Преобразователь постоянного напряжения в регулируемое постоянное

 

Изобретение относится к преобра зовательной технике и м.б. использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Целью является улучшение энергетических и массогабаритных показателей и ограничение импульсных пгренапряжений на элементах, преобразователя . Устр-во содержит инвертор на тиристорах 1,2, которые соединены с магнитно-транзисторным ключом переменного тока, вьшолненным в виде моста диодов 9-12 с транзистором 13 в диагонали и трансформатора тока 14 с обмотками 15-21. Цепь управления тиристорами 15 2 содержит управляющие трансформаторы 22,23 с обмотками 24- 29 и развязываюпще диоды 30-33. Первичные обмотки 24,27 трансформаторов 22,23 подключены к выходу частотнорегулируемого генератора 34. Отвод тока холостого хода трансформатора от тиристоров 1,2 осуществляется ключом переменного тока. 2 . ф-лы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 угу /vs

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 I) 3852883/24-07 (22) 24.01.85 (46) 30.12.87. Бюл. В 48 (75) В.К.Низиенко и А.Н.Шевчик (53) 621.316.722. 1 (088.8) (56) Проблемы преобразовательной техники. Киев, 1983,ч. 2, с.155-158.

Авторское свидетельство. СССР

У 1072204, кл. Н 02 M 3/135, 1984.

Авторское свидетельство СССР

В 81?907, кл. Н 02 M 3/145, 1981. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ. ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В РЕГУЛИРУЕМОЕ ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Целью является улучшение энергетических

„„SU„, 1363399 А1 и массогабаритных показателей и ограничение импульсных перенапряжений на элементах. преобразователя. Устр-во содержит инвертор на тиристорах 1,2, которые соединены с магнитно-TpBHBHcTOpHbIM ключом переменнога тока, выполненным в виде моста диодов 9-12 с транзистором 13 в диагонали и трансформатора тока 14 с обмотками 15-21 ° Цепь управления тиристорами 1,2 содержит управляющие трансформаторы 22,23 с обмотками 2429 и развязывающие диоды 30-33. Первичные обмотки 24,27 трансформаторов

22,23 подключены к выходу частотнарегулируемого генератора 34. Отвод тока холостого хода трансформатора от тиристоров 1,2 осуществляется ключом переменного тока. 2 з.п. ф-лы.

13633

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — улучшение энергетических и массогабаритных показателей и ограничение импульсных перенапряжений на элементах преобразователя, На фиг.1 представлена схема предлагаемого преобразователя на основе полумостового ийвертора; на фиг.2 временные диаграммы работы преобра- 15 зователя с полумостовым инвертором и ограничением перенапряжений.

Преобразователь (фиг.1) содержит полумостовой инвертор на тиристорах

1 и 2 с обратными диодами 3 и 4 и 20 конденсаторами 5 и 6 включенными между шинами питания. В качестве узла принудительной коммутации установлен, LC-контур 7 и 8, включенный между точками соединения обратных диодов 25

3 и 4 и конденсаторов 5 и 6, В цепи между одним выходным выводом инвертора и разноименными электродами тиристоров 1 и 2 установлен магнитно-транзисторный ключ переменного тока, вы- 30 полненный в виде образующих мост диодов 9-12 с транзистором 13 в диагонали постоянного тока и трансформатора тока 14 с обмотками 15-21. Цепь управления тиристорами 1 и 2 содер35 жит управляющие трансформаторы 22 и

23 с обмотками 24-29 и развязывающие диоды 30-33. Первичные обмотки 24 и

27 трансформаторов 22 и 23 подключены.к выходу частотно регулируемого генератора импульсов 34. К выходу инвертора через трансформатор 35 подключен выпрямитель 36. Между одним выходным выводом инвертора и шинами питания включены диоды 37 и 38 ограничения перенапряжений.

