Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразования электрической энергии и источниках вторичного электропитания. Цель - повышение качества входного напряжения путем уменьшения пульсаций входного тока. Преобразователь содержит входной дроссель, первичная обмотка которого одним выводом подключена к положительному полюсу первичного источника входного напряжения, а другим - к первичной обмотке трансформатора . Вторичная обмотка входного дросселя включена параллельно первичной обмотке трансформатора таким образом, что одноименные выводы обмоток дросселя объединены в общую точку. Последовательно с вторичной обмоткой входного дросселя включен дополнительный дроссель. Изменением числа витков основной обмотки входного дросселя можно получить бесконечно большую .индуктивность, следовательно , можно свести к минимуму пуль сации входно го то ка. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л оо а О) СХ)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д11 4 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3999479/24-07 (22) 02.01.86 (46) 23.12.87, Бкцт. Ф 47 (71) Московский энергетический институт (72) А, Г, Поликарпов, Е. Ф, Сергеенко и В. М, Титкин (53) 621,314,58(088,8) (56) Европейский патент 11- 0087593, кл. Н 03 M 3/335, 1983.

Авторское свидетельство СССР

II 959234, кл. Н 02 М 3/335, 1979. (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННО ГО НАПРЯ)КЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразования электрической энергии и источниках вторичнога электропитания. Цель — повышение качества входного напряжения

„„SU„, 1361687 А1 путем уменьшения пульсаций входного тока ° Преобразователь содержит входной дроссель, первичная обмотка которого одним выводом подключена к положительному полюсу первичного источника входного напряжения, а другим — к первичной обмотке трансформатора. Вторичная обмотка входного дросселя включена параплельно первичной обмотке трансформатора таким. образом, что одноименные выводы обмоток дросселя объединены в общую точку, Последовательно с вторичной обмоткой входного дросселя включен дополнительный дроссель. Изменением числа витков основной обмотки входного дросселя можно получить бесконечно большую .индуктивность, следовательно, можно свести к минимуму пульсации входного тока. 2 з.п. ф-лы, 2 ил, 1361687

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования

5 и стабилизации постоянного напряжения, Цель изобретения — повышение качества входного напряжения путем уменьшения пульсаций входного тока. 10

На фиг. 1 и 2 показаны варианты выполнения принципиальной схемы.

Между положительным 1 и отрицательным 2 входными выводами преобразователя (фиг, 1) последовательно включены основная обмотка 3 с числом витков W входного дросселя 4, первичная обмотка 5 трансформатора 6 и разделительный конденсатор 7, причем между собой соединены концы обмоток

3:и 5, С концом обмотки 3 соединен конец дополнительной обмотки 8 с числом витков W дросселя 4, а начало обмотки 8 связано с началом обмотки 5. 25

Между общей точкой соединения обмоток 3 5 и 8 и отрицательным входным выводом 2 включен регулирующий ключ 9, параллельно которому подключена цепь, состоящая из последо,а.тельно соединенных вспомогательного конденсатора 10 и диода 11, шунтированного вспомогательным ключом 12, причем катод диода 11 соединен с отрицательным входным выводом 2, Конец обмотки 13 и начало обмотки 14 транс35 форматоров соединены между собой, а к противоположным выводам указанных обмоток подключены соответственно аноды выпрямительных диодов 15 и 16, 40 катоды которых объединены и через дроссель 17. фильтра и нагрузку 18, шунтированную конденсатором 19 фильтра, соединены с общей точкой соединения обмоток 13 и 14.

В варианте по фиг. 2 между началом дополнительной обмотки 8 дросселя 4 и началом обмотки 5 трансформатора 6 включен дополнительный дроссель 20.

Работа преобразователя, приведен50 ного на фиг, 1, в установившемся режиме и при пренебрежении пульсациями напряжений на конденсаторах 7 и 10 по сравнению со средними уровнями укаэанных напряжений происходит следующим образом.

