Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ЭЛЕКТРОННАЯ СХЕМА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, В КОТОРОЙ ОНА ИСПОЛЬЗУЕТСЯ - Патент РФ 2138114
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ЭЛЕКТРОННАЯ СХЕМА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, В КОТОРОЙ ОНА ИСПОЛЬЗУЕТСЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ СХЕМА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, В КОТОРОЙ ОНА ИСПОЛЬЗУЕТСЯ

ЭЛЕКТРОННАЯ СХЕМА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, В КОТОРОЙ ОНА ИСПОЛЬЗУЕТСЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Многоуровневый преобразователь содержит конденсатор (С1, C2, ..., Сn) в каждой из своих ячеек. Конденсаторы номинально имеют напряжения заряда, пропорциональные их соответственным порядковым номерам в преобразователе. Преобразователь включает также средство (VМ01, VМ02, ..., VM0n) оценки среднего напряжения на клеммах каждого из конденсаторов (С1, С2, ..., Сn), средство (VЕ1, VE2, ..., VЕn) измерения любой разности, которая может появиться в отношении каждого из конденсаторов (С1, С2, ..., Сn) между полученным в результате оценки средним напряжением заряда и номинальным средним значением заряда конденсатора, и для обеспечения соответствующего сигнала разности (VEC1, VEC2, . .., VЕСn), а также средство управления коррекцией (ВТ, ЕС1, ЕС2, ..., ЕСn), принимающее упомянутые сигналы разности и вызывающее установление по меньшей мере одного временного соединения между двумя конденсаторами для коррекции этой разности. Техническим результатом является повышение точности поддержания напряжения. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2138114
Класс(ы) патента: H02M7/44, H02M7/48
Номер заявки: 96119989/09
Дата подачи заявки: 28.12.1995
Дата публикации: 20.09.1999
Заявитель(и): Гец Альстом Транспор, С.А. (FR)
Автор(ы): Жан-Поль Лявьевилль (FR); Хуан Гонзалес (FR)
Патентообладатель(и): Гец Альстом Транспор, С.А. (FR)
Описание изобретения: Изобретение касается электронных схем, предназначенных для преобразования электрической энергии, установок электропитания, в которых они используются.
На фиг. 1 в качестве примера показан преобразователь, описанный во французской заявке на патент FR2.679.715 A1. Он содержит между источником напряжения SE и источником тока C последовательность коммутирующих ячеек CL1, CL2..., CLn, каждая из которых имеет два выключателя Т1, Т'1, Т2, Т'2.. . , Тn, T'n. Один полюс каждого из двух выключателей образует часть пары расположенных выше по потоку полюсов, а другой полюс каждого выключателя образует часть пары расположенных ниже по потоку полюсов, причем пара находящихся ниже по потоку полюсов расположенной выше по потоку ячейки соединена с парой находящихся выше по потоку полюсов расположенной ниже по потоку ячейки. Пара находящихся выше по потоку полюсов первой ячейки CL1 подсоединена к источнику тока C, тогда как пара находящихся ниже по потоку полюсов последней ячейки CLn. соединена с упомянутым источником напряжения SE. Преобразователь содержит также конденсаторы C1, C2,..., Cn для каждой ячейки, причем конденсатор последней ячейки можно опускать, когда упомянутый источник напряжения SE подходит для выполнения той же роли. Каждый конденсатор подсоединен между двумя полюсами, составляющими пару находящихся ниже по потоку полюсов ячейки. Преобразователь дополнительно имеет средство управления (не показанное), управляющее нормальной работой преобразователя и действующее на выключатели последующей ячейки таким образом, что два выключателя любой одной ячейки всегда находятся в соответственных противоположных состояниях электропроводности (представленных линиями управления типа lc1). Под действием сигнала управления, подаваемого упомянутым средством управления, один из двух выключателей в данной ячейке последовательно находится в первом состоянии электропроводности, а затем во втором состоянии электропроводности во время циклически повторяющихся периодов работы преобразователя. Под действием сигналов управления ячейкой, которые идентичны, но смещены по времени на часть упомянутого периода работы преобразователя, выключатели последующих ячеек функционируют таким же образом, но со сдвигом во времени на упомянутую часть периода.
