Пристрій для перетворення змінної напруги промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти

Пристрій для перетворення змінної напруги промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти, що містить під'єднаний до мережі живлення промислової частоти силовий випрямляч з середньою точкою, на виході якого знаходиться конденсатор та, включений паралельно конденсатору, перетворювач, на керуючий вхід якого надходить прямий сигнал підвищеної частоти, а вихід 3 лючовій повномостовій (full bridge) схемі (Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом для электронной аппаратуры. Учеб. пособие / В.В. Пилинский. - Киев: КПИ, 1985. - 104 с.). Спільним недоліком цих пристроїв - аналогів є зниження надійності пристрою з тієї причини, що напруга однополярного силового випрямляча безпосередньо підключена до силових переключаючих ключів перетворювача і, при роботі в динамічному режимі, напруга між електродами цих ключів може перевищувати напругу однополярного силового випрямляча майже в два рази. В результаті може відбутися електричне пошкодження напівпровідникових переходів ключів, та, як результат, вихід пристрою з ладу. За прототип корисної моделі, що пропонується, прийнятий пристрій для перетворення змінної напруги промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти, що містить під'єднаний до мережі живлення промислової частоти силовий випрямляч з середньою точкою, на виході якого знаходиться конденсатор та, включений паралельно конденсатору, перетворювач, керуючий вхід якого підключений до блока підвищеної частоти, а вихід підключений до первинної обмотки вихідного трансформатора, вторинна обмотка якого є виходом пристрою (Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом / А.А. Бас, В.П. Миловзоров, А.К. Мусолин. - М.: Радио и связь, 1987. - 160 с.: ил.) При включенні пристрою для перетворення змінної напруги промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти до мережі живлення змінна напруга випрямляється силовим випрямлячем та заряджає конденсатор. Перетворювач, згідно з сигналами блока підвищеної частоти, створює в первинній обмотці вихідного трансформатора пульсуючий струм, який перетворюється вихідним трансформатором в змінну напругу підвищеної частоти. Недоліками цього пристрою є, по-перше, зниження надійності пристрою з тієї причини, що напруга однополярного силового випрямляча безпосередньо підключена до силових переключаючих ключів перетворювача і, при роботі в динамічному режимі, напруга між електродами цих ключів може перевищувати напругу однополярного силового випрямляча майже в два рази. В результаті може відбутися електричне пошкодження напівпровідникових переходів ключів, та, як результат, вихід пристрою з ладу. В основу корисної моделі, що пропонується, поставлена задача підвищення надійності роботи пристрою. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пристрій для перетворення змінної напруги промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти, що містить під'єднаний до мережі живлення промислової частоти силовий випрямляч з середньою точкою, на виході якого знаходиться конденсатор та, включений паралельно конденсатору, перетворювач, на керуючий вхід якого надходить прямий сигнал підвищеної частоти, а вихід підключений до первинної обмотки ви 63087 4 хідного трансформатора, вторинна обмотка якого є виходом пристрою, згідно з корисною моделлю, введені другий конденсатор, другий перетворювач, на керуючий вхід якого надходить інверсний сигнал підвищеної частоти та друга первинна обмотка вихідного трансформатора, причому другий конденсатор, що є абсолютно ідентичним першому конденсатору, підключений до виходу силового випрямляча послідовно з першим конденсатором, середня точка силового випрямляча підключена до спільної клеми обох конденсаторів, другий перетворювач включений паралельно другому конденсатору, а його вихід підключений до другої первинної обмотки силового трансформатора, яка включена у протифазі з першою первинною обмоткою. У корисній моделі, що пропонується процес перетворення змінної напруги промислової частоти в змінний струм підвищеної частоти реалізується в межах запропонованої схеми наступним чином. Вхідна напруга мережі живлення промислової частоти випрямляється силовим випрямлячем з середньою точкою та накопичується, в додатних напівперіодах вхідної напруги, першим конденсатором, а, в від'ємних напівперіодах вхідної напруги, другим конденсатором. Блок керування генерує імпульси керування, які періодично і по-черзі включають перетворювачі, що включені паралельно конденсаторам. В результаті, в першій первинній обмотці генеруються додатні напівперіоди підвищеної частоти, а в другій - від'ємні напівперіоди підвищеної частоти. Магнітні потоки, що створюються струмами в першій та другій первинних обмотках, додаються з урахуванням їх знака, в осерді трансформатора. Сумарний знакозмінний магнітний потік індукує напругу змінного струму у вторинній обмотці трансформатора, яка підключена до виходу пристрою. В запропонованій корисній моделі, підвищення надійності досягається за рахунок зменшення напруги на силових переключаючих ключах перетворювачів в два рази. В доповнення до вирішення задачі підвищення надійності, зустрічне включення первинних обмоток трансформатора спричиняє двостороннє намагнічування осердя трансформатора, що