагрузку с гальваническим разделением по высокой частоте; на фиг. 3 - диаграммы работы элементов блока управления в нормальном режиме при коротком замыкании (к. з. ) на выходе преобразователя. Импульсно-модулированный преобразователь, выполненный по схеме на фиг. 1, содержит два управляемых силовых ключа 1 и 2, трансформатор 3 со средней точкой первичной обмотки, выходные мостовой выпрямитель 4 и накопительный конденсатор 5, блок 6 управления, входные мостовой выпрямитель 7 и фильтрующий конденсатор 8, двухобмоточный дроссель 9, обратный диод 10, датчики мгновенных значений тока i и напряжения e питания, выходного напряжения e, причем силовые выводы ключей 1 и 2 соединены соответственно с началом концом первичной обмотки трансформатора 3, а другие силовые выводы ключей 1 2 соединены вместе, выводы вторичной обмотки трансформатора 3 соединены соответственно с выводам переменного тока выходного мостового выпрямителя 4, а его выводы постоянного тока - соответственно с выводами выходного конденсатора 5 и выходными выводам "+" и "-" преобразователя, входной вывод преобразователя соединен с выводом переменного тока входного мостового выпрямителя 7, а другой входной вывод - с другим выводом переменного тока этого выпрямителя 7, вывод постоянного тока входного выпрямителя 7 соединен с выводом входного конденсатора 8, началом первой и концом второй обмоток дросселя 9, другой вывод постоянного тока - с другим выводом входного конденсатора 8, анодом обратного диода 10 и соединенными вместе другими силовыми выводами ключей 1 и 2. начало второй обмотки дросселя 9 соединено с катодом обратного диода 10, а конец первой обмотки дросселя 9 соединен с средней точкой первичной обмотки трансформатора 3, блок управления 6 содержит суммирующий усилитель 11, ведомый питающим напряжением



















































































Формула изобретения
ИМПУЛЬСНО-МОДУЛИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий два управляемых силовых ключа, трансформатор со средней точкой первичной обмотки, выходные мостовой выпрямитель и накопительный конденсатор, датчики мгновенных значений тока и напряжения питания и датчик выходного напряжения, блок управления, причем одни силовые выводы ключей соединены соответственно с началом и концом первичной обмотки трансформатора, а другие силовые выводы ключей соединены вместе, выводы вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно с выводами переменного тока выходного мостового выпрямителя, выводы постоянного тока которого соединены соответственно с выводами выходного накопительного конденсатора и выходными выводами импульсно-модулированного преобразователя, отличающийся тем, что он снабжен входными мостовым выпрямителем и фильтрующим конденсатором, двухобмоточным дросселем, обратным диодом, причем один входной вывод импульсно-модулированного преобразователя соединен с одним выводом переменного тока входного мостового выпрямителя, а другой входной вывод - с другим выводом переменного тока этого выпрямителя, один вывод постоянного тока входного мостового выпрямителя соединен с одним выводом входного фильтрующего конденсатора, началом первой и концом второй обмотки дросселя, другой вывод постоянного тока - с другим выводом входного фильтрующего конденсатора, анодом обратного диода и соединенными вместе другими силовыми выводами, ключей, начало второй обмотки дросселя соединено с катодом обратного диода, а конец первой обмотки дросселя соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора, блок управления содержит суммирующий усилитель, ведомый питающим напряжением формирователь сигнала задания модуля синусоидального тока, компаратор с симметричным гистерезисом, D-триггер, два элемента И - НЕ, шесть элементов И, суммирующий компаратор, источник смещения, элемент НЕ, два элемента ИЛИ, два формирователя сигналов управления силовыми ключами, причем информационный выход датчика мгновенного значения тока питания соединен с инвертирующим входом суммирующего усилителя, информационный выход датчика мгновенного значения напряжения питания - с входом формирователя сигнала задания тока, выход которого соединен с неинвертирующим входом усилителя, выход суммирующего усилителя соединен с входом компаратора с симметричным гистерезисом, выход которого соединен с тактовым C-входом триггера и с первыми входами первых и вторых элементов И - НЕ и И, прямой выход D-триггера соединен со вторыми входами первых элементов И - НЕ и И, инверсный выход - с вторыми входами вторых элементов И - НЕ и И и с информационным