Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Сущность изобретения: в устройстве производится самоформирование управляющего включающего сигнала с небольшой скоростью нарастания и величиной тока первоначально включаемой площади структуры управляемого вентиля. Использование дополнительных управляемых ключей позволяет уменьшить потребляемую мощность управляющего источника, расширить предельно допустимый диапазон нагрузок. В устройстве использованы датчики тока 2 как ограничители тока, управляемое сопротивление 3, последовательные цепочки управляемых ключей 16, 17. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области преобразователей постоянного напряжения и предназначено для регулирования тока в нагрузке, например в регуляторах напряжения (тока) генератора постоянного тока.

Известен тиристорный ключ постоянного тока (а.с. СССР N 304670, кл. H 02 P 9/30, 1969), выполненный на базе схемы с емкостной коммутацией, содержащей основной и вспомогательный тиристоры, коммутирующий конденсатор и перезарядный резистор.

Недостатком известного устройства является ограничение кратности регулирования при неизменной частоте переключения и низкий КПД.

Известен также "Преобразователь постоянного напряжения в постоянное" [1] содержащий входные и выходные выводы, силовой тиристор, соединенный последовательно с первичной обмоткой коммутирующего дросселя, а также цепи подзаряда коммутирующего конденсатора, вторичная обмотка дросселя выполнена со средним выводом, причем коммутирующий конденсатор включен между средним выводом обмотки дросселя и отрицательным выводом обмотки дросселя и отрицательным входным выводом, один из крайних выводов обмотки дросселя соединен с отрицательным входным выводом через первый коммутирующий тиристор, включенный в обратном направлении, другой через второй коммутирующий тиристор, включенный в прямом направлении, а положительный входной вывод и средняя точка обмотки дросселя соединены через подзарядный резистор.

Недостатком данного устройства является сложность и относительно большие массо-габаритные показатели, вызванные использованием дросселя.

Известен также наиболее близкий к предлагаемому "Регулируемый преобразователь постоянного напряжения в постоянное" [2] содержащий основной и вспомогательный тиристоры (управляемые вентили ключи) с коммутирующим конденсатором, включенным между их катодами, диод и подзарядный дроссель в цепи вспомогательного тиристора и динистора, включенный встречно-параллельно выходным зажимам, анод диода соединен с катодом вспомогательного тиристора, общая точка диода и дросселя подключена к управляющему электроду вспомогательного тиристора через второй диод.

Недостатком устройства является ограничение кратности регулирования, сложности изменения длительностей включенного состояния (длительности постоянного напряжения) и пауз (отсутствия выходного напряжения), относительно большие массо-габаритные показатели устройства, вызванные относительно большими массо-габаритными показателями коммутирующего конденсатора и дросселя, малая надежность устройства из-за отсутствия защищенности от перегрузки или короткого замыкания нагрузки, возможности наличия на нагрузке отрицательных напряжений, относительно большая потребляемая мощность управляющего источника, узость предельно допустимого диапазона изменения нагрузки, особенно реактивной, например емкостной, активно-емкостной и др. вызванной ограниченностью предельно допустимого диапазона скорости нарастания тока силового управляемого вентиля при включении, приводящей к прожигу переходов управляемого вентиля из-за относительно большой скорости нарастания тока при включении, малой площади первоначального включения, возможности включения управляемого вентиля (силового) при включенном динисторе, шунтирующем при включении управляемого силового вентиля по цепи его управления цепь нагрузки, увеличивая скорость нарастания силового управляемого вентиля.

Целью изобретения является уменьшение массо-габаритных показателей, расширение предельно-допустимого диапазона нагрузок, увеличение надежности и защищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий управляемый вентиль и управляемый ключ (управляемое сопротивление), (коммутирующий конденсатор, предварительно заряженный), управляющий вывод управляемого вентиля подключен к первому выводу для подключения управляющего источника, выводы для подключения нагрузки к источника постоянного напряжения, введены датчик тока и управляемое сопротивление, причем датчик тока, управляемый вентиль и выводы для подключения нагрузки включены последовательно между первым и вторым выводами для подключения источника постоянного напряжения, а точка соединения первых выводов датчика (ограничителя) тока и управляющего источника через управляемое сопротивление, управляющий вывод которого подключен к второму выводу датчика (ограничителя) тока.

Цель достигается также тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному управляющему или соответствующему дополнительному управляющему входу управляемого вентиля.

Достигается тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий управляющий вход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному или соответствующему дополнительному управляющему входу управляемого вентиля.

Достигается тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий управляющий вход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному или соответствующему дополнительному или датчику, или индикатору, или управляющему источнику, или выполненный или соответственно выполненный в виде или датчика, или индикатора, или различной их совокупности.

Достигается тем, что точка соединения первых выводов датчика (ограничителя) тока и управляемого вентиля дополнительно подключена к первому выводу управляемого вентиля через или управляемый ключ (управляемое сопротивление), или последовательно включенную цепь из управляемого ключа (сопротивления) и или дополнительного источника питания, например предварительно заряженного конденсатора, или дополнительного датчика, или индикатора, или дросселя, или обмотки электромагнита, или реактора, или различной их совокупности, управляющий вход или соответствующий управляющий вход управляемого ключа (сопротивления) подключен к дополнительному или соответствующему дополнительному выходу управляемого сопротивления.

