Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель - повьшение качества переходных процессов. Устройство содержит силовой 1 и дополнительный 2 ключи, управляемые блоком управления 3. Силовой трансформатор имеет первичную 4, вторичную 5 и размагничивающую 6 обмотки. Вторичная обмотка 5 трансформатора через LCD-фильтр 12 подсоединена к выходным вьтодам. При замыкании силового 1 и дополнительного 2 ключей напряжение на конденсаторе 10 снижается. В это же время начинается перезаряд контура 16- 17 трехполюсника. Открывается диод 7, ток дополнительного ключа 2 спадает до нуля и он закрывается, а ток в первичной обмотке 4 удваивается, достигая номинального значения. Таким образом, в устр-ве передача энергии в нагрузку осуществляется практически без потерь. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 H 02 М 3/337

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4024844/24-07 (22) 21.02.86 (46) 07.05.88, Бюл. ¹ 17 (71) Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметавтоматика (72) О.Н.Мельников (53) 621.314.58 (088.8) (56) Патент США ¹- 4441146, кл. Н 02 М 3/335, рис. 4Е, 1983.

Европейский патент № 0132058, кл. Н 02 М 3/335, 1985. (54) ОДНОТАКТНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПО—

СТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель — повыщение качества переходных процессов. Устройство содержит силовой 1 и дополнительный 2

„„SU„„1394364 A 1 ключи, управляемые блоком управления

3. Силовой трансформатор имеет первичную 4, вторичную 5 и размагничивающую 6 обмотки. Вторичная обмотка 5 трансформатора через 1.CD-фильтр 12 подсоединена к выходным выводам.

При замыкании силового 1 и дополнительного 2 ключей напряжение на конденсаторе 10 снижается. В. это же время начинается перезаряд контура 1617 трехполюсника. Открывается диод 7, ток дополнительного ключа 2 спадает до нуля и он закрывается, а ток в первичной обмотке 4 удваивается, достигая номинального значения. Таким образом, в устр-ве передача энергии в нагрузку осуществляется практически без потерь. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1394364

1 6 6л а где W — число витков в первичной обмотке 4;

W — полное число витков в раз6 магничивающей обмотке 6;

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного нап- 5 ряжения.

Цель изобретения — повышение качества переходных процессов.

На фиг.1 показана принципиальная схема; на фиг.2 — диаграммы токов и направлений предлагаемого преобразователя.

Преобразователь постоянного напряжения (фиг.1) содержит силовой 1 и дополнительный 2 ключи, управляе- 15 мые блоком 3 управления, силовой трансформатор с первичной 4, вторичной 5 и размагничивающей 6 обмотками, диоды 7-9 и накопительный конденсатор 10. Вторичная обмотка 5 2Q трансформатора через выпрямительный диод 11 и выходной LCD-фильтр 12 подсоединена к выходным выводам преобразователя. Обмотки 4 и 6 соединены последовательно и подключены сво- 25 бодными выводами: первичная обмотка

4 через ключ 1 и раэмагничивающая 6 через диод 7 к первому входному выводу 13. Общая точка обмоток 4 и 6 через диод 9 подключена к второму 3Q входному выводу 14. Крайний вывод размагничивающей обмотки 6 подсоеди- нен через ключ 2 к выводу накопительного конденсатора 10, соединенного другим выводом с входным выводом 14, а через диод 8 — с точкой соединения ключа 1 с первичной обмоткой 4. Ключ

2 выполняется по схеме самовыключения например, на высокочастотном тиристоре. РазмаГничивающая обмотка 6 4Q имеет число витков W, примерно равное числу витков W первичной обмот- . ки 4 трансформатора.

В преобразователе по другому варианту размагничивающая обмотка 6 вы" 5 полнена секционированной с промежуточным отводом от общей точки секций

6.1 и 6.2, которым она и подсоединяется к соответствующему выводу ключа

2. Число витков в секциях при этом целесообразно выбирать иэ соотношения

W „- число витков в секции 6.1 .

Преобразователь может содержать

LCD-трехполюсник 15 (показан пунктиром), образованный дросселем 16, конденсатором 17 и последовательно соединенными диодами 18 и 19.

Устройство работает следующим образом (рассмотрен вариант с подсоединением ключа 2 к крайнему выводу обмотки 6 и с применением LCD-трехполюсника, но диаграмма тока на ключе 1 i, показана без учета тока трехполюсника).