розширює діапазон змін величини індукції і дозволяє зменшити масу та габаритні розміри вихідного трансформатора. Зазначений вище технічний результат, який забезпечується в процесі роботи запропонованого варіанта пристрою для перетворення змінної напруги промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти, обумовлений ознаками, які відрізняють цей варіант за сумою ознак, від подібних пристроїв, описаних, згідно з відомим рівнем техніки, зокрема описаних у корисній моделі і як аналоги, і як прототип. Запропонований пристрій пояснюють наведені креслення, де: - на Фіг.1 зображена функціональна схема пристрою для перетворення змінної напруги промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти. - на Фіг.2 зображений приклад реалізації запропонованого пристрою для перетворення змін 5 ної напруги промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти. Згідно з корисною моделлю, функціональна схема Фіг.1, пристрій для перетворення змінної напруги промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти містить під'єднаний до мережі живлення промислової частоти 1 силовий випрямляч 2 з середньою точкою 3, на виході якого знаходяться два, з'єднані послідовно, конденсатори 4 та 5, спільна клема яких підключена до середньої точки 3 силового випрямляча. Паралельно кожному з конденсаторів 4 та 5 підключені два однотипові перетворювачі 6, 7, виходи яких підключені до двох первинних обмоток 8, 9 вихідного трансформатора 10, які включені протифазно, причому керуючі входи перетворювачів 6 та 7 підключені до прямого 11 та інверсного 12 виходів блока підвищеної частоти 13. Виходом пристрою є виводи вторинної обмотки 14 силового трансформатора 10. Приклад реалізації запропонованого пристрою для перетворення змінної напруги промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти показано на Фіг.2. Цей пристрій, який призначений для перетворення змінної напруги трифазової мережі промислової (50 Гц) частоти в змінну напругу частотою 27 кГц., містить, під'єднаний до трифазової мережі живлення промислової частоти (фази А, В, С), силовий випрямляч Д1-Д6 з середньою точкою, яка підключена до нульового проводу N трифазової мережі. На виході силового випрямляча Д1-Д6 знаходяться два, з'єднані послідовно, конденсатори С1 та С2, спільна клема яких підключена до нульового проводу N трифазової мережі живлення. Паралельно кожному з конденсаторів С1 та С2 підключені два однотипові одноімпульсні двоключові (2-switch forward) перетворювачі постійної напруги в змінну напруги Sf1 та Sf2, виходи яких підключені до двох первинних обмоток L1 та L2 силового трансформатора Тр, які в трансформаторі Тр включені протифазно. Керуючі входи перетворювачів Sf1 та Sf2 підключені до прямого та інверсного виходів блока підвищеної частоти Бк. Виходом пристрою є вторинна обмотка L3 силового трансформатора Тр. Опис роботи джерела, що заявляється. У корисній моделі, що пропонується, процес перетворення змінної напруги промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти відбува 63087 6 ється в межах заявленої схеми наступним чином. Змінна напруга промислової частоти 1 випрямляється силовим випрямлячем 2 та заряджає, з'єднані послідовно, конденсатори 4 та 5, спільна клема яких підключена до середньої точки 3 силового випрямляча. Два однотипові перетворювачі 6 та 7, які підключені паралельно конденсаторам 4 та 5, згідно з прямим та інверсним сигналами блока підвищеної частоти 13 визивають, періодично та по-черзі, появу пульсуючого струму в первинних обмотках 8 та 9, причому, так як обмотки 8 та 9 включені в протифазі, у вторинній обмотці 14 силового трансформатора 10 та виході пристрою формується змінна напруга з частотою, яка задається блоком підвищеної частоти 12. Опис роботи пристрою, що є прикладом реалізації заявлюваної корисної моделі. У пристрої, що є прикладом реалізації заявлюваної корисної моделі, відбувається перетворення змінної напруги трифазової промислової частоти в змінну напругу підвищеної частоти. Фазова напруга мережі живлення, фази А, В, С випрямляється силовим випрямлячем Д1-Д6 та заряджає, з'єднані послідовно, конденсатори С1 та С2, спільна клема яких підключена до нульового проводу N трифазової мережі. Два однотипові одноімпульсні двоключові (2-switch forward), SF1 та SF2, перетворювачі постійної напруги в змінну напругу, які підключені паралельно конденсаторам С1, С2, згідно з сигналами блока керування Бк, викликають періодично та по-черзі, появу пульсуючого струму в первинних обмотках L1 та L2, при цьому, так як обмотки L1 та L2 включені в протифазі, у вторинній обмотці L3 силового трансформатора Тр та виході пристрою формується змінна напруга з частотою, яка задається блоком підвищеної частоти Бк (в одному конкретному випадку f=27 кГц). Таким чином, введення другого конденсатора, другого перетворювача, другої первинної обмотки вихідного трансформатора, яка включена у протифазі з першою первинною обмоткою та використання прямого та інверсного сигналів для керування перетворювачами дає підвищення надійності пристрою через зменшення напруги живлення перетворювачів в два рази, що знижує ймовірність пробою ключів та дозволяє зменшити масу та габаритні розміри вихідного трансформатора. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 63087 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601