189141. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés és eljáráss vivőfrekvenciás rendszerű konvertálásra különösen egyenfeszültség váltakozó feszültséggé történő átalakítására
1 2 A találmány szerinti kapcsolási elrendezésnek az a lényege, hogy az egyik tekercs (7) középmegcsapolása (8) és az egyik tekercs (7) két kivezetéséhez csatlakozó vezérelhető kapcsolók (9, 10) közösített pontja (11) közé tároló elem (3) van kötve, továbbá a tároló elem (3) bemenetére tápáramforrás (1) egyik pólusa csatlakozik, amely tápáramforrás (1) másik pólusa vezérelhető kapcsolón (2) keresztül a lapjel képzőre (4) van kötve, amely alapjelképző (4) különbségképző (5) egyik bemenetére csatlakozik, amely különbségképző (5) másik bemenetére az egyik tekercs (7) középmegcsapolása (8) van kötve, míg a különbségképző (5) kimenete a vezérelhető kapcsolóhoz (2) csatlakozik. A találmány tárgya kapcsolási elrendezés vivőfrekvenciás rendszerű konvertálásra, különösen egyen feszültség váltakozó feszültséggé való átalakítására, amely kapcsolási elrendezésben egyenáramú tápáramforrás egy transzformátor egyik tekercsének középmegcsapolása és az egyik tekercs két kivezetésének vezérelhető kapcsolókon keresztül közösített pontja közé csatlakozik, továbbá a transzformátor másik tekercsének középmegcsapolása és a másik tekercs két kivezetésének vezérelhető kapcsolókon keresztül, közvetlenül vagy közvetve közösített pontja közé váltakozó áramú terhelés van kötve. A találmány tárgya további eljárás vivőfrekvenciás rendszerű konvertálásra, különösen egyenfeszültség váltakozó feszültséggé való átalakítására, amely eljárás során egy transzformátor két tekercsét a tekercs közepén megcsapoljuk, továbbá a tekercsek kivezetéseit, vagy a tekercsek kivezetéseit és a tekercsek közepére előnyösen szimmetrikus további megcsapolásokat vezérelhető kapcsolókon keresztül közvetlenül vagy közvetve tekercsenként közösítjük, majd a közösítési pontok és a középmegcsapolások közé egyik oldalon egyenáramú áramforrást, másik oldalon váltakozóáramú terhelő impedanciát kapcsolunk. Mint ismeretes a feszültségátalakítás problémája, különösen egyenfeszültségnek váltakozó feszültséggé történő átalakítása a műszaki élet igen sok területén vetődik fel már évtizedek óta, így a kialakult kapcsolási elrendezések szakember számára ismertek. Függetlenül attól, hogy az egyenfeszültség megszaggatása mechanikus vagy villamos úton történik, az ismert megoldások három csoportba sorolhatók. Az első csoportba tartozóknak tekinthetjük azokat, amelyek az egyenfeszültséget adott polaritással a kívánt váltakozó feszültség félperiódus idejének időtartamára kapcsolják a terhelő impedanciára, majd a következő félperiódusban az egyenfeszültség bekapcsolása az előbbivel ellentétes polaritással történik. A terhelő impedancia bemenő kapcsaira jutó jel szűrés nélkül gyakorlatilag négyszög jel, megfelelő szűrőkkel pedig a felharmonikus kiszűrés után gyakorlatilag szinuszos jel kapható. A második csoportba tartozóknak tekinthetjük az impulzus szélesség modulációs alkalmazó rendszereket, amelyekben az egyenfeszültség szaggatásával különböző szélességű impulzusok kaphatók, majd a felharmonikusok kiszűrése után marad az alapharmonikust jelentő szinuszos jel. 9 141, A harmadik csoportba a lépcsős feszültséget előállító rendszerek sorolhatók, amelyekben ugyancsak megfelelő szűréssel nyerhető a szinuszos alapharmonikus. Ez utóbbihoz sorolhatók azok a meg" oldások, amelyek az alapharmonikus lépcsős jelét az alapharmonikus frekvenciájánál nagyobb frekvenciájú négyszög vagy ettől eltérő jelekből ún, vivőfrekvenciás jelekből állítják elő. Jelenleg a harmadik csoportba sorolt rendszer 1 c tekinthető a legkorszerűbbnek, a technika mai állásának, tekintettel arra, hogy jelentős méret- és súlycsökkenést biztosít a többi megoldásokhoz képest. Ebbe a csoportba tartozó ismert megoldásoknak közös jellemzője az, hogy egyetlen transzformátora 15 van, amelynek a primer tekercs vagy a szekunder tekercse annyi megcsapolást alkalmaz, ahány jelből kívánják előállítani a váltakozó jel félperiódusát. Ilyen elrendezés található - példaként - a US-PS 3,838,333, az SU-PS 655. 046, az SU-PS 688.970 20 és az SU-PS 612.365 leírásokban. Hasonló, de lényegesén bonyolultabb az SU-PS 550.747, az SU-PS 512.547 és az US-PS 3,859,584 leírásokban közölt megoldás. Ilyen rendszerek találhatók az egynél több transzformátorral felépített SU-PS 25 535.693 és US-PS 3,716,777 leírásokban. Ezek az ismert - vivőfrekvenciát felhasználó - megoldásoknak a korábbi ismert megoldásokkal szembeni jelentős előnyeik mellett bizonyos hátrányos tulajdonságai is vannak. Az egyik ilyen hát- 30 rány az, hogy az alapjel felbontásával arányosan növekszik a transzformátoron alkalmazott megcsapolások száma, valamint az átkapcsolások száma. Ezzel együtt nő az egy impulzusra vonatkozó meredekségi követelmény is. Az átkapcsolások számá- 35 nak növekedésével egyre keskenyebb és egyre nagyobb amplitúdójú ún. tűimpulzusok lépnek fel, amelyek kiszűréséhez egyre nagyobb méretű szűrőkörök szükségesek. A szűrőkörök egyrészt drágítják a berendezést, növelik annak méreteit, másrészt 40 időállandójuk növelésével egyre jobban rontják az impulzusok meredekségét és ezzel a kapcsoló elemek, valamint az egész rendszer hatásfokát. Az ismert, vivőfrekvenciát felhasználó megoldások további hátránya az, hogy az impulzusok szá- 45 mának növelésével arányosan növekszik az egyenáramú áramforrással szemben támasztott követelmény (hullámosság, belső ellenállás stb.). A találmány célja a vivőfrekvencia alkalmazásának előnyeit megtartva az említett hátrányos tulaj- 50 donságok kiküszöbölése. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a transzformátor nagysága és súlya jelentős mértékben csökkenthető, ha olyan kapcsolást alkalmazunk, amelynél a transzformátort kizárólag a vivő- 55 frekvenciára méretezzük, továbbá a kívánt jel amplitúdóját nemcsak a transzformátor megcsapolásokkal, hanem a transzformátorra vezérelt kapcsolókon keresztül jutó egyenfeszültség amplitúdójával is változtatjuk. Ezzel elérhető az, hogy egyrészt 60 figyelmen kívül lehet hagyni a tápáramforrás felharmonikus tartalmát, azaz méretezése úgy végezhető, hogy a tápáramforrás minimális feszültségénél még biztosítható legyen a kimenő feszültség maximális amplitúdója, másrészt a transzformáto- 65 rcn nem szükséges annyi megcsapolást kapcsolgat-2
