Управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления и регулирования, в ключевых усилителях и стабилизаторах напряжения . Цель изобретения - расширение диапазона регулирования токов нагрузки. Для этого Б преобразователе диодно-конденсаторная цепь 6 составлена из N параллельно соединенных звеньев, а индуктивно-тиристорная цепь 7 - из N тиристоров, объединенные катоды которых соединены с одним из выводов индуктивности 8, другой вывод которой соединен со средней точкой конденсаторного фильтра 2. Аноды тиристоров цепи 7 соединены со средними точками цепи 6, а управляющие электроды - с выходами формирователя 9 запускающих импульсов, входы которого связаны с цифровыми выходами аналого-цифрового преобразователя 10, подключенного аналоговым входом к выводам введенного в цепь эмиттера ключа 5 токоиз.мерительноро резистора 11, а в.ходом синхронизации - к второму выходу генератора 3 синхроимпульсов, к третьему выходу которого подключены входы синхронизации формирователя 9. В результате указанных усовершенствований обеспечиваются безаварийное выключение ключа 5 и упра&тяемость преобразователя в широком диапазоне изменения тока нагрузки, так как суммарная емкость цепи 6 пропорциональна величине тока , текущего в соответствующий момент через ключ 5. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. S (Л оо О5 N:)

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1436240 А 1 (5В 4 Н 02 М 7 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Br улда а ж!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4226035/24-07 (22) 08.04.87 (46) 07.11.88. Бюл. № 41 (71) Таджикский государственный уннверситет им. В. И. Ленина (72) В. В. Кравченко, Г. А. Трестман и К. Н. Потапов (53) 621.314.5 (088.8) (56) Кар Дж. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры.— М.: Мир, 1986, с. 249 — 253.

Авторское свидетельство СССР № 1343520, кл. Н 02 М 7/12, 1984. (54) УПРАВЛЯЕМЫЛ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В

ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления и регулирования, в ключевых усилителях и стабилизаторах напряжения. Цель изобретения — расширение диапазона регулирования токов нагрузки.

Для этого в преобразователе диодно-конденсаторная цепь 6 составлена из N параллельно соединенных звеньев, а индуктивно-тиристорная цепь 7 — из N тиристоров, объединенные катоды которых соединены с одним из выводов индуктивности 8, другой вывод которой соединен со средней точкой конденсаторного фильтра 2. Аноды тиристоров цепи

7 соединены со средними точками цепи 6, а управляющие электроды — с выходами формирователя 9 запускающих импульсов, входы которого связаны с цифровыми выходами аналого-цифрового преобразователя 10, подключенного аналоговым входом к выводам введенного в цепь эмиттера ключа 5 токоизмерительного резистора 11, а входом синхронизации — к второму выходу генератора 3 синхроимпульсов, к третьему выходу которого подключены входы синхронизации формирователя 9. В результате указанных усовершенствований обеспечиваются безава- / р рийное выключение ключа 5 и управляемость %Ф преобразователя в широком диапазоне изменения тока нагрузки, так как суммарная емкость цепи 6 пропорциональна величине то- ф ка, текущего в соответствующий момент через ключ 5. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1436240

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления и регулирования, ключевых усилителях и стабилизаторах напряжения.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования токов нагрузки.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема управляемого преобразователя переменного напряжения в постоянное; на фиг. 2 — временная диаграмма работы элементов схемы.

Преобразователь содержит выпрямитель

1 с конденсаторным фильтром 2 на его выходе, генератор 3 синхроимпульсов, широтно-импульсный модулятор 4 и силовой транзисторный ключ 5, подключенный базой через импульсный модулятор 4 к первому выходу генератора 3 синхроимпульсов, а коллектор-эмиттерный переход которого зашунтирован последовательной цепью 6 из диода и конденсатора, к общей точке соединения которых подключен один из выводов последовательной разрядной цепи из тиристоров 7 и индуктивного элемента 8.

