Устройство для уменьшения пульсаций напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении систем электроснабжения постоянного тока с повышенными требованиями к качеству выходного напряжения. Цель изобретения - повышение КПД и надежности. Устройство включает двухобмоточный трансформатор 1, между точкой соединения обмоток которого и выходным выводом 4 включен конденсатор 3, дроссель 5, образующий последовательную цепь с обмотками трансформатора 1, включенную между выходным выводом 2 и общими точками соединения транзисторов 6 и 7 и диодов 8 и 9. Коллектор транзистора 6 и эмиттер транзистора 7 соединены соответственно с катодом диода 8 и анодом диода 9. Конденсатор 10 включен параллельно цепи из диодов 8 и 9. Выходы блока управления 11 соединены с базами транзисторов 6 и 7. Блок управления включает датчик напряжения пульсаций 12, датчики среднего значения напряжения 13 и 15, дифференциальный усилитель 14 и широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 16. Выходные импульсы ШИМ 16 обеспечивают работу транзисторов 6 и 7 в режиме, при котором напряжение на выходе трансформатора 1 равно по величине и противоположно по фазе переменной составляющей напряжения на конденсаторе 3, а напряжение на конденсаторе 10 равно заданному и пропорционально напряжению источника питания. При этом при изменении напряжения источника питания обеспечивается работа транзисторов 6 и 7 в одинаковых условиях за счет образования цепи обратной связи через датчик 15. Использование трансформатора 1 с предельным коэффициентом трансформации уменьшает действующее значение пульсационного тока, протекающего через его вторичную обмотку, транзисторы и диоды. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) 01) 2 8 А1 (5l) 4 Н 02 М 1 !4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4155433/24-07 (22) 04.12.86 (46) 23.11,89. Бюл. 11- 43 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.B.ÊoæóõoB и Ю.Е .Семенов (53) 621.314.1(088.8) (56) Патент США У 4241395, кл. Н 02 У 1/02, 1980, Авторское свидетельство СССР

У 1107231, кл. Н 02 М 1/14, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЫЕНИЯ

ПУЛЬСАЦИЙ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении систем электроснабжения постоянного тока с повышенными требованиями к качеству выходного напряжения °

Цель изобретения — повышение Kllfl и надежности.- Устройство включает двухобмоточный трансформатор 1> между точкой соединения обмоток которого и выходным выводом 4 включен конденсатор 3, дроссель 5, образующий последовательную цель с обмотками трансформатора 1, включенную между выходным выводом 2 и общими точками соединения транзисторов 6 и 7 н диодов 8 и 9. Коллектор транзистора 6 и эмиттер транзистора 7 соединены соответственно с катодом диода 8 и анодом диода 9. Конденсатор

I 52) ) 38

20 рс

1с;

i с с !,«Лrt ")

i л с

); rr о 1

:. " (.:(1(;, .,. i ПЛ с (с,) 5.(! ".((с. (1 ) t Олц(((- гО

)О )«t ли)с!с-.н Г)ар(с) еt(T H(t цепи дс)В 8 И 9. ВЫХО,. Г t(01!Л Jt!:.. .: -, Нпя ! 1:оер !гс). .I с б(!. (1)))«7рлнзп(7 )ров

О 1 T(i УП);Лl .) e))i!i! 1)К.! (t -с:IЕТ ДЛ7

I::; a и: I -(льс?! 11)11(.1: - обеспе-.

1) 7(! Г ))о f) н 7 )3 . Г ttl t7 P ся —. )Л 1 !)(!H fo tto ВЕ—

t1t -r .; Iti t) ) . .) )(ОIT(it; iii io ((;Л )Е ((ЕГ, с1?) ),(с1 Р); н,"1(1)T .) e fr(i t !r:f (с- !),:; ()!(Е С ГНГ: Птrtf К; -,.ЕОбцс—.)((с:)())! г():;".)(1:- и I1(k. T быГTЛсс?1?! .,ii!f . С рОЕ !ГП OI.(Tet( с !) ((,„, i(l (I ii !(!I(IO-,; i(с«

) ti» )fit! 1 i t 1) ° б(i!?1, .1 il 1 : ir КЛ((Ссо«"

itC . t i (. 1 С ll)IЯ, ItI,r (t t с(1117 iie)3(i.яс 1111 1 11?1

;((tt, )сс)1 (г I fr(it -1;f «1!I(rifi !