Упомянутая часть периода предпочтительно равна обратной величине n ячеек, то есть 2π/n, которая оптимальна в отношении вырабатываемых на выходе гармоник и которая дает возможность напряжениям, создаваемым на конденсаторах преобразователя, уравновешиваться естественным образом. Однако возможно также некоторое другое смещение.
В таком преобразователе следующие друг за другом конденсаторы C1, C2..., Сn имеют соответственно увеличивающиеся средние напряжения заряда, причем среднее напряжение заряда конденсатора, связанного с каждой упомянутой ячейкой, равно произведению напряжения SE, получаемого от упомянутого источника напряжения, на обратную величину количества ячеек в преобразователе и умноженному на порядковый номер ячейки, то есть VE/3, 2VE/3, VE, когда n = 3, то есть когда в преобразователе имеются только три ячейки.
Вышеописанное справедливо для других значений при условии, что n не менее двух.
Для обозначения преобразователя, который удовлетворяет вышеприведенному описанию, использован термин "многоуровневый преобразователь".
Целью настоящего изобретения является создание такого многоуровневого преобразователя, в котором заряд на каждом конденсаторе оставался бы таким же, как в вышеприведенной заявке Франции, несмотря на неизбежные отклонения от номинальных эксплуатационных условий.
Чтобы можно было легко проверить, каким образом заряд должен номинально меняться на одном из конденсаторов описанного выше многоуровневого преобразователя, на фиг. 2 показана произвольно выключающаяся ячейка CLk вместе с ее выключателями Тk и Т'k, конденсатором Ck, связанным с ячейкой, а также последующая ячейка CLk+1 и ее выключатели Тk+1 и Т'k+1.
При наличии соединения между выключателями в каждой ячейке Тk и Т'k или Тk+1 и Т'k+1 группа из двух соседних ячеек CLk и CLk+1 имеет четыре состояния:
a) первое состояние, когда выключатели Тk и Тk+1 не проводят электрический ток, так что заряд на конденсаторе Сk не изменяется;
b) второе состояние, когда оба выключателя Тk и Тk+1 проводят электрический ток, поэтому напряжение заряда на конденсаторе Ck также не изменяется, поскольку при таких обстоятельствах выключатели Т'k и Т'k+1 не проводят электрический ток;
c) третье состояние, когда выключатель Тk проводит ток, а выключатель Тk+1 не проводит ток, и в этом случае источник тока C вызывает прохождение тока Ik, который равен величине 1 через выключатель Тk, тогда как ток I'k, проходящий через выключатель Т'k, равен нулю. В этом случае выключатель Тk+1 обеспечивает нулевой ток Ik+1, тогда как ток I'k+1 оказывается равным 1, поэтому проходящий через конденсатор Ck ток I'ck равен величине 1;
d) четвертое состояние, когда выключатель Тk не проводит ток, а выключатель Тk+1 проводит, поэтому источник тока C обеспечивает через выключатель Т'k ток Т'k+1, равный величине 1, тогда как ток IK через выключатель Тk равен нулю. Состояние Тk+1 обеспечивает ток Ik+1, равный величине 1, тогда как ток I'k+1 равен нулю, поэтому проходящий через конденсатор Ck ток Ick равен 1.
В вышеописанных третьем и четвертом состояниях токи I'ck = I'k+1 и Ick = Ik+1 создают на конденсаторе Ck дополнительный заряд противоположных знаков. В первой упомянутой ситуации создается отрицательный заряд, а во второй - положительный. Токи, соответствующие этим двум состояниям, обеспечивает источник тока. Если источник тока обеспечивает совершенно точный постоянный ток, а все другое остается одинаковым, то токи, создаваемые источником тока во втором этапе c) и d), оказываются одинаковыми и идут в противоположных направлениях все время на всем протяжении периодов электропроводности Тk и Тk+1 (которые номинально равны, но смещены во времени, как упоминалось выше). Это означает, что заряд на конденсаторе Ck изменяется в положительную сторону, а затем в отрицательную сторону на равные величины, поэтому он не изменяется в течение одного периода работы преобразователя.
