Преобразователь постоянного напряжения с многозонным регулированием выходного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к преобразовательной технике. Цель - уменьшение массы и габаритов и повьшение КПД. Преобразователь выполнен в виде М управляемых с фазовым сдвигом JT /M групп 1,2, состоящих из N однотактных инверторных ячеек 3,6,7,8. Ячейка 3 содержит последовательно соединенные ключ 4 и диод 5. Первичные обмотки 9,10,11 трансформаторов инверторных ячеек 6...8 соединены последовательно . Начала всех обмоток 24-26 подключены через соответствующие диоды 29- 31 выпрямителя 27 к нагрузке 28. При максимальном выходном напряжении первую половину периода работают управляемые ключи 18,19,20 и рекуперационные диоды 21,22,23. В процессе регулирования осуществляется широтно-импульсная модуляция, 2 ил. I сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5д 4 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4171051/24-07 (22) 31.12.86 (46) 15.07.88. Бюл. 9 26 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Н.M. Музыченко (53) 621.314,58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1096742, кл. H 02 М 3/335, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1086525, кл. H 02 М 7/48, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С МНОГОЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразова„„Яо„„ аЫЗВ А< тельной технике. Цель — уменьшение массы и габаритов и повышение КГЩ.

Преобразователь выполнен в виде М уп" равляемых с фазовым сдвигом t/N групп

1,2, состоящих из И однотактных инверторных ячеек 3,6,7,8. Ячейка 3 содержит последовательно соединенные ключ 4 и диод 5. Первичные обмотки

9,10,11 трансформаторов инверторных ячеек 6...8 соединены последовательно. Начала всех обмоток 24-26 подклю-: чены через соответствующие диоды 2931 выпрямителя 27 к нагрузке 28. При максимальном выходном напряжении первую половину периода работают управляемые ключи 18, 19,20 и рекуперацион- ф ные диоды 21,22,23. В процессе per лирования осуществляется широтно-импульсная модуляция, 2 ил.

С:

1410230

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов и. повышение КПД.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2- 10 временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя при регулировании напряжения на активной нагрузке.

Преобразователь постоянного напряжения .(фиг. 1) содержит две группы однотактных инверторных ячеек 1,2.

Каждая группа состоит из N инверторных ячеек. Ячейка 3 содержит после-.. довательно соединенные ключ 4 и диод

5. В каждой ячейке 6,.7.,8 один вывод 20 первичной обмотки 9, 10,11 выходного трансформатора 12,13,14 подключен к одному выводу 15 16 источника 17 питания через управляемый ключ 18, 19, 20, а к другому — через рекуперационный диод 21,2?,23. Вторичные обмотки трансформаторов 24,25,26 соединены согласно последовательно и предназначены для подключения через выпрямитель 27 к нагрузке 28. Первичные обмотки 9,10 11 трансформаторов инвер, торных ячеек 6-8 соединены последовательно. Вывод первичной обмотки 9 первой инверторной ячейки б подклю( чен к выходу ячейки 3. Ключи 18 20 четных .инверторных ячеек 6,8 соеди35 иены с одним выводом 15 источника 17 питания, а ключи нечетных " с другим выводом iá. Начала всех вторичных обмоток 24-26 подключены через соответ40 ствующие диоды 29-31 выпрямителя 27 к нагрузке 28.

На фиг. 2 показаны: 32 — алгоритм работы ключа 4 инверторной ячейки 3— при положительной полярности сигнала ключ 4 открыт, при отрицательной— ключ 4 закрыт, 33-35 — алгоритм работы ключей 18-20; 36 — выходное напряжение первой группы ячеек 1; 37 — вьг ходное напряжение второй группы ячеек

2;, 38 — суммарное напряжение на на50 грузке.

Ячейки группы 2 управляются аналогично соответствующим ячейкам группы со сдвигом на полпериода тактовой частоты.

Преобразователь (фиг. 1) работает следующим образом.

Ключ 4 инверторной ячейки 3 первой группы 1 работает с коэффициентом заполнения = а/Т, где а — длительность открытого состояния ключа; Т— период. Ключ 18 переключается синхронно и синфазно с ключом 4, но скважность открытого состояния регулируется при необходимости увеличения выходного напряжения 33 таким образом, что возможны режимы, когда ключ. 18 полностью закрыт, а в другом случае работает аналогично, что и ключ 4. Когда ключи 4 и 18 открыты, напряжение питающей сети прикладывается к первичной обмотке 9 трансформатора 12. В это время напряжение, наведенное на вторичной обмотке 24, открывает диод 29.

