SU1136283A1 - Converter of d.c.voltage to alternating voltage with given shape - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯНН010 НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЗАДАННОЙ ФОРМЫ, содержащий ключевой регул тор, соедин ющий входные выводы преобразовател  с выходными выводами через дроссель, и линейный регул тор, выходом подключенный к выходным выводам преобразовател  через датчик тока, выход которого соединен с первым управл ющим входом ключевого регул тора, a цепь управлени  линейного регул тора через, усилитель соединена с выходньми выводами преобразовател , о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  КПД, в него введены дополнительный инвертор, дополнительный Г-образный LC -фильтр и выпр митель, причем вход дополнительного LC -. фильтра соединен с выходом ключевого регул тора, вход дополнительного инвертора соединен с входными выводами преобразовател , выход этого инвертора через вькод дополнительного LC -фильтра и вьшр митель соеди (Л нен с питающим входом линейного регул тора, a выход усилител  - с вторым управл ющим входом ключевого регул тора.CONSTANT VOLTAGE CONVERTER FOR VOLTAGE TO A VARIABLE VOLTAGE OF A SPECIFIED FORM, containing a key regulator connecting the input terminals of the converter with output terminals through a throttle, and a linear controller, output connected to the output terminals of the converter through a current sensor connected to the control panel via an output controller connected to the first control unit, connected to the first control unit. the torus, a control circuit of the linear regulator through, the amplifier is connected to the output terminals of the converter, so that, in order to increase efficiency, the additionally inverter, an additional L-shaped LC -filter, and a rectifier, wherein the additional input LC -. the filter is connected to the output of the key controller, the input of the additional inverter is connected to the input terminals of the converter, the output of this inverter is connected to the code of the additional LC filter and the connector of the connection (L is not connected to the power input of the linear controller, and the output of the amplifier is connected to the second control input of the key) regulator.