Токи Ick и Ick определяются напряжением источника напряжения, током источника тока и напряжением заряда Vck на конденсаторе Ck. В общем случае ток, проходящий через источник тока, когда полное сопротивление источника тока не обеспечено, зависит от напряжения на его клеммах и, таким образом, от напряжений Vck на конденсаторах. Например, если по какой-то причине напряжение заряда Vck оказывается выше его номинального значения VExk/h, то это приведет к тому, что разрядный ток I'ck будет иметь тенденцию оказаться ниже номинального значения, стремясь тем самым возвратить заряд на конденсаторе Ck к значению, которое он должен иметь. Это объясняет то, что многоуровневый преобразователь работает стабильно и может содержать изменения амплитуды в любом направлении как на источнике напряжения, так и на источнике тока. Ниже поясняется, что это, тем не менее, приводит к появлению проблем в динамике.
На фиг. 3 показан пример работы представленного на фиг. 1 и 2 многоуровневого преобразователя для случая, когда n = 3. Для подачи на источник тока переменного напряжения с синусоидальной модуляцией, то есть во время последовательных периодов р1, р2, p3 работы преобразователя (линия t) применяется управление типа широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Выключатели Т1, Т2 и Т3 последовательно оказываются электропроводными в течение временных интервалов, которые изменяются в соответствии с волной, предназначенной модуляции выходного напряжения, называемой ниже "модулирующей" волной. В каждое мгновение соответствующие выключатели Т'1, Т'2 и Т'3 оказываются в противоположных положениях.
Для получения такого же результата можно, естественно, использовать другие режимы модуляции работы выключателей. Ясно также, что преобразователь может также служить для подачи на источник тока C какой-либо другой формы волны или регулируемого напряжения постоянного тока.
Вначале рассмотрим период р1 работы преобразователя. Во время этого периода, в то время как любой один из выключателей Т1, Т2 и Т3 проводит ток, другие два не проводят. Для каждой группы из двух ячеек и конденсатора между ними это соответствует вышеописанным состояниям c) и d), при которых конденсатор принимает дополнительный отрицательный и положительный заряд, причем суммарное значение заряда номинально оказывается равным нулю. Следует также отметить, что когда соседние ячейки CL1 и CL2 находятся в состоянии d), соседние ячейки CL2 и CL3 находятся в состоянии с), так что конденсатор C1 принимает дополнительный положительный заряд от того же тока, который обеспечивает дополнительный отрицательный заряд конденсатору C2.
На фиг. 3 показано также в качестве примера, каким образом многоуровневый преобразователь работает во время периодов р2, р3 и так далее, в течение которых периоды электропроводности выключателей Т1, Т2, Т3 становятся короче, а затем становятся длиннее, пока не превысят третью часть периода. В этом случае они перекрываются. Линия V1 иллюстрирует напряжение, которое в идеальном случае должно подаваться на источник тока, в частности, если емкостное сопротивление конденсаторов было бы таким, чтобы рассматриваемый дополнительный заряд существенно не изменял напряжение на их клеммах. Напряжение VI выражается в частях напряжения VE от источника напряжения SE, принимая отрицательный полюс источника напряжения SE в качестве опорного напряжения. Можно показать, что это напряжение VI содержит большую основную гармонику на частоте модулирующей волны, а также гармоники с более низкими амплитудами на более высоких частотах, чем частота прерывателя, которые легко устраняются фильтром нижних частот.
Поскольку ток изменяется по синусоидальному закону, вышеупомянутые состояния с) и d) не обеспечивают передачу равных дополнительных количеств заряда конденсаторам преобразователя, так как между двумя вышеупомянутыми состояниями будет время для изменения тока. Такое изменение оказывается пренебрежимо малым только в том случае, если рабочий период выключателей значительно больше частоты модулирующей волны.