D-входом D-триггера, выход первого элемента И - НЕ соединен с первым входом третьего элемента И, выход второго элемента И - НЕ - с первым входом четвертого элемента И, выход первого элемента И - с первым входом пятого элемента И, выход второго элемента И - с первым входом шестого элемента И, информационный выход датчика выходного напряжения соединен с неинвертирующим входом суммирующего компаратора, инвертирующий вход которого соединен с выходом источника смещения, выход суммирующего компаратора соединен с входом элемента НЕ и с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход элемента НЕ соединен с вторыми входами пятого и шестого элементов И, выход третьего элемента И - с первым входом первого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И - с первым входом второго элемента ИЛИ, выход пятого элемента И - с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход шестого элемента И - с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ - с входом первого формирователя сигналов управления, выход второго элемента ИЛИ - с входом второго формирователя сигналов управления, выход первого формирователя - с входом управления первого силового ключа, а выход второго формирователя - с управляющим входом второго силового ключа.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Похожие патенты:
Преобразователь напряжения // 2011283
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике, а именно в источниках вторичного электропитания, осуществляющих импульсное преобразование электрической энергии постоянного напряжения
Двухтактный инвертор // 2009609
Преобразователь постоянного напряжения // 2007831
Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различных радиотехнических устройств
Инвертор // 2007016
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания, в частности для питания радиоэлектронной аппаратуры от бортовых источников энергии, например аккумуляторной батареи
Преобразователь постоянного напряжения // 2007015
Преобразователь постоянного напряжения // 2006165
Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры
Преобразователь напряжения // 2004060
Преобразователь напряжения // 2004059
Транзисторный преобразователь // 2001495
Изобретение относится к электротехнике, в частности, к преобразователям постоянного тока в переменный
Силовой транзисторный преобразователь // 2119231
Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при создании силовых транзисторных преобразователей, например для электроприводов постоянного и переменного тока
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры, в частности в устройствах бесперебойного электропитания
Изобретение относится к устройствам преобразовательной техники, используется для питания трехфазных двигателей переменного тока
Изобретение относится к блоку питания, который содержит автоколебательный преобразователь последовательного резонанса и который функционирует для запитки нагрузки, например, электрической лампы, зарядного устройства, аккумулятора и/или электронного оборудования, при этом преобразователь последовательного резонанса содержит два взаимно подключенных транзистора, каждый из которых возбуждается посредством управляющего трансформатора, и последовательно соединенные катушку индуктивности и конденсатор, при этом каждый транзистор и соответствующий последовательно соединенный емкостный делитель напряжения, принадлежащий этому транзистору, и/или дополнительный транзистор соединены параллельно с упомянутыми катушкой индуктивности, конденсатором и управляющим трансформатором, а нагрузка включена параллельно конденсатору
Изобретение относится к импульсному блоку питания самовозбуждающегося типа с функцией защиты от перегрузки по току
Изобретение относится к частотно-модулированному преобразователю с последовательно-параллельным резонансом, в частности, для питания любых омических или индуктивных нагрузок, включая газоразрядные трубки, где коммутативные переключатели в форме транзисторов последовательно подключены между отрицательным электродом источника постоянного тока и первым выводом индуктора, где схема импульсного генератора предусмотрена между источником напряжения и управляющим электродом транзистора, и где второй вывод индуктора соединен с первичной обмоткой трансформатора
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам и способу возбуждения электрической дуги, и может найти применение в сварочном производстве
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам и способу возбуждения электрической дуги, и может найти применение в сварочном производстве