Багатоступеневий електронний перетворювач електричної енергії

1. Многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии, содержащий, в частности, между источником напряжения и источником тока ряд последовательных управляемых переключающих ячеек, имеющих каждая два выключателя, причем один вывод каждого из двух выключателей образует часть предшествующей пары выводов, другой же вывод каждого из выключателей образует часть последующей пары выводов, а последующая пара выводов предшествующей ячейки соединена с предшествующей парой выводов последующей ячейки, предшествующая же пара выводов первой ячейки соединена с указанным источником тока, в то время, как пара последующих выводов последней ячейки соединена с указанным источником напряжения; соответствующие конденсаторы в каждой из ячеек, кроме последней ячейки, в которой конденсатор может быть исключен, если указанный источник напряжения по своим свойствам способен играть его роль, подсоединенные между двумя выводами, об разующими последующую пару выводов соответствующей ячейки, средства управления нормальной работой преобразователя путем воздействия на выключатели последовательных я^еек таким образом, что два выключателя любой ячейки всегда находятся в противоположных состояниях проводимости так, что при поступлении управляющих сигналов от указанных средств управления к ячейке один из двух выключателей данной ячейки находится последовательно вначале в первом, а затем во втором состоянии проводимости в течение циклически повторяющегося периода срабатывания преобразователя, а под воздействием идентичных, однако, сдвинутых по времени один относительно другого на долю указанного периода, сигналов управления ячейкой выключатели последовательных ячеек функционируют таким же образом, но с временным сдвигом на указанную долю периода, при этом конденсаторы в ряду имеют такие возрастающие номинальные напряжения зарядов, что номинальное среднее напряжение на конденсаторе каждой из указанных ячеек равно произведению напряжения указанного источника напряжения, умноженному на величину, обратную количеству ячеек, и на порядковый номер ячейки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен средствами измерения среднего напряжения на каждом из конденсаторов, средствами измерения на каждом из указанных конденсаторов любой разности между измеренным средним значением напряжения заряда и номинальным средним значением напряжения заряда конденсатора и дополнительными средствами управления, изменяющими длительность указанного первого состояния проводимости, связанной с указанным кон С > с» о 26782 денсатором ячейки таким образом, что это уменьшает измеренную разность. 2 Многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что каждое из средств измерения разности включает средство измерения величины напряжения источника напряжения, средства определения порядкового номера ступени и количества ступеней, необходимых для определения последовательных номинальных значений напряжения, которые должны быть на каждом конденсаторе в течение периода срабатывания преобразователя, и компаратор для измерения разности напряжений на каждом конденсаторе 3 Многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии п о п 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что средства измерения напряжений содержат на каждом из конденсаторов делитель напряжения, подсоединенный параллельно конденсатору. 4 Многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии п о п 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанные средства измерения напряжения на каждом из конденсаторов содержат в каждой ячейке схему измерения напряжения, подсоединенную параллельно выключателю, и схему вычисления напряжения на выводах каждого из конден саторов по данным о напряжении источника напряжения и результатам измерения напряжений между выводами выключателей, отделяющих конденсатор от источника напряжения 5. Многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанные средства измерения напряжения на каждом из конденсаторов содержат схему измерения напряжения, подсоединенную к источнику тока для обнаружения влияния любых изменений заряда на выходное напряжение, и схему вычисления, содержащую преобразователь напряжения, и измеряющую напряжение на выводах каждого из конденсаторов. 