В преобразователе диодно-конденсаторная цепь 6 составлена из М параллельно соединенных звеньев, а разрядная индуктивнотиристорная цепь — из N тиристоров 7 и индуктивного элемента 8, соединенного одним выводом со средней точкой конденсаторного фильтра 2, а другим — с объединенными катодами тиристоров 7, аноды которых соединены с общими точками соединения диода и конденсатора звеньев цепи 6. Управляющие электроды тиристоров 7 соединены с выходами управления формирователя 9 запускающих импульсов, входы которого связаны с цифровыми выходами аналогоцифрового преобразователя 10, подключенно. го аналоговым входом к выводам введенного в цепь эмиттера транзисторного ключа 5 токоизмерительного резистора 11, а входом синхронизации — к второму выходу генератора 3 синхроимпульсов, к третьему входу которого подключены входы синхронизации формирователя 9. Преобразователь работает на индуктивную нагрузку 12, зашунтированную обратным диодом 13 и соединенную одним выводом с катодным выходом выпрямителя 1, а вторым выводом — с коллектором транзисторного ключа 5.

Выражение для коэффициента регулирования тока нагрузки предлагаемым устройст вом выглядит следующим образом:

Тма» К К, (2 1)

ТмиН 0 где Ко- начальный коэффициент регулирования с одним конденсатором;

М вЂ” число конденсаторов в цепи 6.

Для практических нужд удовлетворяет комбинация из трех †шес конденсаторов

f5

55 в цепи 6, что в двоичном коде позволяет набирать комбинацию емкостей, оперируя тремя — шестью величинами, достаточными для эффективного регулирования.

Формирователь 9 запускающих импульсов состоит из ряда схем И с гальванической развязкой по числу разрядов преобразователя 10, один из входов (входы управления) каждой из которых соединен со своим выходом преобразователя 10. Вторые входы схем

И соединены с третьим выходом генератора

3 синхроимпульсов и являются синхронизирующими входами формирователя 9. Выход каждой схемы И подключен к базе своего транзистора, в коллекторной цепи которого размещена первичная обмотка импульсного трансформатора, а вторичная обмотка этого трансформатора связана с управляющим электродом соответствующего тиристора 7 индуктивно-тиристорной цепи.

Величина емкости первой последовательной цепи из диода и конденсатора равна:

С 2 Хма»с с - > где Т мак»-максимальная величина тока через ключ 5;

91.1»1 — максимально допустимая скорость

0»/ 4нарастания напряжения на ключе

5 при выключении максимального тока.

Преобразователь работает следующим образом.

Описание работы в установившемся режиме следует начать с исходного момента, когда транзисторный ключ 5 выключен, а все конденсаторы звеньев диодно-конденсаторной цепи 6 заряжены до величины выходного напряжения выпрямителя 1 с конденсаторным фильтром 2. С приходом синхроимпульса с первого выхода генератора 3 на вход синхронизации широтно-импульсного модулятора 4 последний вырабатывает на выходе импульс, длительность которого пропорциональна уровню сигнала на входе управления. Этот импульс открывает транзисторный ключ 5 и ток индуктивной нагрузКи

12, замыкающийся до этого момента через диод 13, переключается через коллекторэмиттерный переход ключа 5 и токоизмерительный резистор 11 к полюсам выпрямителя 1. При этом энергия питающей сети начинает поступать в нагрузку 12 и запасаться в ее индуктивности.

После завершения переходного процесса включения транзисторного ключа 5 с второго выхода генератора 3 на вход синхронизации аналого-цифрового преобразователя

10 поступает импульс, по которому преобразователь 10 преобразует напряжение на токоизмерительном резисторе 11 в пропорциональный его величине цифровой код, поступающий на входы формирователя 9. Уров1436240 ни напряжения каждого разряда преобразователя 10 подаются на один из входов схем

И формирователя 9.

