Преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь при выключении транзисторов . Преобразователь содержит два противофазно управляемых инвертора 1 и 2, каждый из которых состоит из п однотактных инверторных ячеек 1 .1...1.п(2.1..,2п). Выходы однотактных инверторных ячеек 1.1 ... 1 .п(2.1 ...

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (g))g Н 02 M 3/335

ОПИСЯНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

52 Л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1159129 (21) 4684008/07 (22) 24.04.89 (4o) 30.03,91. Бюл. !! - 12 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.Н.Мишин, В.A.Пчельников, .В.B.Ëåoíoâ и А.M.Îëåéíèêîâ

"(53) 621 .314. 58 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1 1591 29, кл . Н 02 Yi 3/335, 1984 .

„„Я0„„1 38776 A 2

2 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Цель изобретения — повышение КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь при выключении транзисторов. Преобр азов атель содержит два противофазно управляемых инвертора 1 и 2, каждый из которых состоит из и однотактных инверторных ячеек

1 . 1... 1 . и (2. 1... 2n) ° Выходы однот ак тных инверторных ячеек 1.1...1.n(2.1...

1638776

45

55...2.n) через выходные трансформато= ры 8 (9) и выпрямительные диоды 11 (12) подключены к входу общего 1И,Сфильтра 13. Для уменьшения динамичес- 5 ких потерь при выключении транзисторов параллельно последним включена демпфирующая .цепочка из первого диода 21 и первого конденсатора 23.

Энергия первого конденсатора 13 реИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Цель изобретения — повышение КЦЦ и надежности путем уменьшения динамических потерь при выключении транзисторов.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя постоянного напряжения, Преобразователь содержит два противофазных управляемых инвертора 1 н 2, каждый из которых состоит из одного 1.1 (2.1) или нескольких l.n (2.n) синфазных последовательно или параллельно включенных однотактных мостовых инверторных ячеек с блоком

3 управления, подключенных к входным выводам 4. Два выходных трансформатора 5 и 6, первичные обмотки

7.1....7.п (8.1-8.n) которых соединены с выходными выводами соответствующих однотактных мостовых 1.1.... ....l.п (2.1...2.n) инверторов.Вторичные 9 и 10 обмотки трансформаторов 5 и 6 через соответствующие выпрямительные диоды 11 и 12 и общий

DLC-фильтр 13 подключены к выходным выводам 14. Размагничивающие обмотки

15 и 16 выходных трансформаторов 5 и 6 подключены к источнику 17 тока.

Преобразователь содержит в каждом инверторе l и 2 дополнительные трансформаторы 18 и 19, а каждый транзисторный ключ инвертора 1 (2) снабжен шунтирукнцей транзистор демпфирующей и рекуперационной цепочкой 20, состоящей из двух диодов 21 и 22, двух конденсаторов 23 и 24 и стабилитрона 25. Демпфирующая цепочка образована последовательно соединенными первым конденсатором 23 и .первым диодом

21, анод которого через параллельно соединенные стабилитрон 25 и второй куперируется в накопитель 33 энергии через рекуперационную цепочку, состоящую из второго диода 22, стабилитрона 25, дополнительного трансформатора 18 (19), резонансного дросселя 32 и третьего диода 30. Выходные 8,9 и дополнительные 18,19 трансформаторы размагничиваются от источника 17 тока. 2 s.ï. ф-лы. 1 ил. конденсатор 24 и через второй диод

22 подключен к соответствующему выводу первичной обмотки 26.1.....26.п (27.1....,27.п) дополнительного трансформатора 18 (19) . Вторичная обмотка

28 (29) дополнительного трансформатора 18 (19) каждого инвертора через третий диод 30 .(31) и резонансный дроссель 32 подключена к накопителю

33 энергии. Размагничивающие обмотки

34 и 35 дополнительных трансформаторов 18 и 19 включены согласно-последовательно с размагничинающими обмотками 15 и 16 выходных трансформаторов 5 и б и подключены к источнику

17 тока.