6. Многоступенчатый электронный преобразователь электрической энергии по любому из предшествующих пунктов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что средство управления подключено к каждому конденсатору и содержит средство для измерения величины напряжения источника напряжения, средства для определения амплитуды модуляции, определяющей волну напряжения, подаваемую к источнику тока, порядкового номера ступени и количества ступеней, используемых для определения последовательности номинальных значений напряжения, и компаратора для измерений разности напряжений на каждом конденсаторе. Изобретение относится к электронным преобразователям электрической энергии, которые могут быть использованы в источниках питания. На фиг. 1 показан известный преобра- 5 зователь, который содержит между источником напряжения SE и источником тока (далее ИТ) С ряд управляемых переключающих ячеек CL1, CL2.., CLn, каждая из которых имеет пару выключателей Т1, Т'1; 10 T2S T 2. .; Тп, Т'п, причем у каждого из выключателей в паре один вывод служит частью предшествующей пары выводов, а другой вывод - частью последующей пары выводов, последующая пара выводов 15 предшествующей ячейки соединена с предшествующей парой выводов последующей ячейки, а предшествующая пара выводов первой ячейки CL1 соединена с указанным ИТ С, тогда как пара после дующих выводов последней ячейки CLn соединена с указанным источником напряжения SE, кроме того, преобразователь в соответствующих ячейках содержит подсоединенные между двумя выводами, образующими последующую пару выводов соответствующей ячейки, конденсаторы С1, С2..., Сп, причем конденсатор последней ячейки может быть исключен, если на его роль окажется пригоден указанный источник напряжения SE; далее, преобразователь снабжен (не показанными) устройствами, управляющими его нормальной работой и воздействующими на выключатели последовательных ячеек так, что выключатели из пары в любой ячейке всегда находятся в противоположных состояниях проводимости (что показано управляющей связью i d ) , т.е. при поступлении управляющих сигналов от указанных средств 26782 в) третье состояние, при котором Тк управления один из выключателей данной замкнут, а Тк+1 разомкнут, так что ток Ik ячейки находится последовательно вначаот ИТ С, равный I, протекает через Тк, в ле в первом, а затем во втором состоянии то время, как ток Рк через Т'к равен нулю. проводимости в течение циклически повторяющегося периода преобразования, и 5 Состояние Тк+1 определяет 1к+1 = 0, а Гк+1 = I, вследствие чего ток Гек через под воздействием идентичных управляюконденсатор Ск равен I; щих сигналов, которые, однако, сдвинуты г) четвертое состояние, при котором относительно по времени на долю укаТк разомкнут, а Тк+1 замкнут, так что ток занного периода преобразования так, что выключатели последовательных ячеек 10 I равный Гк+1 от ИТ С протекает через Т'к, тогда как ток Ik через Тк равен нулю. функционируют таким же образом, но с Состояние Тк+1 определяет 1к+1 = I, a временным сдвигом на указанную долю Гк+1 = 0, вследствие чего ток Ick через периода [1]. конденсатор Ск равен I. Предпочтительно выбирать указанную 15 ТОКИ Гек = Гк+1 и Ick = tk+1 добавдолю периода как величину, обратно ляют заряды противоположных знаков в пропорциональную количеству п ячеек, т.е. конденсаторе Ск в третьем и четвертом 2л/п, что оптимально относительно генесостояниях; в связи с этим первую ситуарируемых на выходе гармоник и обеспецию мы будем называть отрицательной, а чивает естественный баланс напряжений 20 вторую - положительной. ИСТОЧНИКОМ ТОзарядов конденсаторов преобразователя. КОВ в этих двух состояниях служит ИТ. Однако можно выбирать и другие значеЕсли ИТ выдает постоянный ток строго ния сдвига, в частности разные сдвиги выдерживаемой величины, все остальное для различных ступеней. остается постоянным, токи от ИТ во вреВ таком преобразователе в следую- 25 мя состояний (в) и (г) одинаковы и прощих друг за другом связанных с указантекают в противоположных направлениях ными ячейками конденсаторах С І , С2,..., в течение периодов проводимости Тк и Сп заряд накапливается при среднем напТк+1 (которые, как было указано, в норряжении, равном напряжению VE указанмальном режиме одинаковы и сдвинуты ного источника напряжения, умноженному 30 по времени). Это означает, что заряд конна величину, обратную количеству ячеек в денсатора Ск изменяется положительно и преобразователе, и на порядковый номер затем отрицательно на одну и ту же веячейки, т.