Преобразователь постоянного напряжения игольникова ю.с.

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss)s Н 02 М 3/135

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И (21) 4853733/07 (22) 23.07.90 (46) 15.01.93. Бюл. ¹ 2 (71) Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева . (72) Ю.С.Игольников (56) Ривкин Г.А. Преобразовательные устройствэ, М.: Энергия, 1970.

Лекоргийе Ж. Управляемые электрические вентили и их применение, M.: Энергия, 1971, с;414, фиг. 9.15. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ ИГОЛЬНИКОВА Ю.С. (57) Использование: изобретение может быть использовано в устройствах для преобразования постоянного тока в однополяр. ное или знакопеременное напряжение без, промежуточного звена переменного тока.

„„!Ж„„1788561 А1

Сущность изобретения: устройство состоит из индуктивного элемента 1, на сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса которого намотана обмотка с отводом от ее средней точки, причем один вывод обмотки через конденсатор 2, а другой — через конденсатор 3 и нагрузку 6 подключены к входным- выводам для подключения источника постоянного напряжения 7. Цепочка из конденсатора 2 и одной полуобмотки индуктивного элемента 1 зашунтирована тиристором

4. Цепочка из другой полуобмотки и конденсатора 3 эашунтирована тиристором 5. Индуктивный элемент 1 может быть снабжен дополнительной обмоткой 8 для питания дополнительной нагрузки 9 знакопеременным напряжением. В устройстве возможно повышение частоты коммутации тиристоров и напряжения на нагрузке. 1 э.п.ф-лы, 2 ил.

1788561 нику питания 7 напряжение на каждом из 45 конденсаторов установится равным половине напряжения источника питания Е с полярностью, показанной на фиг. 1 без скобок. Затем после подачи управляющих импульсов от системы управления на тири- 50 сторы 4 и 5 и нескольких их переключений в схеме закончится переходный процесс, и наступит установившийся режим, при этом напряжение на конденсаторах 2 и 3 будет изменяться в соответствии с кривыми фиг.

2 а, б. На интервале О-t< напряжение на конденсаторах 2 и 3 будет положительным, причем начало отсчета времени выбрано так, что напряжение на конденсаторе 2 превышает напряжение на конденсаторе 3 и

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение. при непосредственном преобразовании постоянногоо тока (без промежуточного звена переменного тока) в однополярное или знакопеременное напряжение, Целью изобретения является расширение частотного диапазона преобразования и функциональных возможностей.

На фиг. 1 показана схема преобразователя; на фиг. 2 à-r — диаграммы напряжений на конденсаторах и тиристорах.

В схему входят индуктивный элемент 1, выполненный в виде обмотки, намотанной на сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса с отводом от средней точки О, двух конденсаторов 2 и 3, каждый из которых соединен с одним из выводов индуктивного элемента 1. и двух тиристоров 4 и 5. Полуобмотки индуктивного элемента 1 в точке О могут быть соединены как согласно, так и встречно. Тиристор 4 включен параллельно одной цепочке, состоящей из полуобмотки индуктивного элемента 1 и конденсатора 2, а дополнительный тиристор 5 — параллельно другой цепочке, также состоящей из полуобмотки индуктивного элемента 1, соединенной с дополнительным конденсатором 3 (ввиду симметрии схемы возможно и наоборот, считать тиристор 5 и конденсатор 3 основными, а тиристор 4 и конденсатор 2 дополнительными). Нагрузка 6 получает питание от источника постоянного напряжения 7. В случае необходимости иметь знакопеременное напряжение на другой нагрузке, индуктивный элемент 1 снабжен дополнительной обмоткой 8, выводы которой образуют выходные выводы для подключения дополнительной нагрузки 9, При этом полуобмотки индуктивного элемента 1 должны быть включены встречно.

Работа устройства происходит следующим образом.