Description

00 Од00 od

юYu

0000

ооoo

V Т Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  преобразовани  посто нного напр жени  в стабилизированное переменное напр жение любой заданной фор мы в устройствах автоматики, энергетики и в транспортных средствах. ИзвесФен преобразователь посто нного напр жени  в напр жение заданной формы, состо щий из последовательно соединенных ключевого и линей ного регул торов. Регулирование мощности , подаваемой в нагрузку, осуществл етс  с помощью ключевого регу л тора, имеющего высокий КПД. Линейный регул тор служит дл  сглажива ни  пульсаций рЗ. Однако ток через линейный регул тор равен току ключевого регул тора , что приводит к большим потер м энергии, большим весу и габаритам линейного регул тора, определ емыми максимальной мощностью, вьдел емой в нагрузке. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  преобразователь посто нного напр жени  в переменное напр жение заданной формы, содержащий ключевой регул тор соедин ющий входные выводы преобразовател  с выходными выводами через дроссель, и лцнейный регул тор, выхо дом подключенный к выходньм выводам преобразовател  через датчик тока, выход которого соединен с первым . управл ющим входом ключевого регул  тора, цепь управлени  линейного регул тора через усилитель соединена с выходными выводами преобразовател , на выходе ключевого регул тора включен возвратный диод, а цепь питани  линейного регул тора подключена к входным выводам преобразовател  H. Недостаток известного преобразова тел  состоит в пониженном КПД, вслед ствие того, что при низких выходных напр жени х преобразовател , например , при формировании синусоидального выходного напр жени  к линейному регул тору приложено почти полное .напр жение питани  преобразовател . Цель изобретени  - повышение КПД устройства. Эта цель достигаетс  тем, что в преобразователь посто нного напр жени  в переменное напр жение заданной формы, содержащий ключевой регул тор, соедин ющий входные выводы преобразовател  с выходнь1ми выводами через дроссель, и линейный peryjmTop, выходом подключенный к выходным выводач преобразовател  через датчик тока, выход которого соединен с первым управл ющим входом ключевого регул тора, а цепь управлени  линейного регул тора через усилитель соединена с выходньми выводами преобразовател , введены дополнительный инвертор, дЪполнительный Г-образный LC -фильтр и выпр митель , причем вход дополнительного LC -фильтра соединен с выходом ключевого регул тора, вход дополнительного инвертора соединен с входными выводами преобразовател , .выход этого инвертора через выход дополнительного LC -фильтра и вьшр митель соединен с питающим входом линейного регул тора, а выход усилител  с вторым управл ющим входом ключевого регул тора. На фиг.1 показана функциональна  бЛок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы напр жений, по сн ющие работу преобразовател . Преобразователь состоит из ключевого регул тора 1 с релейной характеристикой передачи напр жени  и линейного регул тора 2, управл ющий вход которого соединен с выходом усилител  3 На входы усилител  3 подаютс  задающий сигнал и сигнал отрицательной обратной св зи, снимаемый с выхода преобразовател . К входным выводам посто нного напр жени  подключены питающие входы усилител  3, ключевого регул тора 1 и инвертора 4, у которого средний вывод вторичной обмотки выходного трансформатора соединен через выход Г-образного LC -фильтра 5 с выходом ключевого регул тора 1. Питающий вход линейного регул тора 2 подключен через выпр митель 6 мостового типа к крайним вьшодам вторичной обмотки выходного трансформатора инвертора 2 и, значит, последовательно по отнощению к выходам ключевого регул тора 1 и фильтра 5. Выход линейного регул тора 2 через датчик 7 тока и выход ключевого регул тора 1 через интегрирующий дроссель 8 подключены параллельно к выходным выводам преобразовател . Управл ющие входы ключевого регул тора 1 соединены с выходами датчика 7 тока и усилител  3.V T The invention relates to electrical engineering and can be used to convert a constant voltage into a stabilized alternating voltage of any given form in automation, power engineering, and in vehicles. IzvesPhen is a constant voltage converter into a voltage of a given form, consisting of series-connected key and linear regulators. The power supplied to the load is controlled by means of a key controller with high efficiency. The linear regulator serves to smooth out any P3 pulsations. However, the current through the linear regulator is equal to the current of the key regulator, which leads to large energy losses, greater weight and dimensions of the linear regulator, determined by the maximum power consumed in the load. The closest to the invention to the technical essence is a converter of a constant voltage to an alternating voltage of a given shape, containing a key controller connecting the input terminals of the converter to the output terminals through a choke, and a solar controller regulating the output of the converter. current, the output of which is connected to the first. the control input of the key regulator, the control circuit of the linear regulator is connected via an amplifier to the output terminals of the converter, a return diode is turned on at the output of the key regulator, and the power supply circuit of the linear regulator is connected to the input terminals of the converter H. A disadvantage of the known converter consists of reduced efficiency , due to the fact that at low output voltages of the converter, for example, an almost complete voltage is applied to the linear regulator during the formation of a sinusoidal output voltage. a power converter voltage. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the device. This goal is achieved by the fact that a direct voltage converter into an alternating voltage of a given shape, containing a key controller connecting the input terminals of the converter to the output terminals via a choke, and a linear peryjmTop, the output connected to the output outputs of the converter through a current sensor, output which is connected to the first control input of the key regulator, and the control circuit of the linear regulator is connected to the output terminals of the converter through an amplifier, an additional inverter is inserted, fill in A new L-shaped LC filter and a rectifier, the input of an additional LC filter connected to the output of a key controller, the input of an additional inverter connected to the input terminals of the converter, the output of this inverter through the output of an additional LC filter and an expander connected to a power input the linear regulator, and the output of the amplifier with the second control input of the key regulator. Figure 1 shows the functional block diagram of the proposed device; Fig. 2 shows voltage diagrams explaining the operation of the converter. The converter consists of a key regulator 1 with a relay voltage transfer characteristic and a linear regulator 2, the control input of which is connected to the output of amplifier 3. The inputs of the amplifier 3 are given a master signal and a negative feedback signal taken from the output of the converter. The input terminals of the DC voltage are connected to the power inputs of the amplifier 3, the key regulator 1 and the inverter 4, in which the secondary output of the secondary winding of the output transformer is connected through the output of the L-shaped LC filter 5 to the output of the key regulator 1. Power input of the linear regulator torus 2 is connected via a bridge type rectifier 6 to the extreme outputs of the secondary winding of the output transformer of the inverter 2 and, therefore, sequentially with respect to the outputs of the key controller 1 and filter 5. The output of the linear controller 2 is through Atchik 7 of the current and the output of the key controller 1 through the integrating choke 8 are connected in parallel to the output terminals of the converter. The control inputs of the key controller 1 are connected to the outputs of the current sensor 7 and the amplifier 3.