В качестве накопителя 33 может использоваться конденсатор входного или выходного фильтра преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

Блок 3 управления формирует импульсы напряжения прямоугольной формы, которые подаются в противофазе на базы транзисторов инверторов l u

2, Инверторы l и 2, поочередно вклю чаясь, подключают первичные обмотки

7.1...,7Än и 8.1....8.п выходных трансформаторов 5 и б к входным выводам 4. На первичных обмотках

7.1,....7.п и 8.1.......8.п формируется импульс напряжения, который трансформируется на вторичные обмотки 9 и 10 и размагничивающие обмотки

15 и 16. Напряжение вторичных обмо-, ток 9 и 10 выпрямляется диодами

11 и 12, сглаживается фильтром 13 и поступает на выходные выводы 14.

При запирании транзисторного ключа ток нагрузки коммутируется в конденсатор 23 через диод 21 в течение времени спада транзистора, тем самым формируется траектория перек38776 Ь

10 !

5 l6 лючения транзистора путем смещенияфронта тока относительно фронта напряжения в сторону меньших динамических потерь, а конденсатор 23 заряжается до величины входного напряжения преобразователя. При отпирании транзисторного ключа конденсатор 23 разряжается по цепи 23-26-22-25. На этом этапе конденсатор 23 и эквивалентная индуктивность дополнительного трансформатора 18 и дросселя 32 представляет собой последовательный резонансный контур, через который энергия конденсатора 23 передается в накопитель 33 энергии. При этом диод 30 открывается на время протекания рекуперационного тока. Часть энергии конденсатора 23 возвращается в размагничивающую цепь, состоящую из источника 17 тока и соединенных согласно-последовательно размагничивающих обмоток 15, 16, 34, 35 выходных 5 6 и дополнительных 18, 19 трансформаторов, через дополнительный трансформатор 18. Тем самым умень шается длительность разряда конденсатора 23, способствуя расширению диапазона регулирования преобразователя, но при этом гарантируется амплитуда разрядного тока через транзисторные ключи, так как величина тока размагничивающей обмотки 34 постоянна.

После разряда конденсаторов 23 сердечник дополнительного трансформатора 18 перемагничивается током обмотки 34, нри этом через первичные обмотки 26 протекает ток ло цепи

26-22-25-21-26. Падение напряжения на элементах 22,25,21 обеспечивает достаточную вольт-секундную площадь .размагничающего им ульса дополнительного трансформатора 18. Конденсатор

24 разгружает стабилитрон 25 по току в начале разряда конденсатора 23,разряжаясь на этапе запертого состояния транзисторного ключа через дифференциальное сопротивление стабилитрона

25.

В случае необходимости последовательного или параллельного соединения однотактных мостов 1.1...1.п (2.1...2.n) в инверторе 1 (2) при переходе на повышенное входное напряжение питания или увеличенную выходную мощность цепь сброса энергии заряженных конденсаторов 23 синфазных одно т ак тных мос товых инв ер торов содержит всего один дополнительный трансформатор 18 (19) с одной обмоткой 34 (35) размагничивания и с единой целью иэ вторичной обмотки 28 (29), дросселя 32 и диода 30 (31), а число первичных обмоток 26 (27) равно числу транзисторов в синфазных однотактных мостовых инверторах

1,!....l.п (2.1...2.n). При этом все процессы, проходящие при рекуперации запасенной в конденсаторах 23 энергии, соответствуют описанным. Обмотки размагничивания 34, 35, 15, 16 всех инверторов включаются согласнопоследовательно с источником 17 тока.

Формула изобретения

1, Преобразователь постоянного напряжения по авт.сн. Р 1159129, отличающийся тем,что, с целью повышения КПД и надежности пу25 тем уменьшения динамических потерь при выключении транзисторов, каждый транзисторный ключ шунтирован введенной демпфирующей цепочкой, состоящей из последовательно соединенных первого конденсатора и первого диода, параллельно которому включена введенная рекуперационная цепочка, состоящая из последовательно соединенных второго диода, стабилитрона, шунтированного вторым конденсатором, и первичной обмотки введенного дополнительного трансформатора, вторичная обмотка которого через введенные последовательно соединенные третий диод и резонансный дроссель подключена к введенному накопителю энергии, а размагничивающие обмотки дополнительных трансформаторов включены согласно-последовательно в цепь pasмагничивающих обмоток выходных трансформаторов.

2. Преобразователь по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве накопителя энергии использован конденсатор входного фильтра преобразователя.

3. Преобразователь по п.l, о т— л и ч а ю шийся тем, что в качестве накопителя энергии использован конденсатор выходного фильтра преобразователя.