r(!, :1 Г(r Г(- с ).. I Г(1 (I!t! If(Г(Oif!1! (1iii1 I; t. !(11)(„

t!! - .:,Е)! t C 1) с )С 1"с Г)1)са я (i i; ) :Г Гti()i!(7 ;i1.,)I (j(; r) t ) - i (i)(. !!(f!)i3Pl 1

);) Гf.t P(11 (1, O (tt, tt it- !i, (1, it) t t! i I(r I f(!IIO») !

itrri f. t.I(, ) г(О,I

":,. 1 (ttlotf 3 tt

) - ° r) (:(гl ;.! tt » 1 Го .IT()

-,,с,.-.;:.Гс ° (с", . (:(.Г.-)IC -,с,) .Iсатс)р-, 1,,Л с p () с(() itr t )

-.-p;! 7. -.пс ом ,!(!,) .," -с, (ц . 1 11: )t1i ", са()идЕНСЛ—

) ОГ, !,с i r! t-,, ... (;-,, );! -,;Oii (Oe 11!?(Е)) Г Г I .«i t O t) 1 г) И )11 ÒÎÖO? I ()! ()бt«J!TIJ(t,ко! (— c Ры .;с,:.,:) .(ял с: Го!! трлн «!(с тора 7, 1(о-,(((;)) "., с(. (.те!(л 11 упрлвлеtIH «. Г с I" » но(а о (е реп? ) я дат() II-;-)с.-=г!It ° .(п)гчьс ;сцпй (ДП 1 . с"(Г(»«Л (Ч)!КЛ I ") рЕд ЛГ(a ЗНЛЧЕцня

It,fI() i-;;! fiIlt, (»),, «х пы (,гт.)Г)ьг с t«or« с(.))

С»,())) 1! * ." io»:ОO((O I - ((1(Г(О)(С, 1 ВЫ

:-о -;-,;,-7;; Г. (-<ö(H) 1 пхс)цл(1 Ji(t(kt())er г, ((-,-f = (:-.!(с — (1-<((TO (я (,, 1У ) ) 4, тре,.-Π—::тir(It I Г ВЫХО—

::..:)ДЕ "H7 r) Pe 3, а НаПРЯжЕНИЕ На KOH;ie.(слторе 10 равно заданному и про)и)рци )1(ллъно напряжению источника !!i!-.лния. При этом при изменении на-!

1!)я:.(о)«ия источника питан.(я обеспес.t р".Ooòà транзистор: в 6 и 7 .)и(.. ль.х условиях за с (ет обра. о л .;; ; пи обратной связи через длгчик 15. Использование трансформатОP1 ) Г ПРЕДЕЛЬНЫМ КОЭффИЦИЕНтОМ

7рлцсформлпии уменьшает действующее знлчение пульсапионного тока, протекл:ащего через его вторичную обмотк:,, транзисторы и диоды. 1 ил.

=,";.-. feil?itI 1«лпряжеция (gH), а выходс.n HxoTTo i c ao)(a (.)vpo7 Ho-импульсного .i.-.,r.;ó.TÿToðà ИШИМ) 6, первый выход ! o -орого подк(пачен к управляющему

Грл)!зисторл б, л второй выхг — 1; у()рл?«ляю!!)е(!у входу транэистг.)л 7, вход третьего ДН 15 соеД!П.(:i: Г r)O)!(II«i! СОЕДИНЕНИЕМ тРаНЗИСтОгл 6, диода Я и конденсатора 10. . стро)!Гт()о работает следующим

of:pл Ззм. с («СтЕ.!Л 11 уираВЛЕНИя ВЫдЕЛяЕт

Ср(г1НЕЕ ЗПЛЧЕНИЕ НалряжЕНИя FZH С лиг

Г! (!о(((ьк) ДН 13 и отклонение напряжеГл„,„ От его СРЕДНЕГО ЗНЛЧЕНИЯ

:о) !ла ью )HI 12, Г)ыделяет среднее

-". ) «цие ц н-(нлкопитель,1.. кон;)енслторе )О с помошью ДН 15.