С приходом синхроимпульса с третьего выхода генератора 3 на вторые входы схем

И на выходе той схемы И, где на первом входе присутствовал уровень логической единицы, появится выходной сигнал, открывающий свой транзистор и запускающий свой импульсный трансформатор и соответственно свой тиристор 7 индуктивно-тиристорной цепи. На выходах тех схем И, у которых на первом входе присутствует уровень логического нуля, сигнал в это время отсутствует и соответственно связанные с ними тиристоры 7 не открываются. Через открытые тиристоры 7 и индуктивный элемент 8 начинается разрядка соответствующих конденсаторов цепи 6 на нижний по схеме конденсатор фильтра 2.

3а счет индуктивного элемента 8 происходит полный возврат энергии, накопленной в конденсаторах цепи 6, в источник питания. Величина индуктивного элемента 8 выбирается такой, что когда напряжение на разряжаемых конденсаторах цепи 6 падает до нуля, прекращается ток в индуктивном элементе 8 и включенные при разрядке тиристоры 7 выключаются. При этом оказываются разряженными конденсаторы цепи 6, суммарная емкость которых пропорциональна величине тока, текущего в данный момент через транзисторный ключ 5.

С окончанием импульса на выходе широтно-импульсного модулятора 4, поступающего на базу транзисторного ключа 5, последний выключается, а ток индуктивной нагрузки

12 начинает заряжать разряженные конденсаторы цепи 6. Тем самым обеспечивается ограничение скорости нарастания напряжения на коллекторе транзисторного ключа

5 на время, необходимое для переключения тока нагрузки 12 в диод 13. Таким образом обеспечивается безаварийное выключение транзисторного ключа и управляемость преобразователя в широком диапазоне изменения тока нагрузки.

Формула изобретения

1. Управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий подключенный входом к питающей сети выпрямитель с конденсаторным фильтром на его выходе, подключенный базой через импульсный модулятор к первому выходу генератора синхроимпульсов силовой транзисторный ключ, коллектор-эмиттерный переход которого зашунтирован последоательной цепью из диода и конденсатора, к общей точке соединения которых подключен один из выводов последовательной разрядной цепи из индуктивного элемента и тиристора, и цепь нагрузки, шунтированную обратным диодом и соединенную одним выводом с катодным выходом выпрямителя, причем конденсаторный фильтр выполнен со средней точкой, к которой подключен второй вывод указанной разрядной цепи, а второй вывод цепи нагрузки подключен к коллектору транзисторного ключа, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования тока нагрузки, дополнительно введены N-разрядный аналого-цифровой преобразоатель и формирователь запускающих импульсов, а также N — 1 последовательных диодно-конденсаторных цепей, подключенных параллельно основной цепи, в каждой из которых к общей точке соединения диода и конденсатора подключен анод одного. из N — 1 дополнительно введенных тиристоров, катоды которых объединены с катодом основного тиристора разрядной цепи, а последовательно в цепь эмиттера транзисторного ключа введен токоизмерительный резистор, причем управляющий электрод каждого из N — 1 тиристоров разрядной цепи подключен к соответствующему выходу формирователя запускающих импульсов, входы управления которого соединены с цифровыми выходами аналого-цифрового преобразователя, соединенного своим аналоговым входом с выводами токоизмерительного резистора, а синхронизирующие входы аналого-цифрового преобразователя и формиро35 вателя запускающих импульсов соединены с вторым и третьим выходами генератора синхроимпульсов соответственно.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что величина емкости первой последовательной цепи из диода и конденсатора равна "- ()" где?„„„— максимальная величина тока через

45 ключ;

Э 1 „„„-максимально допустимая скорость

Й нарастания напряжения на ключе при выключении максимального тока;

Я вЂ” — количество последовательных диод"

50 но-конденсаторных цепей, а отношение величины емкости каждой последующей диодно-конденсатор-. ной цепи к величине емкости предыдущей цепи составляет 1/2:1.

1436240

Составитель Т. Добровольскис

Редактор А. Мотыль Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 5656/54 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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