Преобразователь работает следующим образом. Ч 10 где W,5,W W 9 числЯ ВиткОВ Об

40 моток 15, 16, 19 соответственно, причем W < w V« °

Ток I является током базы I8 транзистора 13, а ток I « — током

45 коллектора I транзистора 13, поэтому присутствие Е, в выражении (1) для тока I означает положительную обратную связь по току коллектора.

Транзистор 13 находится в режиме

50 насыщения при условии (2) 55

Преобразуемое напряжение Б.„ прикладывается к конденсаторам 5 и 6 и заряжает каждый из них до напряжения

0,5 Б „, которое в процессе преобразования остается неизменным. Допустим, что все диоды, изображенные на схеме, тиристоры 1 и 2 и транзистор

13 находятся в нерабочем состоянии.

Начальные условия LC-контура: напряжение на конденсаторе 8 равно нулю, 99 2 ток в индуктивности 7 также равен нулю.

Генератор 34 посылает поочередно на обмотки 24 и 27 импульсы Б„,, (фиг.2) .

Допустим первый импульс поступил на обмотку 24. Под его действием диоды 30 и 31 переходят в проводящее состояние и по обмоткам 25 и 26 трансформатора 22 потекут токи. Ток обмотки 26 потечет по обмотке 20 трансформатора 14 и трансформируется обмоткой 19 в цепь эмиттер-база транзистора 13. Токи в цепях управления тиристора 1 и транзистора 13 возникают одновременно, однако в результате того, что быстродействие транзисторов значительно превосходит тиристора, транзистор 13 переходит в проводящее состояние раньше включения тиристора.1. Включение тиристора 1 приводит к появлению тока I через обмотку 15, а проводящее состояние транзистора 13 обеспечивает протекание току I через обмотку 16. Ток

I(IIpPgCTGBJIHeT C MM TOKOB I« током коммутирующего LC-контура 1„.

Ток i является током свободных колебаний цепи 7 и 8 скоммутированной на напряжение 0 5 U>„ с нулевыми начальными условиями и имеет синусоидальный характер, в результате в обмотке

19 течет ток, определяемый выражением: где P — коэффициент передачи тока транзистора.

Условие (2) нарушает уменьшение тока Ig в результате присутствия в нем тока 1„, который через половину з 13Ь периода свободных колебаний цепи 7 и 8 меняет направление.

Невыполнение условия (2) приведет к выходу транзистора 13 из насыщения, а затем к его выключению и разрыву тока I . Теперь ток состоит из одного тока i протекающего через тиристор 1 в обратном направлении, в результате тиристор 1 переходит в непроводящее состояние, а ток i„ замыкается через диод 3 до конца периода

I свободных колебаний и в цепи 7 и 8 устанавливаются исходные начальные условия.

С момента включения тиристора 1 до выключения транзистора 13 нагрузка инвертора (трансформатор 35) была подключена к положительному полюсу

U „ и искусственной средней точке инвертора, т.е. находилась под напряжением 0,5 П „. В результате по ней протекал ток, определяемый параметрами вторичной цепи трансформатора 35, После выключения транзистора 13 ток первичной обмотки трансформатора

35 эа счет присутствия индуктивности рассеяния сохраняет прежнее направление и замыкается через диод 38 на т,е. происходит рекуперация энергии с ограничением напряжения на уровне U»

Завершение протекания тока через диод 38 и окончание тока i через диод 3 определяют окончание первой половины цикла работы преобразователя ° Следующая половина цикла его работы начинается с поступления очередного импульса с генератора 34 на обмотку 27 трансформатора 23. Работа преобразователя в этой половине цик-

I ла аналогична работе в предыдущей половине. Под действием импульса, поступившего на обмотку 27 диоды 32 и

33 переходят в проводящее состояние, по цепи управляющего электрода тиристора 2 протекает ток включения, а протекающий по обмотке 21 трансфор-. матора 14 ток I« трансформируется в обмотку 19 и переводит транзистор

13 в проводящее состояние. В результате включения тиристора 2 по обмоткам 17 и 18 трансформатора 14 потеКУт ТОКИ I Zэ,I< х ПРИЧЕМ Т, =Т1Е + „, а I =I . Токи обмоток 17 и 18 трансформируются в обмотку 19:

3399 гДе 1,Z, 41е

49 19 количества витков обмоток 17 и .18, причем С "1Е «

Обмотки 16 и 18 трансформатора 14 позволяют получить Хе состоящий из тран—

1 I .! сформированных токов I „и „в оптимальной пропорции при неизменной токе коммутации

10 Токи базы транзистора 13, определяемые выражениями (1) и (3) идентичны, поэтому удержание транзистора в насыщЕнии,, вь1ход его из насыщения и включение происходит как в предыду-.