е. VE/3, 2VE/3, VE при п = 3, т.е. личину, и, таким образом, остается неизкогда преобразователь имеет всего три менным за период срабатывания преобячейки. 35 разователя. В идеальной системе (ИТ высокой точВсе сказанное, естественно, справедности с бесконечным внутренним сопроливо и для других значений п £ 2 и, в тивлением) величины токов Ick и Гек опчастности, когда п больше трех. ределяет ИТ. В реальных условиях, когда Термин "многоступенчатый преобразователь" (далее - МП) обозначает преоб- 40 внутреннее сопротивление ИТ конечно, ток разователь согласно вышеприведенному через ИТ зависит от напряжения на его описанию. выводах и, таким образом, от напряжения Vck на конденсаторах. Например, если по На фиг. 2 показана произвольно выбкакой-либо причине напряжение Vck преранная переключающая ячейка CLk с выключателями Тк и Т'к и конденсатором Ск 45 высит его номинальное значение VExk/n, и последующая ячейка CLk+1 с ее выкэто приведет к увеличению тока разряда лючателями Тк+1 и Т'к+1. Гек и уменьшению тока заряда Ick в сравнении с их нормальными значениями и в С учетом соединений между выклюитоге - к возврату заряда конденсатора чателями каждой ячейки Тк и Т'к или Тк+1 и Т'к+1 показанная на фиг. 2 пара смеж- 50 Ск к значению, которое он должен иметь. ных ячеек CLk и CLk+1 может иметь чеИтак, можно видеть, что МП будет стабитыре состояния проводимости: лен в работе несмотря на изменения амплитуды в обоих направлениях как в ИТ, а) первое состояние, при котором Тк так и у источника напряжения. Тем не и Тк+1 разомкнуты, вследствие чего заряд конденсатора Ск остается неизмен- 55 менее, как пояснено ниже, это создает проблемы в динамическом режиме. ным; Фиг. 3 иллюстрирует пример работы б) второе состояние, при котором оба показанного на фигурах 1 и 2 МП для Тк и Тк+1 замкнуты, а заряд конденсатослучая п=3; для подачи к ИТ С синусоира Ск также остается неизменным, ибо дально модулированного напряжения исТ'к и Т'к+1 при этом разомкнуты; 26782 пользована широтно-импульсная модуляция, т е. в течение последовательности периодов р 1 , р2, рЗ... в работающем преобразователе (линия t) выключатели Т1, Т2, ТЗ один за другим замыкаются в течение промежутков времени, изменяемых в соответствии с волной модуляции выходного напряжения, именуемой далее модулирующей волной. В каждый момент времени выключатели Т'1, Т'2 и Т'З находятся в противоположных состояниях. Естественно, иные типы модуляции работы выключателей, как это хорошо известно, также позволяют получить такой же результат. Ясно также, что преобразователь можно испотіьзовать для подачи к ИТ С волны любой иной формы или регулируемого постоянного напряжения. Рассмотрим вначале работу преобразователя в период р1. Если в течение этого периода один из выключателей Т1, Т2 и ТЗ замкнут, то остальные два разомкнуты. Для каждой пары смежных ячеек и конденсатора между ними это соответствует вышеописанным состояниям (в) и (г), когда конденсатор получает дополнительные отрицательный и затем положительный заряды с результирующим значением, равным в нормальных условиях нулю. Следует также отметить, что в то время, как смежные ячейки CL1 и CL2 находятся в состоянии (г), смежные ячейки. CL2 и CL3 находятся в состоянии (в) ( так что конденсатор С1 получает дополнительный положительный заряд от того же тока, который сообщает конденсатору С2 дополнительный отрицательный заряд. Фиг. 3 также дает пример, показывающий, как МП работает в периоды срабатывания р1, р2 и т.д., в течение которых периоды проводимости выключателей Т1, Т2, ТЗ становятся короче, а затем длиннее, пока они не превзойдут одну треть периода, вследствие чего произойдет их взаимное перекрытие. Линия VI показывает значение напряжения, которое в идеальном случае было бы подано на ИТ, в частности, в случае, если емкость конденсаторов была бы такова, что упомянутые дополнительные заряды незначительно влияли на напряжения на их выходах. Напряжение VI представлено в долях напряжения VE источника напряжения SE, отсчитываемого относительно отрицательного вывода SE. Легко видеть, что напряжениє VI содержит как основную составляющую на частоте модулирующей волны, так и низкоамплитудные гармоники частот выше частоты прерывателя, которые нетрудно удалить фильтром низких частот. Так 