Следует ожидать, что подаваемый на источник тока переменный ток не будет точно синусоидальным, а будет искажен несимметрично. Таким же образом погрешности в уровнях управляющих сигналов или в сигналах, которые они вырабатывают, или фактически различия в моментах времени переключения различных используемых выключателей неизбежно вызывают неравные длительности электропроводностей выключателей во время работы преобразователя, или сдвигают этапы электропроводности выключателей во времени, или разбалансируют токи заряда и разряда конденсаторов. Следовательно, в общем случае практически невозможно с помощью многоуровневого преобразователя описанного типа гарантировать, что на самом деле будут удовлетворяться описанные вначале нормальные условия эксплуатации. К сожалению, постоянная погрешность в дополнительном заряде ведет к погрешности в одном направлении или в другом при заряде конденсатора и, таким образом, к погрешности в его среднем напряжении заряда, увеличивая тем самым искажение рабочей частоты напряжения преобразователя, подаваемого на источник тока.
Это действие иллюстрирует графики VI' на фиг. 3, которые аналогичны графикам VI, за исключением того, что конденсатор C1 (фиг. 1), который предполагается заряженным до напряжения, имеющего величину меньше его номинального напряжения заряда, предотвращает подачу на преобразователь импульсов vi1, vi'2, vi3 постоянной амплитуды, а вместо этого обеспечивает подачу таких импульсов, как vi1, которые имеют меньшую амплитуду (масштаб увеличен для того, чтобы сделать график более четким), всякий раз, когда конденсатор C1 подает свое собственное напряжение заряда на источник тока C, и такие импульсы, как vi2 большей амплитуды, всякий раз, когда конденсатор C1 вычитает свое собственное напряжение из напряжения, подаваемого на источник тока C, и, наконец, также такие импульсы, как vi3' неизменной амплитуды всякий раз, когда конденсатор отключен от схемы. Таким образом, легко можно видеть, что это вносит в сигнал VI' искажающую составляющую на упомянутой частоте работы преобразователя.
Такая искажающая составляющая отсутствует, когда конденсаторы заряжаются до соответствующих номинальных напряжений. Когда такая составляющая появляется, она обычно оказывается вредной.
Однако напряжения, воздействию которых подвергаются выключатель, больше оказываются по существу не равными разности между номинальными напряжениями заряда двух соседних конденсаторов, то есть напряжению источника напряжения, деленному на количество каскадов в преобразователе. Это может привести к повреждению выключателей.
Естественно, как упоминалось выше, погрешности заряда на конденсаторах стремятся самопроизвольно реабсорбироваться, но этот процесс занимает время.
Кроме того, осуществляется самопроизвольный процесс и через источник тока. Следовательно, он не может действовать, когда источник тока не обеспечивает ток, и во всяком случае будет медленным всякий раз, когда через источник тока проходит маленький ток.
На основании вышеизложенного настоящее изобретение предлагает многоуровневый преобразователь, в котором средний заряд на каждом конденсаторе лучше поддерживать на номинальном значении.
Согласно изобретению это достигается тем, что многоуровневый преобразователь содержит средство для определения среднего напряжения на клеммах каждого конденсатора, средство для измерения любой разности на каждом из упомянутых конденсаторов между полученным в результате оценки средним напряжением заряда и номинальным средним напряжением заряда конденсатора и для выдачи соответствующего сигнала разности, и средство управления корректированием, принимающее упомянутые сигналы разности и управляющее по меньшей мере одним временным соединением между двумя конденсаторами для корректирования упомянутой разности.
В описываемом варианте осуществления изобретения средство управления корректированием содержит по одной корректирующей схеме на конденсатор в преобразователе, где каждая из схем принимает один из сигналов разности вместе с сигналом разблокирования, поступающим с генератора развертки, и в ответ выдает один из сигналов управления передачей заряда для управления соединением этого конденсатора с находящейся выше по потоку схемой его разряда и с находящейся ниже по потоку схемой его перезарядки.
Находящаяся выше по потоку схема включает конденсатор более низкого порядка, если имеется один.
Находящаяся ниже по потоку схема включает конденсатор более высокого порядка, если имеется один.
Наличие по меньшей мере одного из разностных сигналов вызывает цикл коррекции, в котором генератор развертки последовательно разблокирует схемы коррекции.