Когда ключи 4,18 закрыты, трансформатор 12 размагничивается через диоды 5, 21, На выходе выпрямителя 27 формируется напряжение в I-ой зоне 36. При дальнейшем увеличении выходного напряжения включает ключ 19„ формируя напряжение на вторичной обмотке 25 трансформатора 13, которое открывает диод 30 и запирает диод 29. Осуществляется регулирование длительности импульсов во II-ой зоне 36. Затем аналогичным образом включают ключ

20 — идет регулирование напряжения в IIT-ой зоне 36. Второй модуль формирует аналогичные импульсы напряжеО ния, сдвинутые по фазе на 180 -37.

Суммарное напряжение 38 от обоих ячеек поступает на нагрузку 28. Таким образом, в цепи протекания тока всегда включен лишь один диод. При максимальном выходном напряжении первую половину периода открыты ключи 4, 18, 19,20 первой группы I и диод 31 выпрямителя 27, а вторую половину периода аналогично работают ключи и диоды группы ЕЕ. В процессе регулирования осуществляется широтно-импульсная модуляция, например, в трех зонах (см. фиг. 2). В общем случае число регулируемых зон зависит от числа ячеек.

Возможно выполнение преобразователя и с большим числом групп, тогда апгоритм работы осуществляется по многозонной схеме, Таким образом, при регулировании выходного напряжения с постоянной мощностью на нагрузке, инвертор и I-ую ячейку расчитывают на номинальную мощность, диод 29 на максимальный ток. Ключи ячейки 7 рассчитывают на половинную мощность, а диод 30 - на ток, равный полови"

1410230 не максимального. Ячейка 8 рассчитана на 1/3 — часть номинальной мощности, а диод 31 - на минимальный ток нагрузки. По сравнению с прото5 типом КПД данного преобразователя выше, а габариты и масса меньше, Формула изобретения

Преобразователь постоянного напря- 10 жения с многозонным регулированием выходного напряжения, содержащий М управляемых с фазовым сдвигом 2%/М групп иэ N однотактных инверторных ячеек с выходным трансформатором в 15 каждой иэ них, N+1 управляемых ключей.и N+1 рекуперационных диодов в каждой группе, включенных в цепи первичных обмоток выходных трансфор- . маторов, причем вторичные обмотки 20 выходных трансформаторов однотактных инверторных ячеек, принадлежащих к данной группе, соединены между собой согласно последовательно, образуя

М цепочек, начала которых подключены 2S к первому выходному выводу преобразоватЕля, а концы через выпрямительные диоды - к второму выходному выводу преобразователя, о т л и ч аю шийся . тем, что, с целью умень- 30 шения массы и габаритов и повышения

КПД, первичные обмотки выходных трансформаторов„однотактных ииверторных ячеек, принадлежащих данной группе, соединены между собой в последовательную цепочку так, что первичные обмотки выходных трансформаторов всех четных однотактных инверторных ячеек включены встречно, а всех нечетных однотактных инверторных ячеек согласно по отношению к первой ячейке, вторичная обмотка выходного трансформатора которой соединена непосредственно с выходным выводом преобразователя, точки соединения начал первичных обмоток выходных трансформаторов смежных однотактных инверторных ячеек и начало первичной обмотки выходного трансформатора первой однотактной инверторной ячейки через соответствующий управляемый ключ соединены с первым входным выводом преобразователя и через рекуперационный диод — с вторым выходным выводом преобразователя„ а точки .соединения концов первичных обмоток смежных однотактных инверторных ячеек и конец первичной обмотки последней однотактной инверторной ячейки соединены через соответствующий управляемый .ключ с вторым входным выводом преобразователя и через рекуперационный диод — с первым входным выводом преобразователя, при этом точки соединения вторичных обмоток выходных трансформаторов смежных однотактных инверторных ячеек каждой группы через дополнительные введенные диоды соединены с вторым выходным выводом преобразователя, 1410230

Составитель В. Моин.

Техред Ц.Дидык

Корректор А.Тяско

Редактор М. Товтин

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3493/55

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