У:пзенные разница постоянных напря. :ений o,f«ohio() 13 и 15 и напряжение с (Г(12 с;)омошью ДУ 14 преобразуются в Г 1)ямоугольные ?(Mtlv)TE. c?1 напряжения, м()дул(!руемые по длительности с no",1t I I) ю б по к л ШРЛ 1 6. Выходные импульГ-I блока 16 управляют работой тран1исторов б и 7 и таким образом, чтобы переменное напряжение на выход(«oA обмотке \(„ трансформатора 1 быJTo равно по величине и противоположно по фазе переменной составляющей нлпряжения на конденсаторе 3, а напряжение на накопительном конденсаторе 10, выполняющего роль регулируемого источника, было равно заданному и .«ропорционально Е„„т (-2 Е„;,). л! (((11

? -.-ца напряжение F.„ увеличиваб5 ется оти; ситольно среднего своего

ЯГ«ас(ЕНс(Я, ПЕРИОДИЧЕСКИ ОтКРЫВаЕтСЯ и закрывается импульсами управления трлнзис ор 7. В момент включения

5 1 )241 транзистора 7 ток в дросселя 5 начинает нарастать но линейному закону и замыкается по контуру: вывод 2 трансформатор 1 — дроссель 5 — транзистор 7 — вывод 4 — вывод 2. выв<яг

4 - трансформатор 1 °

Когда транзистор 7 зат;1)в(г<ается, накопленная в дрос селе 5 эне-11 . я T;:.дается через диод 8 в ко»денс з70!. заряжая его. При данном направле»(п тока через дроссель 5 в обмотках, и W< наводятся ЗДС таким Образо»( (плюс на общем соединении обмоток

W(, W и конденсатора 3), что на выводах 2 и 4 компенсируется yf

П>(1 отрицательную сторону относительно среднего значения Frf„(нм»уль L. сы управления снимаются с транзистора 7 и подаются на транзистор

Конденсатор 10 начинает разря)кагьс.я по контуру: конденсатор 10 — тт)анзистор 6 — дроссель. 5 — rpaffc(f)opмг— тор 1 — вывод ? — вывод 4. тран=ф(рматор 1 — конденсатор 3 — вы»он

При включении транзистора 6 вакс.»ления в дросселе 5 Отдаетсs! в )(011денсатор 3 и ел(, через диод 9. 11р, )i изменении среднего значенн>i F

ПГ(ггя

НаПРИМЕР В СТОРОНУ УВЕЛНЧЕНН><, ii!1 пряжение на конденсаторе 10 прог орционально изменяется < увел(>чиваетсяt за счет действия I(C»TT Обратной с»я"н через ДН 15 и транзистор!я 6 и 7 >1 результате пpOдоJDK þT рабoò iть »римерно в одинаковых условиях загрузки их по току и напряжению с максимальным К1Щ устройства, Использов»ние трансформатора 1 с предельным коэффициентом трансформации К

"Р

Wf> равным отношению F,) !

1 плср максимальному отклонению Епд- от п(тг

F (T ñ

Е и . --" ----, уменьшает дайс. !—

"Епиг вук)шее значение пульсационного тока, протекающего через вторичную Обмотку трансформатора 1 и через транзисто- 51)1 ры 6 и 7 и диоды 8 и 9 в К, раз по отношению к пульсационным составляющим тока источника i ., что позBoJlHeT в мощных устройствах уменьшить количество параллельно включенных силовых транзисторов н циодов.

В результате этого, а также в реву:.<гтате поддержания расчетного режима работы силовых транзисторов при из38 менении F, „„-, что нсклн -;в . -, TT(.ð."1 . руз-.

КУ ОДНОГО ИЗ (f àíÇTTCòOÐOT:, !ТОВ(!!т!аCT

cÿ надежность устройств". Ключевой ,.ежнм работы усилителя мо;лностн с . ми<;; . В(>Ь(Т(,71 1()П ЧЕСтВОМ ОДНОВРЕ(!Е!(ПΠ—.:-1(>с>т=..":: .-г .. -(i-flr p!"),0>io» р-".1;>и,;.