После подключения устройства к источ10

40 сумма их равна напряжению источника питания Е, Полярность напряжения на конденсаторах для этого интервала показана на фиг. 1 без скобок, В момент времени tt подается управляющий импульс на тиристор 4, и конденсатор

2 начнет разряжаться на полуобмотку ао, а конденсатор 3 дозаряжаться через нагрузку

6;

Поскольку ток разряда конденсатора 2 через полуобмотку ао индуктивного элемента 1 на большей части интервала tg-tt превышает ток заряда конденсатора 3, ограниченного сопротивлением нагрузки 6, то результирующая намагничивающая сила стремится перемагнитить сердечник индуктивного элемента 1 в состояние положительного насыщения, соответствующего индукции +В,, Во время перемагничивания обе обмотки ведут себя как автотрансформатор с коэффициентом трансформации, равным 1. Конденсатор 2, разрядившись к моменту времени tz сразу же перезарядится с обратной полярностью, показанной на фиг. 1 в скобках. Как только перемагничива- . ние заканчивается и индукция достигнет состояния, соответствующего +В,, напряжение на полуобмотке оа резко изменяется почти до нуля, и конденсатор 2 оказывается подключенным параллельно тиристору 4 с отрицательной полярностью, после чего тиристор 4 запирается (фиг. 2в).

С момента тз после запирания тиристора 4, оба конденсатора 2 и 3 будут заряжаться через нагрузку 6 от источника питания 7, причем конденсатор 2 будет заряжаться с нуля, а конденсатор 3 с имевшегося на нем напряжения, Сумма напряжений в конце процесса заряда будет равна напряжению

Е источника питания 7. При этом происходит перемагничивание индуктивного элемента 1 до значения магнитной индукции

-В

Существенной особенностью работы схемы является то, что конденсатор 3 получает возможность заряжаться на интервале разряда конденсатора 2, В момент t4 управляющим импульсом включается тиристор 5, и конденсатор 3 начнет разряжаться через полуобмотку ох индуктивного элемента 1, аналогично вышеописанному. Одновременно через тиристор 5 и нагрузку 6 начнется перезаряд конденсатора 2, при этом магнитное состояние сердечника индуктивного элемента 1 будет опять стремиться K+Bs, поскольку размагничивающее действие тока заряда конденсатора 2 будет меньше тока разряда конденсатора 3 аналогично описанному выше, В момент времени

t5 по достижении состоянии +В,, резко ме1788561 няется до нуля сопротивление полуобмотки ох, и конденсатор 3 оказывается подключенным параллельно тиристору 5 с отрицательной полярностью, показанной на фиг. 1 в скобках, и тиристор 5 запирается (фиг. 2г). 5

С момента t6 после запирания тиристора 5, конденсаторы 2 и 3 будут дозаряжаться от источника питания 7 аналогично описанному, После окончания процесса дозаряда сумма напряжений на конденсаторах 2 и 3 10 также будет равна Е, а состояние сердечника -В . Таким образом, процессы, происходящие в схеме при управлении тиристорами

4 и 5 протекают симметрично.

Поскольку во время интервала разряда 15 одного конденсатора, происходит заряд другого сокращается время на приведение схемы в состояние, обеспечивающее надежную коммутацию тиристоров. В связи с этим обстоятельством возможно повышение час- 20 тоты коммутации тиристоров и напряжения на нагрузке.

При необходимости иметь на нагрузке знакопеременное напряжение к дополнительной обмотке 8 подключают нагрузку 9, 25 при этом в точке 0 должны быть соединены одноименные зажимы полуобмоток индуктивного элемента 1. Такое соединение также обеспечивает пе рема гничивание сердечника по полному циклу +B> до -Bs и 30 может быть применено и для случая питания только одной нагрузки 6, При включении нагрузки 9 сопротивление нагрузки 6 при необходимости может

35 быть взято достаточно малым, в том числе и равным нулю, Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и нагрузки, цепь из последовательно соединенных конденсатора и индуктивного элемента, выполненного с отводом от середины витков его обмотки, а также тиристор, причем свободная обмотка конденсатора соединена с входным (выходным) выводом, а через тиристор — с указанным отводом индуктивного элемента, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона преобразования и функциональных возможностей, введены дополнительные конденсатор и тиристор, причем дополнительный конденсатор одной обкладкой соединен со свободным выводом обмотки индуктивного элемента, а другой — с выходным (входным} выводом и через дополнительный тиристор, включенный в том же направлении, что и основной тиристор, с указанным отводом индуктивного элемента.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения дополнительного знакопеременного выходного напряжения, индуктивный элемент снабжен дополнительной обмоткой, выводы которой образуют выходные выводы для подключения дополнительной нагрузки.

1788561

1 l

Составитель Ю,Игольников

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор

Заказ 76 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101