Эти разности преимущественно вызывают сигнал разности, только если они превышают заранее установленное пороговое значение.
Амплитуда одного из упомянутых сигналов разности характеризует величину разности и определяет длительность сигнала коррекции.
Упомянутый сигнал коррекции имеет заранее установленную постоянную длительность, соответствующую приращению коррекции.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает блок-схему известного многоуровневого преобразователя;
фиг. 2 изображает блок-схему группы из двух соседних каскадов в многоуровневом преобразователе;
фиг. 3 изображает диаграмму форм волны многоуровневого преобразователя для случая, когда он содержит три каскада, согласно изобретению;
фиг. 4 изображает электрическую схему средства управления многоуровневого преобразователя, согласно изобретению;
фиг. 5 изображает электрическую схему средства оценки напряжения заряда на конденсаторе, согласно изобретению;
На фиг. 4 показаны конденсаторы C1, C2,..., Cn преобразователя.
Каждый из этих конденсаторов соединен со схемой оценки VMO1, VMO2, ..., VMOn, предназначенной для оценки среднего напряжения заряда на каждом конденсаторе. Для этой цели каждая схема оценки подсоединена к двум клеммам соответствующего конденсатора. С нее поступает сигнал оценки VO1, VO2, ... VOn, представляющий среднее напряжение заряда, имеющeеся на клеммах конденсатора.
На фиг. 5 представлена схема оценки, которая в одном варианте осуществления состоит из полных сопротивлений ptk1 и ptk2, подсоединенных последовательно к клеммам конденсатора Ck. Часть определяемого на клеммах конденсатора напряжения подается на аналого-цифровой преобразователь, который действует при каждом импульсе fkn. Он подает цифровое значение напряжения на схему усреднения SCk, с которой производится считывание один раз за цикл работы преобразователя вентильной схемой PVk, запускаемой сигналом gk. Сигналы fk и gk вырабатываются генератором развертки ВТ (фиг. 4), а их положение в рабочем периоде преобразователя таково, что после m измерений напряжения в рабочем периоде преобразователя и после вычисления среднего значения результатов упомянутого измерения на выходе VOk схемы SCk обеспечивается значение наблюдаемого среднего напряжения заряда один раз за рабочий период преобразователя в момент, соответствующий определению возможных погрешностей в заряде конденсатора, как будет пояснено ниже.
Каждый из этих конденсаторов связан также со схемой измерения разности VЕ1, VE2, . . ., VEn, предназначенной для измерения любой разности, которая может иметь место между абсорбированным средним напряжением заряда, принимаемым с соответствующей схемы оценки, и номинальным средним напряжением заряда для конденсатора. Сама схема измерения разности расcчитывает номинальное среднее напряжение заряда конденсатора в виде части 1/n где n - количество каскадов в преобразователе напряжения VE источника напряжения SE, умноженной на порядковый номер R каскада. Таким образом, на схему поступают значения VE и R, тогда как значение n, которое является постоянным для преобразователя в целом и постоянно вмонтировано в каждую схему (значение R, которое является постоянным для каждого каскада, также может быть постоянным). Схема получает номинальное среднее значение заряда VExR/n и сравнивает его с полученным в результате оценки средним напряжением заряда для получения разностного сигнала VEC1, VEC2,..., VECn, представляющего разность между этими двумя напряжениями. Однако в этом варианте разностный сигнал может представлять собой простой логический сигнал (из двух двоичных разрядов), представляющий просто наличие разности и ее знака. Преимущественно и по причинам, объясняемым ниже, разностный сигнал вырабатывается только в том случае, если разность заряда конденсаторов превышает заранее установленное пороговое значение, и это пороговое значение является постоянно вмонтированным в схему измерения разности.