5 10 15 20 25 30 35 40 8 как ток изменяется, его интегрирование произвольным элементом индуктивности в составе ИТ приводит к тому, что МП подает в ИТ переменный ток синусоидальной формы с периодом, равным периоду основного источника напряжения Поскольку ток изменяется синусоидально, вышеупомянутые состояния (в) и (г) вызывают неодинаковые изменения заряда конденсаторов преобразователя, ибо в интервале времени между двумя состояниями ток успевает измениться. Этим обстоятельством можно пренебречь лишь при условии, что период срабатывания выключателей значительно превосходит частоту модулирующей волны Следует также ожидать, что подаваемый в ИТ переменный ток не будет строго синусоидальным, но будет иметь искажения несимметричного вида. Аналогично этому, ошибки уровней управляющих сигналов, или в генерируемыхгими сигналах, или любые различия в моментах переключения различных выключателей неизбежно обуславливают несовпадение временных интервалов замыкания выключателей за период срабатывания преобразователя, или вызывают временной сдвиг фаз замыкания выключателей, или же приводят к разбалансировке токов заряда и разряда конденсаторов. Поэтому в общем случае в МП описанного типа на практике нельзя обеспечить выполнение функциональных требований. К сожалению, повторяющаяся ошибка в добавляемом заряде приводит к ошибке (в ту или иную сторону) в заряде конденсатора и, таким образом, к ошибке в среднем значении напряжения на конденсаторе, повышая тем самым уровень искажений на рабочей частоте напряжения, подаваемого преобразователем к источнику тока. На фиг. 3 это явление проиллюстрировано кривой VI і , подобной кривой VI, с 45 тем отличием, что конденсатор С1 (фиг. 1), который предполагается заряжаемым до напряжения ниже нормального, предотвращает выдачу преобразователем импульсов VJ 1, vi2, vi3 постоянной амплиту50 ды, вместо которых преобразователь генерирует импульсы меньшей амплитуды, подобные vi Г (масштаб искажен для облегчения восприятия), делая это всякий раз, когда конденсатор С1 добавляет 55 собственное напряжение к подаваемому на ИТ С напряжению, и импульсы большей амплитуды, подобные vi2\ делая это в случаях, когда конденсатор С1 вычитает свое напряжение из подаваемого на ИТ напряжения, и, наконец, подобные vi3' им 9 26782 пульсы неизменяемой амплитуды, когда конденсатор С1 выключен из цепи, Таким образом, легко видеть, что это добавляет в сигнал VI' возмущающую составляющую на указанной частоте преобразователя. Такая возмущающая составляющая отсутствует, когда конденсаторы получают номинальный заряд. Обычно появление такой составляющей вредно. Однако, и прежде всего, выключатели оказываются под напряжением, которое по существу уже не равно разности номинальных напряжений на смежных конденсаторах, т.е. под напряжением источника напряжения, деленным на количество ступеней преобразователя. Это опасно для выключателей. Конечно, как было отмечено, ошибки в зарядах конденсаторов склонны к спонтанному поглощению. Однако оно требует времени. Кроме того, этот спонтанный процесс протекает с участием ИТ. Поэтому он невозможен без тока от ИТ и, во всяком случае, происходит медленнее, если протекающий через ИТ ток мал. Таким образом, в многоступенчатом преобразователе описанного типа из-за несовершенства средств управления выключателями возникают ошибки в заряде конденсаторов и тем самым повышается уровень искажений напряжения, подаваемого к источнику тока, что не позволяет получать высокие эксплуатационные характеристики. В основу изобретения положена задача создать такой МП, который бы обеспечивал постоянство уровня напряжения, подаваемого к источнику тока, что позволит получить высокие эксплуатационные характеристики. С учетом указанных выше данных corласно изобретению предложен МП, в котором поддержание номинального среднего значения заряда на каждом конденсаторе происходит лучше. Согласно изобретению МП содержит средства измерения разности между измеренным средним значением напряжения на каждом конденсаторе и его номинальным значением и дополнительные средства управления, изменяющие продолжительность указанного первого состояния проводимости ячейки, связанной с указанным конденсатором так, что это приводит к уменьшению измеренной разности. В воплощении изобретения каждое из указанных средств управления включает средства для измерения напряжения