15 щей половине цикла.

После выключения транзистора 13 ток коммутации протекает через тиристор 2 в обратном направлении, а ток первичной обмотки трансформато20 ра 35 замыкается через диод 37 на плюс U . Тиристор 2 под действием ех выключается, а ток i потечет чек рез диод 4 до завершения периода колебаний цепи 7,8 и в ней устанавливаются исходные начальные условия.

Энергия, запасенная первичной обмоткой трансформатора 35, рекуперируется с ограничением напряжения на уровне плюс U „ через диод 37.. Прек30 ращение рекуперации и завершение протекания тока через диод 4 определяют окончание этой половины цикла. работы преобразователя.

С момента включения тиристора 2 до выключения транзистора 13 первичная обмотка трансформатора 35 подключена к отрицательному полюсу Б и искусственной средней точке инвертора, т.е. находилась под напряжением

40 0,5 U „ противоположной полярности по отношению к полярности, прикладываемой в предыдущей половине цикла.

В результате по ней протекал ток противоположного направления. .

45 Трансформация, выпрямление ифиль

1 трация переменного напряжения, осуществляемые после инвертирования, общеизвестны.

Полезный эффект, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, достигается тем, что отвод тока холостого хода трансформатора от тиристоров ключом переменного тока обладает меньшими потерями по сравнению с от55 водом тока узлом принудительной коммутации за счет отсутствия дополнительных элементов коммутации, а также тем, что узел принудительной коммутации вырабатывает ток, коммутиру. .

1363399 ющий лишь токи утечек элементов инвертора. формула и э обретен и я

1. Преобразователь постоянного напряжения в регулируемое постоянное, содержащий последователъно связанные между собой тиристорный инвертор с узлом принудительной коммутации, трансформатор, ключ переменного тока, выпрямитель с ?.С-фильтром и блок управления, включающий в себя эадатчик управляющих импульсов, выходом связанный с управляющими входами указанного ключа и тиристоров преобразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических и массогабаритных показателей, ключ переменного тока установлен между выходом инвертора и первичной обмоткой трансформатора, а блок управления снабжен подключенными к выходу задатчика управляющих импульсов и последовательно соединенными между собой элементом задержки и формирователем импульсов по переднему и заднему фронтам с раздельными выходами, которые подключены соответственно к цепям включения н выключения тиристоров инвертора, 2. Преобразователь по.1, о т л ич а ю шийся тем, что тиристорный инвертор выполнен по полумостовой схеме с обратными диодами и с

ЬС-контуром на выходе в качестве уэ10 ла принудительной коммутации, ключ переменного тока выполнен в виде диодного моста с транзистором в диагонали постоянного тока, управляющий вход которого подключен к цепям тиристоров инверто-.

15 ра через введенный трансформатор тока, в качестве эадатчика управляющих импульсов установлен частотно-регулируемый генератор импульсов.

3. Преобразователь по п.1, о т2д л и ч а ю шийся тем, что, с целью ограничения импульсных перенапряжений на его элементах, он снабжен цепочкой из двух последовательно соединенных диодов, включенной между

25 шинами питания инвертора, причем точка соединения этих диодов подключена к точке соединения упомянутого клюI ча"и первичной обмотки трансформато-, ра.

1363399 е15И7

/.К L7, Составитель Г.Мыцык

Техред Л.Сердюкова:

Корректор М,Максимишинец

Редактор И.Сегляник

Заказ 6375/50

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4