Показанное на фиг. 4 управляющее средство включает также управляющие модули MC1, MC2, ..., MCn. Эти управляющие модули работают по сигналу sd с генератора развертки ВТ во время каждого периода, типа периода р1 (фиг. 3), из которых здесь вырабатываются запускающие сигналы sd1, sd2,..., sdn. Эти сигналы взаимно смещаются на часть периода посредством блоков задержки R2... , Rn, управляя тем самым переключением ячеек преобразователя смещенным образом. Управляющие модули MC1, MC2, ..., MCn выдают во время каждого периода управляющий импульс, который фиксирует сигнал CT1, CT2,..., CTn на его действительный уровень в течение номинальной продолжительности. Последняя определяется значением VE напряжения источника напряжения и значением М сигнала модуляции.
Каждый из этих импульсов управления действительным уровнем подается непосредственно на один из выключателей Т'1, Т'2,..., T'n, чтобы сделать его непроводящим, и каждый импульс также подается на вентиль ИЛИ-НЕ pe1, ре2,... реn, который затем обеспечивает противоположный или "пассивный" уровень для перевода выключатели Т1, Т2, . . .Тn в проводящее состояние независимо от уровней на другом входе вентиля ИЛИ-НЕ. На фиг. 3 показаны состояния выключателей, где 0 соответствует непроводимости, 1 соответствует проводимости.
Сигналы разности поступают на средство управления коррекцией, содержащее генератор развертки ВТ и схемы коррекции EC1, EC2,..., ECn, каждая из которых принадлежит соответственному конденсатору преобразователя. На эти схемы поступают сигналы разности, которые управляют по меньшей мере одним временным соединением между двумя конденсаторами для устранения упомянутой разности.
В описываемом варианте каждая из схем принимает разностный сигнал VEC1, VEC2, . .., VECn вместе с сигналом разблокирования VE с генератора развертки ВТ и выдает один из двух сигналов управления передачей заряда CR1, CR1', CR2, CR2'. . . , CRn, CRn', один из которых предназначен для того, чтобы обеспечить соединение конденсатора C1, C2, ,.., Cn с находящейся выше по потоку схемой для его разряда, а другой из которых предназначен для соединения конденсатора с находящейся ниже по потоку схемой для перезаряда.
В качестве примера рассмотрим конденсатор C1 с соответствующей схемой коррекции EC1, когда она разблокирована (способ разблокирования объясняется ниже), и при условии, что на нее поступает сигнал погрешности, представляющий погрешность, превышающую предварительно определенную пороговую величину. На этот конденсатор поступает сигнал управления передачей заряда CR1, если конденсатор имеет слишком большой заряд, или же сигнал управления передачей заряда CR1', если конденсатор имеет недостаточный заряд.
Если вначале конденсатор C1 имеет слишком большой заряд, сигнал активного уровня CR1 вызывает появление на выходе вентиля pe1 сигнала пассивного уровня, и в результате этого приводит к тому, что выключатель Т1 становится проводящим. Таким образом, поскольку выключатель Т'1 также является проводящим (потому что сигнал CT1 пассивный, в частности из-за отсутствия какого-либо сигнала sd), конденсатор C1 становится короткозамкнутым через выключатели Т1 и Т'1. Поскольку эта схема короткого замыкания включает в себя отрезки проводов, она неизбежно оказывается индуктивной, и в результате этого при условии, что сигнал управления передачей заряда C1 очень короткий (несколько микросекунд), получается калиброванное уменьшение заряда на конденсаторе. Можно обеспечить такое положение, чтобы эта длительность была связана с амплитудой сигнала погрешности, если сигнал погрешности действительно представляет величину погрешности. При таких обстоятельствах необходимо учитывать ток I, проходящий через источник тока, который добавляется к заряду конденсатора C1. Однако в более простом варианте осуществления можно обеспечить такое положение, чтобы упомянутая длительность оставалась постоянной и короткой. В этом случае регулирование заряда на конденсаторе происходит за много этапов. Эти этапы делают достаточно маленькими, чтобы гарантировать, что после окончательной коррекции оставшаяся погрешность заряда оказалась меньше упомянутого заранее установленного порогового значения.