источника напряжения, амплитуды модуляции, определяющей волну напряжения, по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 даваемую к указанному ИТ, порядковый номер ступени и количество ступеней, используемых для определения последовательности номинальных значений напряжения, которые должны быть на каждом конденсаторе в течение периода срабатывания, причем указанную разность измеряют компаратором, вычитающим указанное измеренное среднее значение напряжения на каждом конденсаторе из указанного номинального значения напряжения на конденсаторах. В первом воплощении изобретения указанные средства измерения напряжения на каждом из конденсаторов включают цепь измерения напряжения на двух выводах конденсатора. В другом варианте указанные средства .измерения напряжения на каждом из конденсаторов включают цепь измерения напряжения между двумя выводами выключателя в каждой ячейке. В следующем варианте указанные средства измерения напряжения на каждом из конденсаторов включают цепь измерения напряжения между выводами ИТ. Каждое из указанных дополнительных средств управления предпочтительно получает в дополнение к указанному разностному сигналу значение тока 1 от указанного ИТ и константу, выражающую емкость конденсатора, связанного с этим средством, и вычисляет соответствующее изменение длительности указанного первого состояния проводимости ячейки, связанной с конденсатором; при этом изменение таково, что оно создает в конденсаторе заряд, компенсирующий указанную разность зарядов. Кроме того, каждое из указанных дополнительных средств управления предпочтительно получает также сигнал модуляции и изменяет продолжительность первого состояния проводимости соответствующей ячейки таким образом, что при совокупном аналогичном действии всех дополнительных средств управления на указанный ИТ поступает среднее значение напряжения, модулированное указанным сигналом модуляции. В дополнение к этому каждое из указанных дополнительных средств управления предпочтительно получает от смежного дополнительного средства управления сигнал изменения, сформированный в нем и определяющий изменение длительности первого состояния проводимости, производимое смежным дополнительным средством управления в связанной с ним ячейке, так что рассматриваемое допол 11 26782 нительное средство управления соответственно изменяет длительность первого состояния проводимости связанной с ним ячейки таким образом, что это компенсирует в конденсаторе этой ячейки влияние указанного изменения, произведенного в смежной ячейке. Различные (конкретные) цели и существенные признаки изобретения более ясно изложены в нижеследующем описании примера его воплощения, который не ограничивает объем прав, со ссылками на прилагаемые чертежи, где изображены на: фиг. 1 (описанной выше) - принципиальная схема известного многоступенчатого преобразователя (МП); фиг. 2 (описанной выше) - принципиальная схема двух смежных ступеней МП с фиг. 1; фиг. 3 (описанной выше) - формы импульсов напряжений, иллюстрирующие функционирование МП с фигур 1 и 2 для случая, когда МП имеет 3 ступени; фиг. 4 - принципиальная схема средств управления для МП показанного на фиг. 1, 2 и 3 типа, скомпонованных так, чтобы сделать возможным воплощение изобретения; фиг. 5 - кривые, показывающие реализацию изобретения в конфигурации согласно фиг. 4, и относящиеся к такой произвольной ячейке МП, которая показана на фиг. 2; фиг. 6 - принципиальная схема средства измерения напряжения на конденсаторе, которую можно использовать в схеме с фиг. 4; фиг. 7 - принципиальная схема части показанного на фиг. 4 устройства, соответствующая случаю, когда среднее значение напряжения на каждом из конденсаторов определяют по напряжению между выводами каждого из выключателей в разомкнутом положении. Из элементов фиг. 1 на фиг. 4 показаны только конденсаторы С1, С2..., Сп. Согласно изобретению каждый из них связан с соответствующими средствами измерения VM01, VMO2..., VMOn для измерения среднего значения напряжения. Для этого каждое средство измерения среднего значения напряжения подсоединено к выводам соответствующего конденсатора и вырабатывает оценочные сигналы VO1, VO2..., VOn, представляющие средние значения напряжения на таких выводах. Согласно изобретению каждый из этих конденсаторов связан также с соответствующими средствами измерения разности