33

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

С помощью инвертора 4, построенного , например, по двухтактной схеме с выходньм трансформатором, и выпр мител  6 мостового типа формируетс  посто нное двухпол рное напр жение малой величины и мощности (фиг.2), необходимой дл  питани  линейного регул тора 2 (пр мые 1 на диаграмме 1.2). Под действием задающего си1 нала , например, синусоидальной формы с помощью усилител  3 и линейного регул тора 2 отрабатываютс  малые уровни выходного напр жени . При достижении выходным сигналом датчика 7 тока порога включени  ключевого регул тора 1 (пунктирные 2 или 3 на диаграмме 1.2) происходит включение соответствующего ключевого элемента ключевого регул тора 1. В результате ток последнего увеличиваетс , а ток .линейного регул тора 2 снижаетс  под действием сигнала отрицательной обратной св зи, поступающего с выхода преобразовател  на вход усилител  3. В момент достижени  сигнала датчика 7 тока порога выключени ключевого регул тора 1 ключевой элемент выключаетс . Пороговые значени  входного сигнала, при которых ключевой регул тор 1 включаетс  и выключаетс , выбираютс , например, так, чтобы максимальные токи линейного регул тора 2 бьши равны по абсолютной величине и противоположны по знаку. При изменении знака задающего сигнала, выход юе напр жение ключевого регул тора 1 соответственно мен ет знак (диаграмма 1.3) под действием сигнала, поступающего с выхода усилител  3. Одновременно мен ютс  на противоположные знаки токов через линейный регул тор 2, соответствующие порогам включени  и выключени  ключевого регул тора 1.With the help of an inverter 4, built, for example, according to a push-pull circuit with an output transformer, and a bridge-type rectifier 6, a constant two-pole voltage of small magnitude and power (figure 2) necessary to power the linear regulator 2 (direct 1 in diagram 1.2). Under the action of a driver, for example, of a sinusoidal form, using amplifier 3 and linear regulator 2, low levels of output voltage are worked out. When the output signal of sensor 7 reaches the turn-on threshold of key regulator 1 (dashed 2 or 3 in diagram 1.2), the corresponding key element of key regulator 1 is turned on. As a result, the current of the latter increases and the current of linear regulator 2 decreases under the influence of a negative signal feedback from the output of the converter to the input of the amplifier 3. When the signal of the sensor 7 of the current of the off threshold of the key regulator 1 is reached, the key element is turned off. The input thresholds at which the key controller 1 is turned on and off are selected, for example, so that the maximum currents of the linear controller 2 are equal in magnitude and opposite in sign. When the sign of the master signal changes, the output of the voltage of the key regulator 1 accordingly changes sign (Diagram 1.3) under the action of the signal coming from the output of the amplifier 3. Simultaneously, the opposite signs of currents change through the linear regulator 2 corresponding to the on and off thresholds key controller 1.

Основную нагрузку несет ключевой регул тор 1 с релейной характеристикой (ломана  4 на диаграмме 1,1), а линейный регул тор 2 обеспечивает заполнение пульсаций ключевого регул тора 1 и динамические режимы (ломана  на диаграмме 1.2). Нар ду с дросселем 8 с помощью фильтра 5 осуществл етс  частична  фильтраци  выходного напр жени  ключевого регул тора 1, причем напр жени  на выходахThe main load is carried by the key regulator 1 with the relay characteristic (4 is broken in the diagram 1,1), and the linear regulator 2 provides the filling of the pulsations of the key regulator 1 and the dynamic modes (broken in the diagram 1.2). Along with the choke 8, the filter 5 is used to partially filter the output voltage of the key regulator 1, and the output voltage

36283 ,I ,36283, I,

фильтра и дроссел  идентичны. Напр жени  дл  питани  линейного регул тора 2 суммируютс  с выходньм напр жением ключевого регул тора 1 с и фильтра 5 с помощью вторичной обмотки выходного трансформатора инвертора 4. Поэтому напр жени  питани  линейного регул тора 2 (ломаные 5 на диаграмме 1.1) повтор ют выходное напр жение ключевого регул тора 1 и дроссел  В и отличаютс  на величину посто нных составл ющих, равных двухпол рному напр жению, формируемому с помощью инвертора 4 и выпр мител  6. В результате, независимо от величины и формы выходного напр жени  преобразовател , питание линейного регул тора 2 осуществл етс  напр жением малой величины,filter and throttle are identical. The voltages for supplying the linear regulator 2 are summed with the output voltage of the key regulator 1 s and filter 5 using the secondary winding of the output transformer of the inverter 4. Therefore, the supply voltage of the linear regulator 2 (broken 5 in diagram 1.1) repeats the output voltage key regulator 1 and throttles B and differ by the value of the constant components equal to the two-pole voltage generated by the inverter 4 and the rectifier 6. As a result, regardless of the size and shape of the output voltage ate linear power regulator 2 is effected voltage smaller quantity,