Теперь рассмотрим конденсатор C2. Работа осуществляется таким же образом, причем сигнал управления передачей заряда непосредственно связывает конденсатор C2 с конденсатором C1 через выключатели Т2 и Т'2. Разность между напряжениями заряда двух конденсаторов равна заряду конденсатора C1. Таким образом, вначале имеется схема короткого замыкания. Затем заряд с конденсатора C2 передается на конденсатор C1, увеличивая тем самым напряжение на его клеммах и, следовательно, ограничивая передачу заряда с конденсатора C2 на конденсатор C1. Поэтому продолжительность переноса заряда должна увеличиваться (более или менее удваиваться, полагая, что размах колебания напряжения маленький по сравнению с напряжением заряда конденсаторов). Кроме того, перенесенный на конденсатор C1 заряд составляет на нем избыточный заряд, поэтому он дает повышение заметной погрешности напряжения заряда, следовательно, корректируемой, как описано выше. Ток I также осуществляет такое действие, как описано выше. Аналогично работают все каскады преобразователя.
Теперь рассмотрим случай, когда конденсатор C1 имеет недостаточный заряд, поэтому на вентиль ре2 действует сигнал CR'1. На выходе этого вентиля появляется сигнал пассивного уровня, который, таким образом, обеспечивает проводимость выключателя Т2. Следовательно, сигнал управления переносом заряда CR1' непосредственно связывает конденсатор C1 с конденсатором C2, чтобы осуществлялся перенос заряда с конденсатора C2 на конденсатор C1, как описано выше. Тем не менее эта коррекция заряда на конденсаторе C1 вырабатывает также погрешность в заряде на конденсаторе C2, а затем эта погрешность будет корректироваться описанным выше способом, и так далее.
На фиг. 4 показана схема ECn, но поскольку выключатели Т+1, Т+1' отсутствуют, у нее нет выхода CRn'.
Для организации работы схемы корректирования, в показанном на фиг. 4 варианте осуществления изобретения обеспечено наличие по меньшей мере одного из упомянутых сигналов разности VEC1, VEC2,.., VECn, определяемого схемой ЕТЕ типа ИЛИ для воздействия на генератор развертки, чтобы вызвать генерирование цикла коррекции, который происходит между двумя периодами работы преобразователя. Во время цикла коррекции генератор развертки ВТ вырабатывает сигнал ve, который состоит непосредственно из сигнала ve1, разблокирующего схему коррекции EC1, а затем вырабатывает сигналы ve2,.., ven, которые последовательно разблокируют другие схемы коррекции EC2,..., ECn, с помощью схем задержки Т2,...,Тn покаскадно.
Таким образом, при определении разности, а обычно определяется только одна разность одновременно, происходит цикл корректирования. Если цикл корректирования создает увеличение погрешности в соседнем конденсаторе преобразователя, то после этого происходит другой цикл, между такими циклами можно выгодно обеспечить минимальную паузу посредством соответственной организации генератора развертки. Посредством временного смещения операций корректирования, относящихся к последовательным конденсаторам в преобразователе, можно в одном цикле корректировать множество одновременно замеченных разностей.
Изобретение также распространяется на установку электропитания, в которой используется описанный выше многоуровневый преобразователь. Точно так же описание касается источника напряжения, который обеспечивает положительное напряжение относительно опорного напряжения или заземления, где заряд на конденсаторе смещен в том же направлении, а ток проходит от положительного полюса источника напряжения к источнику тока.