VE1, VE2..., VEn, измеряющей, если она имеется, разность, которая может возникнуть между получаемым от соответствующего средства измерения среднего зна 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 12 чения напряжения и номинальным средним значением напряжения на конденсаторе. Средство измерения разности само вычисляет номинальное среднее значение напряжения на конденсаторе как долю 1/п напряжения VE источника напряжения SE (п - количество ступеней в преобразователе), умноженную на ранг R ступени. Итак, средство измерения разности получает значение VE, постоянные же для данного преобразователя величины R и п введены в каждую цепь схемно. Средство измерения разности формирует из этих величин номинальное среднее значение напряжение заряда VExR/n и сравнивает его с измеренным средним значением напряжением заряда, чтобы выдать разностный сигнал VEC1, VEC2..., VECn, представляющий разность между этими двумя напряжениями. Разностный сигнал воздействует на дополнительные средства управления, входящие в состав управляющих модулей МСС1, МСС2..., МССп. Эти модули срабатывают в ответ на сигналы запуска sd1, sd2..., sdn, поступающие к ним от генератора импульсов ВТ сдвинутыми один относительно другого в таком каждом периоде, как pi (фиг. 3), так что управление переключающими ячейками преобразователя также происходит со сдвигом. Главной функцией каждого из управляющих модулей служит выработка в течение каждого периода управляющего импульса, номинальная длительность которого определяется величиной М сигнала модуляции. Каждое из указанных дополнительных средств управления в управляющих модулях МСС1, МСС2..., МССп изменяет также длительность импульса в функциональной зависимости от разностного сигнала VEC1, VEC2..., VECn и тока І от ИТ. Каждое из указанных дополнительных средств в управляющих модулях МСС1, МСС2..., МССп предпочтительно изменяет, в конце концов, длительность импульса в функциональной зависимости от изменений его собственного управляющего импульса в смежном управляющем модуле, поступивших в него в виде сигнала изменения SM1, SM2..., SM3, генерируемого каждым управляющим модулем МСС1, МСС2..., МССп. В примере на фиг. 4 сигнал SM1 вырабатывает управляющий модуль МСС2, сигнал SM2 - (не показанный) модуль МССЗ. Сигнал SMn для управляющего модуля МССп упомянут ради единообразия, но на самом деле он не существует, поскольку нет модуля МССп-М. Результирующие сигналы СТ1, 13 26782 CT2..., СТЗ управляют состояниями выключателей в соответствующих переключающих ячейках CL1, CL2...S CLn. Более точно, разностный сигнал удлиняет (или укорачивает) продолжительность состояния " 1 " соответствующего выключателя Т1, Т2..., Тп (см. фиг. 1). Такое удлинение зависит от разности подлежащих коррекции зарядов, тока I через ИТ, измеренного включенным последовательно с ИТ датчиком тока обычного типа, и емкости конденсатора, которая, будучи константой, задана схемно в управляющем модуле. Оно также зависит от удлинения смежного управляющего импульса, ибо "конденсатор С1 - как объяснено выше получает дополнительный положительный заряд, вносимый тем же током, который вносит дополнительный отрицательный заряд в конденсатор С2". Так, например, увеличение длительности управляющего импульса СТ2, устанавливающего выключатель Т2 в проводящее состояние и заряжающего конденсатор С2 отрицательно, добавляет нежелательный положительный заряд конденсатору С1. Следовательно, сигнал SM1 об этом дополнительном удлинении поступает в управляющий модуль МСС1 и используется для коррекции управляющего сигнала СТ1 так, что вышеупомянутый нежелательный дополнительный положительный заряд корректируется. Естественно, что направление такой пошаговой коррекции будет противоположным, если влияние изменения заряда одного конденсатора на заряд другого будет обратным. * На фиг. 5 представлены два примера работы пары таких смежных ячеек, как ячейки на фиг. 2, при направлениях тока, указанных на фиг. 2, и показаны заряд и разряд конденсатора Ск током через него и приложенным к нему напряжением, представленными кривыми Ik и Vck. Подобным образом на фиг. 5 показана работа выключателей Тк и Тк+1 в ячейках CLk и CLk+1. В течение периода рс1 работы преобразователя нормальные замыкающие выключатели Тк и Тк+1 импульсы не перекрываясь появляются один за другим. Как пояснено выше, импульс Тк создает импульс тока Id, который добавляет отрицательный заряд конденсатору Ск, т.