)(с:(!»>>(7те((аю(>(ег() -;:: ni;r: T I "i l1 = r1 гв ттттт> 1.Л т (р м у Ji а 11 3 с> б П (- -! в

С т >)01! () т h0 ДЛЯ У)!ЕН1тГ)!(т »1>Я 11 . 11 С а

ЦИ>. Н -r!TpHëá>,ÈÍ »C CTrrf! ÍHÎ! 0 "т От:В,.:"O

r1i I)г(г 1:(ЕЕ ВХОДНОЙ И С б>! 1(й т<т<В(! I дi!f

7 К !11()т(т .". >(я ITC Г>>(в >ii с(f;,1(1 r Я (тт>(т. ><т,!1>!жс :i>я >! (lвl 3! 1< .. Р7 г,;-вf!Чiii

>»а 1В1 Лт г г, 1»01 В(й;-гт, -:c,;;,. С)1> б.(ск у;11)г(в)! .— 1 (1)1, !ie 1)f.(n . гхо i ко7 ОГ.)1 Г) С L Ц 11!IЕ Н С ВХС)ДН(ГМ Т<ЫВСт lr)1! Л

)С: - Г 0 11(Г С Ца — C >)1(Раг)!Я(!т!!11(1! T<Х", C(С ГГ< 7 Стс>рт<71!Х тР.111 ) !«10РС В, ..; г 1, В I г Х О.". 1-т

; г 01 >I .-«ц Тючень: к ан; г,у !!с pf гс

>К.. ), У; -. О. Кот I)01 СГ С(!(11}((тВ

> т 11 т>Ь.-;С! .(>"! 110 Р <ОГО TP;Ill 1!Г Г(1 1.

-) )><>!тi (. > <в i f ттiтcrf;г, T.>() >, ),т т<,! >1 1, >; r jli)t) i С1 ti(lfl) т> r -.т; }т, >1,"СМУ ГЫ(тг Г(. 1111>! (ЕМ Ц(.-> Г 1; 1-,!r!1(1Ц

:1) (сс .т(,f j) 1 .>,т тт

Ti! > ГР !>) > >ci . Т,,; г. (е с я >с .. . - (, с т(. f! ты !

<т, >я i 11. » >>зд(-; i! с " .! 1> .. I !1 .1 т (:) (.r

i< Г<СГ(т. 111 ". i . !i..т1>(т1 .: . < () i. Дl (г .1>1

i. 1 1(> i i!!1! 1,!1!; i>: 117(. 1 . »1

:< > Ог) .- T 0>, ) 1, >Р(т> т; (т

> i к.:тс) >,:: —..Нг>!.. 1 «1 I (...: с-.

- T) ! I " - j >: -т т 0 я !c . ill 1 » г т;- НН«

1L П ЛЬСНОГ: МО. .:: Г < C O",.— !! 0—

Г ),.(11 ця>ят>т т,, -t,! clii i. (,т -, !r!;

::;- lÕ0flÛ б JIOr(fl . » Р,-.,Г-;яC ii!1 !! .(а)IЬе(Ь!й(у С Icfl f ".ÛIÜ, 11 0

°,>Ег!(>1(Е

1. Г; >ГЛ1 С 1!() >-< 1 () Ц !r ()! 7: ;1, .т . 7

> Срла CO»fir»(»1 с, = т l . !(>11(1!Х УК. З (1)(Н !тСС

f!l1»: т ВХО)1 7 Гi т!теl (i " I г011: ":

Ц)Ч ЕН С ° КВ -ВВ>)ЫМ .Г ..I:I:!Oi cl!r! )рг!От; .;, Г.>т. !(!! гоl 0

В ГОПО>. 0 Ц l Чт! . РВ !r Тi)>i,- .I,т к я то()»i гO рог« .,".O! (ПЕ РВОГО ti>»: „., -,: .; °:

С;!OáOflili re т ->г!(С>.-» .Ii сб «тек г„а><с(1),: T

i:1It;0.,1,> r)yГCt! Об)1 . К>», » »,. (,>«1т,-;—

1524138

Составитель А. Кириллов

Тсхред М.Ходаиич Корректор М. Васильева

Редактор Г. Гербер

Заказ 7052/54

Тираж 648

Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 нен с входные выводом, а общая точка соединения этих обмоток через вто рой конденсатор подключена к общему выводу и общей точке соединения второго транзистора с анодом второго диода.