Формула изобретения: 1. Многоуровневый преобразователь, содержащий между источником напряжения (SE) и источником тока (C), последовательно соединенные управляемые переключающие ячейки (CL1, CL2, ..., CLn), в каждой из которых имеются два выключателя (T1, T'1, T2, T'2, ..., Tn, T'n), причем один полюс каждого из двух выключателей образует часть пары находящихся выше по потоку полюсов, а другой полюс каждого из выключателей образует часть пары находящихся ниже по потоку полюсов, пара находящихся ниже по потоку полюсов ячейки, находящейся выше по потоку, подсоединена к паре находящихся выше по потоку полюсов ячейки, находящейся ниже по потоку, пара находящихся выше по потоку полюсов первой ячейки (CL1) подсоединена к упомянутому источнику тока (C), а пара находящихся ниже по потоку полюсов последней ячейки (CLn) подсоединена к упомянутому источнику напряжения (SE), причем преобразователь дополнительно содержит конденсатор (C1, C2, ..., Cn) для каждой ячейки, при этом конденсатор последней ячейки может быть опущен, когда источник напряжения (SE) выполняет такую же функцию, каждый конденсатор подсоединен между двумя полюсами, составляющими пару находящихся ниже по потоку полюсов соответствующей ячейки, преобразователь содержит также средство управления для управления работой преобразователя посредством воздействия на выключатели последующих ячеек так, что два выключателя любой данной ячейки всегда оказываются в противоположных состояниях электропроводности и в ответ на сигнал управления ячейкой (CT1, CT2, ..., CTn), поступающий из средства управления, один из двух выключателей в данной ячейке последовательно находится в первом состоянии электропроводности, а затем во втором состоянии электропроводности во время циклически повторяемого периода, причем в ответ на сигналы управления ячейкой, которые являются идентичными, но сдвинутыми по времени на часть упомянутого периода, выключатели ячеек работают соответственно таким же образом, но со сдвигом по времени на упомянутую часть периода, а последовательные конденсаторы (C1, C2, ..., Cn) имеют соответственные увеличивающиеся номинальные средние напряжения заряда, при этом номинальное среднее напряжение заряда конденсатора в каждой из упомянутых ячеек равно произведению напряжения (VE) от источника напряжения (SE) на величину, обратную количеству ячеек, и на порядковый номер ячейки, отличающийся тем, что содержит средство (VMO1, VMO2, ..., VMOn) оценки среднего напряжения на клеммах каждого конденсатора (C1, C2, ..., Cn), средство измерения любой разности на каждом из конденсаторов (C1, C2, ..., Cn) между полученным в результате оценки средним напряжением заряда и номинальным средним напряжением заряда конденсатора и для соответствующих сигналов разности (VEC1, VEC2, ..., VECn) и средство управления коррекцией (BT, EC1, EC2, ..., ECn), принимающее упомянутые сигналы разности и предназначенное для управления по меньшей мере одним временным соединением между двумя конденсаторами для коррекции упомянутой разности.
2. Многоуровневый преобразователь по п.1, отличающийся тем, что средство коррекции содержит одну схему коррекции (EC1, EC2, ..., ECn) для каждого конденсатора в преобразователе и генератор развертки, причем каждая из схем принимает один из сигналов разности (VEC1, VEC2, ..., VECn) совместно с сигналом разблокирования для генератора развертки (BT) и отвечает на него посредством подачи одного из двух сигналов управления переносом заряда (CR1, CR1', CR2, CR2', ... CRn, CR'n), предназначенных для управления соединением конденсатора (C1, C2, ..., Cn) соответственно с находящейся выше по потоку схемой для его разряда и с находящейся ниже по потоку схемой для его перезаряда.
3. Многоуровневый преобразователь по п.2, отличающийся тем, что находящаяся выше по потоку схема для разряда конденсатора включает конденсатор непосредственно более низкого порядкового номера, если он имеется.
4. Многоуровневый преобразователь по п.2, отличающийся тем, что находящаяся ниже по потоку схема для перезаряда конденсатора включает конденсатор с непосредственно более высоким порядковым номером, если он имеется.
5. Многоуровневый преобразователь по любому предыдущему пункту, отличающийся тем, что наличие по меньшей мере одного из сигналов разности вызывает цикл коррекции, во время которого генератор развертки последовательно разблокирует схемы коррекции (EC1, EC2, ..., ECn).
6. Многоуровневый преобразователь по любому предыдущему пункту, отличающийся тем, что схемы измерения разности создают сигнал разности только в том случае, если они превышают заранее установленное пороговое значение.
7. Многоуровневый преобразователь по любому предыдущему пункту, отличающийся тем, что амплитуда одного из сигналов разности характеризует величину разности и определяет длительность сигнала коррекции.
8. Многоуровневый преобразователь по любому одному из пп.1 - 6, отличающийся тем, что сигнал коррекции имеет заранее определенную постоянную длительность, соответствующую приращению коррекции.
9. Установка электропитания, содержащая многоуровневый преобразователь по любому предыдущему пункту.