0 близкой к напр жению насьщени  транзисторов линейного регул тора. Если в известном устройстве КПД линейного регул тора не может быть больше ве- , личины дл  выходного напр жени 0 close to the voltage of the transistors of the linear controller. If in the known device the efficiency of the linear regulator cannot be greater than the magnitude of the output voltage

5 синусоидальной формы и максимальной амплитуды, равной напр жению питани , то в предлагаемом преобразователе КПД линейного регул тора существенно вьщ1е и близок к КПД клюо чевых устройств.5, with a sinusoidal shape and a maximum amplitude equal to the supply voltage, then in the proposed converter the efficiency of the linear regulator is significantly better and is close to the efficiency of the key devices.

I I

I В случае использовани  в предлаIгаемом преобразователе ключевого регул тора , позвол ющего формироватьI In the case of use in the proposed transducer of a key controller that allows to form

посто нное напр жение, частотный диапазон преобразуемых напр жений преобразовател  начинаетс  от нул , при этом реактивные элементы фильтра и дроссель имеют малые вес и габариты . Использование линейного регул тора позвол ет добитьс  высокого качества формы выходного напр жени  и высоких динамических свойств преобразовател . Пороговые значени  входных сигналов включени  и выключени  . ключевого регул тора преобразовател  можно выбрать так, что выключение . ключевого регул тора будет происхо- : дить при токе линейного регул тораconstant voltage, the frequency range of the transformable voltage converter starts from zero, with the reactive elements of the filter and the choke have a small weight and size. The use of a linear regulator allows to achieve a high quality output voltage form and high dynamic properties of the converter. Thresholds of input on and off signals. key converter control can be selected so that the shutdown. the key regulator will occur at the current of the linear regulator

JJ той же пол рности, что и дл  включени  или, например, при нулевом значении тока. При этом дл  прежней величины разности пороговых значений сигнала включени  и выключени  клю . чевого регул тора необходимо уве 1Ичить напр жение дл  питани  линейного регул тора. . А7Ч7УД vLVLV лГЗг LJkr. ППОППППППП Ф(/г.Г - t ГТУАА А А7 .V. оиооиииJJ of the same polarity as for switching on or, for example, at zero current. At the same time, for the previous value of the difference between the threshold values of the on and off signal of the key. It is necessary to increase the voltage of the voltage regulator to power the linear regulator. . A7CH7UD vLVLV lgzg LJkr. PPPPPPPP F (/ g. G - t GTUAA A A7 .V. Ooooiii

Claims (1)

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЗАДАННОЙ ФОРМЫ, содержащий ключевой регулятор, соединяющий входные выводы преобразователя с выходными выводами через дроссель, и линейный регулятор, выходом подключенный к выходным выводам преобразователя через датчик тока, выход которого соединен с первым управляющим входом ключевого регулятора, а цепь управления линейного регулятора через, усилитель соединена с выходными выводами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены дополнительный инвертор, дополнительный Г-образный LC -фильтр и выпрямитель, причем вход дополнительного LC фильтра соединен с выходом ключево го регулятора, вход дополнительного инвертора соединен с входными выводами преобразователя, выход этого инвертора через выход дополнительного LC -фильтра и выпрямитель соединен с питающим входом линейного регулятора, а выход усилителя - с вторым управляющим входом ключевого регулятора.A DC / DC converter of a given form AC voltage containing a key regulator connecting the input terminals of the converter to the output terminals via a choke, and a linear regulator connected to the output terminals of the converter via a current sensor, the output of which is connected to the first control input of the key controller, and the circuit linear regulator through, the amplifier is connected to the output terminals of the converter, characterized in that, in order to increase efficiency, additional components are introduced into it an inverter, an additional L-shaped LC filter and a rectifier, with the input of the additional LC filter connected to the output of the key controller, the input of the additional inverter connected to the input terminals of the converter, the output of this inverter through the output of the additional LC filter and the rectifier connected to the power input of the linear regulator, and the amplifier output - with the second control input of the key regulator. 1 1136283 21 1136283 2