е. разряжает его. Затем импульс Тк+1 создает импульс тока le, добавляющий положительный заряд, т.е. заряжающий конденсатор. Вначале равный ес1 уровень нап 5 10 15 20 25 30 35 • 40 45 50 55 14 ряжения Vck за время действия импульса Id падает и затем за время действия импульса le вновь возрастает, возвращаясь к прежнему значению ес1. Изменение номинальной длительности импульса Тк показано как удлинение импульса первым itk1 и затем - вторым itk2 корректирующим интервалом. Поскольку корректирующий интервал itk1 короче номинального интервала между импульсами Тк и Тк+1, это приводит к увеличению длительности разряда C'cki конденсатора Ск, необходимой для коррекции измеренной разности, которая предположительно обусловлена его избыточным зарядом. В итоге происходит увеличение периода разряда и связанное с этим уменьшение конечного напряжения на конденсаторе Ск, которое становится равным ес1, что меньше ес2 (на фиг. 3 ес1>ес2 - прим. переводчика). Если коррекция простирается на второй интервал коррекции itk2 до такой степени, что удлинившийся импульс Тк по меньшей мере частично перекрывает импульс Тк+1, то период разряда длится вплоть до начала нормального заряда Тк+1. Поскольку теперь оба выключателя одновременно замкнуты, процесс заряда конденсатора Ск сокращается на величину Сск2 от начала импульса Тк+1 до окончания удлиненного импульса Тк. В итоге напряжение на конденсаторе Ск достигнет значения есЗ, что меньше ес2. Таким образом, как увеличение длительности разряда, так и уменьшение длительности заряда приводят к уменьшению избыточного заряда конденсатора Ск. Естественно, приведенные примеры служат лишь иллюстрацией. Приведенные коррекции очень велики в сравнении с номинальной длительностью импульсов выключателей, чего не может быть на практике. Однако они ясно показывают, что происходит в преобразователе во время коррекции разности зарядов, когда окончание нормального импульса Тк ячейки CLk близко к началу нормального импульса Тк+1 последующей ячейки для случаев наличия или отсутствия перекрытия нормального импульса Тк+1. Эффективность коррекции была показана в обоих случаях. На фиг. 5 для периода рс2 показан также процесс коррекции избыточного заряда конденсатора Ск в случае, когда происходит частичное перекрытие нормальных импульсов Тк и Тк+1. Подобно рассмотренной выше паре itk2/Cck2 тре 15 26782 буемую коррекцию осуществляет пара "удлиняющее КкЗ/укорачивающее СскЗ". Легко убедиться, что при недостаточности среднего заряда конденсатора Ск обратная коррекция уменьшает номинальную длительность импульса Тк и увеличивает заряд конденсатора Ск. В другом варианте рассматриваемая разность зарядов может быть скорректирована центральной управляющей схемой, реализующей функции всех управляющих модулей МСС1, МСС2..., МССп, или схемой, содержащей все такие управляющие модули вместе со взаимосвязями и межмодульными средствами координации, что позволяет вычислять начальные коррекции для одной или более ступеней преобразователя и соответствующие последующие коррекции. В простом воплощении такая схема поддерживает рабочую скважность, например для первой переключающей ступени, и корректирует любую разность, обнаруженную из-за изменения скважности в других ступенях, как это описано выше. В равной мере возможно поддерживать рабочую скважность в последней ступени. Специалисту в этой области ясно, что в таких условиях при выполнении общей коррекции во всех ступенях, кроме одной, есть возможность, используя описанный выше процесс, так изменить последнюю команду, что все корректирующие воздействия не повлияют на ИТ, при этом прилагаемое к ИТ напряжение останется постоянным и лишь количество энергии, отбираемое от источника напряжения, изменится в сторону увеличения или уменьшения, причем эта энергия будет перераспределена между различными ступенями посредством вышеописанного "механизма" коррекции. Модулируя тем же путем заряд конденсатора только п-1-й ступени, можно изменять выходное напряжение преобразователя; затем вышеописанный "механизм" коррекции обеспечивает соответствующие изменения зарядов конденсаторов ступеней п-2..., 2,1. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Таким образом, вышеописанная схема позволяет модулировать длительность состояния проводимости выключателей Тк так, что среднее напряжение на каждом конденсаторе Ск всегда имеет значение, 55 как можно более близкое к номинально* му. Как было указано, номинальное напряжение заряда соответствует доле напряжения VE источника напряжения (cf на 16 фиг. 1), зависящей от порядкового номера к данной ступени. Следовательно, измерение среднего значения напряжения на конденсаторе происходит так, как описано выше, средствами измерения VMO1, VMO2..., VMOn, т.е. вообще говоря VMOk. Основываясь на вышесказанном и обращаясь к фиг. 6, можно видеть, что в одном воплощении схема измерения образована делителем напряжения ptk1-ptk2, подсоединенным к конденсатору Ск и подающим определенную часть напряжения на конденсаторе в аналого-цифровой преобразователь ADC, который при поступлении каждого импульса fkn выдает цифровое значение напряжения в усредняющую схему SCk, выход которой считывают запускаемой импульсом gk стробирующей схемой PVk. Преимуществом является то, что сигналы fk и gk вырабатывает генератор импульсов ВТ (фиг. А) и что их положение внутри периода срабатывания преобразователя таково, что после m измерений напряжения за указанный период и вычисления среднего значения результатов этих измерений это среднее значение один раз за указанный период появляется на выходе VOk схемы SCk в момент, выбранный управляющими модулями ММС1, ММС2..., ММСп для определения изменения продолжительности соответствующего проводящего состояния (упомянутого выше выключателя Тк) соответствующей ячейки (см. фиг. 4). Разумеется, 'средний заряд конденсатора Ск может быть измерен другими средствами. В первом из показанных на фиг. 7 вариантов вместо измерения напряжения на конденсаторе Ск измеряют напряжение между выводами выключателей каждой ячейки, чтобы путем вычитания шаг за шагом определить среднее значение напряжения на каждом из конденсаторов МП. На фиг. 7 показан один из выключателей Тк ТП из фиг. 1, к которому подключена схема V)k измерения напряжения. Можно использовать схему измерения напряжения, показанную на фиг. 6 с изменениями, сделанными специалистом в данной области, она выдает представляющий напряжение между выводами выключателя сигнал Vk схеме вычисления СС в тот момент, когда эта схема получает сигнал VCk, управляющий выключателем Тк, что позволяет схеме вычисления учитывать только значения, поступающие от схемы измерения Vlk в течение периода разомкнутости выключателя. Схема вычисления 17 18 26782 получает напряжение VE непосредственно, фиг. З в течение такого каждого периода, однако это напряжение может быть полукак р1, следит за выходными присущими чено схемой с необходимыми упрощениякаждому из конденсаторов уровнями vi1, ми, подобной изображенной на фиг. 6; она vi2, vi3 Специалисту в данной области выполняет вычитание, дающее сигналы понятно, на основе чего можно сформиVO1, VO2..., VOn, указанные на фиг. 4. ровать сигналы VO1, VO2..., VOn, предсВ другом варианте, который легко тавляющие измерения среднего заряда построить на основе фиг. 3, измеренная каждого из конденсаторов МП. амплитуда поступающих к ИТ импульсов I представляет напряжение на генерирую- 10 Приведенные описания, естественно, щем их конденсаторе. Одна подобная представляют собой примеры, не ограниизображенной на фиг. 6 схема, присоечивающие объем изобретения, а числодиненная к выводам ИТ С, и измеряющая вые значения, в частности, могут быть напряжение в различных точках кривой VI иными при других применениях. 15 CU CL2 VE SE А Ф фиг. 1 Фиг. 2 CL1 26782 ї pi ї p2 рЗ ї ї і і і ' (1 і і П г • ~ П і 1 П" тэ JULJJl П.II Л П "1 П ПІ Г "її ТІ Т2 г — 1 ґз ' О * n ППІ 1 VE 2/3VE V! 1/3VE О VE y 2/3 VE 1/3VE О ^ІЇІЗ' vif Tl JL 0 . „Пt -it и f П Пu 1 ill Фиг. 3 U 26782 СРЕДСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ СРЕДСТВО СРАВНЕНИЯ С НОМИНАЛЬНЫМ СРЕДНИМ ЗНАЧЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЕМ Управляющие VE ~\ модули до ^у ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ты Ск СскЗ-j Сск2 reel есь L "T^ec3 І ,,, ес2 ЧГскЗ Фиг. 5 26782 ptk 1 VMOk Фи, б 1 Ґ Vk C СХЕМА ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ -VIk Vk cc СХЕМА ВЫЧИСЛЕНИЯ і VOn \ \ V02 V01 Фиг. 7 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор О.Обручар Замовлення 529 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл , 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м Ужгород, вул Гагаріна, 101