В момент времени перед t, (фиг.2) напряжение на ключе 1 равно U

Пит > напряжение на конденсаторе 10—

2U, + dU. Величина aU определяется зарядом конденсатора 10 сверх напряжения 2U „, за счет энергии индуктивности рассеяния 1/2 Ы

Напряжение в точке соединения ветвей

LCD-трехполюсника 15 равно U «r . В момент t замыкаются оба ключа 1 и 2. о

Напряжение на ключе 1 падает до нуля, к последовательно соединенным обмоткам 6. 1 и 6.2 оказывается приложенным напряжение 2U, + dU, а напряжение в точке соединения обмоток 4 и 6 равно половине этого значения и диод 9 закрыт. В обмотках и ключах 1 и 2 течет ток, равный половине установившегося значения (поскольку включено двойное число витков), Напряжение на конденсаторе 10 снижается.

В это же время начинается перезаряд контура 16-17 трехполюсника, а ток ! ключа 1 начинает нарастать за счет тока трехполюсника. Напряжение на конденсаторе 10 снижается и в момент времени и становится равным 2Н„„>.и продолжает снижаться. Открывается диод 9, ток ключа 2 спадает до нуля и он закрывается, а ток в обмотке 4 удваивается, достигая номинального значения. На интервале (t „-t ) завершается и перезаряд контура трехполюсника, а напряжение в его средней точке (точке соединения диодов

18 и 19) достигает значения 20„„., (диод 19 на пороге открывания). В момент времени tq начинает закрываться ключ 1. Ток первичной обмотки 4 замыкается по цепи конденсатор 10— диод 19 — конденсатор 17, напряжение на ключе 1 начинает нарастать, а скорость нарастания определяется последовательной емкостью последовательно соединенных конденсаторов 10

1394364 и 17. В момент t> напряжение на ключе 1 достигает значения 2U „„, а на крайнем выводе обмотки 6 становится равным О, открывается диод 7 и напряжение на обмотке фиксируется на этом уровне (на нуле). Проходит процесс размагничивания сердечника трансформатора. Однако из-эа наличия дополнительной энергии рассеяния первичной обмотки 4 напряжение на ключе 1 продолжает нарастать, заряжая через открытый диод 8 конденсатор 10.

В момент t завершается разряд индук-. тивности рассеяния и соответственно заряд конденсатора 10 и напряжение на ключе 1 снижается до 2Б„„, а в момент t завершается размагничивание сердечника трансформатора и нап= ряжение на ключе 1 снижается до U„„ . 20

Далее процесс повторяется.

При отсутствии в схеме узла ограничения (LCD-трехполюсника) все процессы, кроме режима выключения, протекают так же и соответствуют эпюре 25 фиг.2, на которой при этом уменьшается только интервал t -t q (длительность нарастания напряжения на ключе).

В варианте по фиг.1 с использованием отвода обмотки 6 процессы проходят аналогично, но вместо напряжения

2U в процессе преобразования подпнт 6.1 ставляется значение (1 + ---) U

4 35

По отношению к известному предлагаемый преобразователь имеет улучшенное качество переходных процессов. формула изобретения 40

1. Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого через си- 45 ловой управляемый ключ соединен с первым входным выводом преобразователя, вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямительный диод и выходной LCD-фильтр подключена к

5 выходным выводам преобразователя, накопительный конденсатор, подключенный первым выводом к второму входному выводу преобразователя, а вторым выво" дом через первый диод — к первому выводу первичной обмотки силового трансформатора и к первому выводу дополнительного управляемого ключа, и блок управления, выходы которого соединены с цепями управления силового и дополнительного управляемых ключей, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества переходных процессов, введен второй диод, включенный в прямом направлении по отношению к направлению проводимости силового управляемого ключа между вторым входным выводом преобразователя и вторым выводом первичной обмотки силового трансформатора, а в силовой трансформатор введена размагничивающая обмотка, первый вывод которой соединен с вторь|м выводом первичной обмотки, а второй вывод через введенный третий диод соединен с первым входным выводом преобразователя, причем второй вывод дополнительного уп-. равляемого ключа связан с размагничивающей обмоткой.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что второй вывод дополнительного управляемого ключа соединен с вторым выводом pasмагничивающей обмотки.

3. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что второй вывод дополнительного управляемого ключа соединен с отводом от промежуточной точки размагничивающей обмотки, 4. Преобразователь по п.f, о т— л и ч а ю шийся тем, что введен дополнительный конденсатор, подключенный первым выводом к первому выводу первичной обмотки силового трансформатора, а вторым выводом — через введенный. диод к второму выводу накопительного конденсатора и через последовательно соединенные введенные дроссель и пятый диод к второму входному выводу преобразователя.

1394364

hali

Редактор В.Бугренкова

Заказ 2233/53

Тираж 665

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 //me++ < чиж

Юаа.

С К1

4К1 о 4 4 4 4» ts 4

5uz.2

Составитель В.Моин

Техред Л. Сердюкова Корректор С. Черни