Регулирующий 9 и вспомогательный

12 ключи работают синхронно и протифазно так, что во включенном состоянии ключа 9 ключ !2 выключен и наоборот. При этом полярность напряжения на конденсаторе 10 такова, что диод 11 находится под обратным смещением. Поскольку среднее за период работы значение напряжений на обмотках 3 и 5 равно нулю, разделительный конденсатор заряжен до величины входного напряжения. Таким образом, во включенном. состоянии регулирующего ключа 9 на каждой из обмоток 3,5 и

8 действуют напряжения, равные входному, и происходят процессы передачи энергии, накопленной в конденсаторе

7, через трансформатор 6 в LC-фильтр с нагрузкой (открыт диод 15) и увеличение энергии в магнитном поле сердечников дросселя 4, После выключения регулирующего ключа 9 энергия, накопленная в дросселе 4, передается через трансформатор 6 в фильтр с нагрузкой (открыт диод 16) и восполняет потери энергии в конденсаторе 7 на предыдущем этапе. Через конденсатор 10 на этом этапе работы замыкается ток, равный сумме пульсаций тока намагничивания дросселя 4 и трансформатора 6, из которой вычитаются пульсации тока дросселя 17 фильтра, приведенные к первичной обмотке 5 трансформатора

6. Указанный ток в первую половину этапа включенного состояния регулирующего ключа 9 замыкается в одном направлении и протекает через диод

11, а во вторую — в противоположном и замыкается через включенный вспомогательный ключ 12.

Поскольку среднее значение напряжения на конденсаторе 7 равно входному напряжению, а концы обмоток 3 и 8 входного дросселя 4 соединены, то и на этапе включенного состояния регулирующего ключа 9, и на этапе выключенного состояния ключа 9 напряжения на указанных обмотках одиHBKoBbI ° Если при этом учесть неидеальность входного дросселя 4, обусловленную наличием потоков рассеяния, можно получить выражение для эффективной индуктивности обмотки 3 (L ), характеризующей скорость изменения тока в обмотке на каждом из этапов работы преобразователя. Индуктивность

Ь обратно пропорциональна коэфМ фициенту В = 1 — вЂ, в котором L

1 8 в

1361687 — 1, + I. 8, где I.8 — полная индуктив= фе ность дополнительной обмотки 8; Ь в и Ь вЂ” соответственно индуктивности

88 намагничивания и рассеяния обмотки 8;

М вЂ” коэффициент взаимной индуктивности между обмотками 3 и 8, определяемый из равенств

1ьз 8/ з 8 ъ/ в

Используя второе из приведенных равенств для величины М, приведем

Ь ° . коэффициент В к виду В = 1

L8 "в из которого следует, что, изменяя непрерывно величину Ы при прочих постоянных, можно получить равенство

В = О, т,е. бесконечно большую эф- 20 фективную индуктивность обмотки 3, и, следовательно, можно свести к нулю пульсации входного тока, потребляемого преобразователем.

В реальных устройствах число витков обмотки можно изменять только дискретно ° В этом случае получить бесконечно большую эффективную индук- З0 тивность можно, выполнив неравенство

М /М > 1 и включив последовательно с обмоткой 8 дросселя 4 внешний дополнительный дроссель 20 так, как это сделано в преобразователе, показанном на фиг. 2. Величину индук35 тивности дросселя 20 можно определить из равенства В = О, учтя, что

L Ьрв L88 Ь IIpH этом L

1"1 ъ о

= L (— — 1) — L Поскольку величины 40

Р8 Мв

88 индуктивности рассеяния плохо контролируются при изготовлении магнитных элементов, в реальных устройствах для получения полной компенсации изменений входного тока целесообразно выбирать отношение Ч /Чз достаточно большим. При этом практически можно положить I, = О, Формула изобретения

1, Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной дроссель, основная обмотка которого включена последовательно с регулирующим ключом между входными выводами, трансформатор, вторичные обмотки которого через выпрямитель и LC-фильтр соединены с выходными выводами, а первичная обмотка трансформатора и разделительный конденсатор образуют последовательную цепь, включенную параллельно регулирующему ключу, причем один из выводов первичной обмотки соединен с общей точкой соединения основной обмотки дросселя и регулирующего ключа, а также последовательно соединенные вспомогательный конденсатор и диод, шунтированный вспомогательным ключом, подключенные параллельно регулирующему ключу, отличающийся тем, что, с целью повышения качества входного напряжения путем уменьшения о пульсаций входного тока, входной дроссель имеет дополнительную обмотку, первый вывод которой соединен с одноименным выводом основной обмотки, соединенным с регулирующим ключом, а второй вывод дополнительной обмотки связан с общей точкой соединения первичной обмотки трансформатора и разделительного конденсатора, 2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что указанная связь второго вывода дополнительной обмотки с общей точкой соединения первичной обмотки трансформатора и разделительного конденсатора осуществлена непосредственно.

3. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что указанная связь второго вывода дополнительной обмотки с общей точкой соединения первичной обмотки и разделительного конденсатора осуществлена через дополнительно введенный дроссель.

1361687

Фиг,2

Составитель В. Моин

Редактор П. Гереши Техред М. Ходанич Корректор О. Кравцова

Заказ 6301/55 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4