Достигается тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительного управляемого ключа (сопротивления), причем управляющий вывод управляемого вентиля дополнительно подключен к второму выводу датчика (ограничителя) тока через или дополнительный управляемый ключ (управляемое сопротивление), или последовательно включенную цепь из управляемого ключа (сопротивления) и или дополнительный источник питания, например предварительно заряженный конденсатор, или дополнительный выход управляемого сопротивления, или дополнительный или датчик, или индикатор, или дроссель, или реактор, или обмотку электромагнита, или различную их последовательность (совокупность).

Достигается тем, что датчик (ограничитель) тока выполнен в виде дополнительно или соответственно дополнительно управляемого, управляющий или соответствующий управляющий вход которого подключен или соответственно подключен к дополнительному или соответствующему дополнительному выходу или управляемого сопротивления, или датчика, или индикатора, или дросселя, или реактора, или электромагнита, или выполнен или соответственно выполнен в виде дополнительного или датчика, или индикатора, или различной их совокупности.

Достигается тем, что датчик (ограничитель) тока содержит или соответственно содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему, или соответственно управляющему, или дополнительному, дополнительному управляющему входу или управляемого сопротивления, или управляемого ключа (сопротивления) или первого, или второго, или и первого и второго, или управляемого вентиля, или нагрузки, или различной их совокупности.

Сущность изобретения заключается в изменении совокупности существенных признаков известного устройства, основанных на введении датчика (ограничителя) тока и управляемого сопротивления, изменении подключения управляющего источника, обеспечивающих как самоформирование управляющего включающего сигнала (или электрического, или комбинированного, например электрического и оптического и др.) оптимально минимальной длительности, учитывающий как всевозможные параметры управляющего источника, так и нагрузки, влияние внешних условий, например температуры, перегрузки и др. причем использование в качестве управляемого вентиля двухоперационного (запираемого) управляемого вентиля и двунаправленного управляемого сопротивления, двухполярного управляющего источника, позволяет обеспечить всевозможные длительности, скважности и др. выходные напряжения на нагрузке, причем использование комбинированного управления управляемым вентилем, например, электрически и оптически и др. позволяет увеличить предельно допустимый диапазон скорости нарастания выходного тока нагрузки, то есть расширить ее предельно допустимый диапазон, уменьшить коммутационные потери управляемого вентиля при его включении и др. ограничить максимальный предельно допустимый ток нагрузки, использованием ограничивающих свойств датчика (ограничителя) тока, расширив предельно допустимый диапазон емкостных нагрузок; использование же дополнительного или соответствующего дополнительного управляющего входа управляемого сопротивления, подключенного к дополнительному или датчику, или индикатору, или автоматическое отключение управляющего включающего сигнала при перегрузке или коротком замыкании нагрузки; использование же дополнительного выхода управляемого сопротивления и дополнительного управляемого ключа (сопротивления), и использование датчика (ограничителя) тока, позволяет обеспечить уменьшение потребляемой мощности при выключении управляемого вентиля, основанного на уменьшении выключаемого (запираемого) силового тока, или обеспечение запирания обратным током (напряжением) силовых выводов и управляющего входа управляемого вентиля, причем использование управляемого датчика тока (ограничителя тока), изменяющего свою проводимость в зависимости от обратного запирающего (соответствующего) тока, позволяет одновременно с выключением ограничить и силовой ток нагрузки, ускорив процесс выключения управляемого вентиля, тем самым уменьшить его коммутационные потери, расширив предельно допустимый диапазон длительностей выходного напряжения (тока), использование же комбинированного выключения управляемого вентиля позволяет при запирании обратным анодным напряжением ликвидировать самый продолжительный этап, свойственный запиранию управляемого вентиля при запирании по управляющему входы этап сжатия токопроводящего шнура, а также придать процессу выключения одномерный характер, устраняет эффект локального тепловыделения в управляемом вентиле (его структуры), а запирание по цепи управляющего входа сводит к минимуму продолжительность этапа рекомбинации избыточного заряда в другой (более толстой) базе, который практически определяет продолжительность времени выключения управляемого вентиля при запирании обратным анодным напряжением (током), что позволяет уменьшить коммутационные потери управляемого вентиля при выключении и улучшить массогабаритные показатели устройства, особенно уменьшением массогабаритных показателей реактивных элементов, например коммутирующего конденсатора; автоматическое же включение управляемых ключей или ключа (сопротивления) и отключение управляющего источника (например, запоминающим управляющим входом (дополнительным) управляемого сопротивления) позволяет обеспечить автоматическое отключение управляемого вентиля (отключение нагрузки) при перегрузке или коротком ее замыкании, или отключение на время, определяемое временем запоминания сигнала перегрузки дополнительным управляющим входом управляемого сопротивления, или от перегрева, или от увеличения скорости вращения от максимально допустимого и многого др.

На фиг. 1, 2, 3 изображены функциональные (принципиальные) электрические схемы преобразователей постоянного напряжения в постоянное, где в качестве управляемого вентиля использован или одно-, или двухоперационный управляемый вентиль, управляемый или электрически, или комбинированно (электрически и оптически) для структуры, наиболее удаленной от места подключения электрически подключенного управляющего вывода, В качестве управляемого сопротивления использован (полевой) транзистор (двухнаправленный или однонаправленный), с дополнительным или без дополнительного выхода или управляющего входа, в качестве датчика (ограничителя) тока использован или резистор, или управляемый резистор, например магниторезистор, или схема и др. в качестве дополнительного первого или второго или и первого и второго управляемого ключа (сопротивления) использованы или оптически, или трансформаторно и др. управляемые ключи (сопротивления), или электрически, например с помощью порогового элемента и др. в качестве дополнительного выхода управляемого входа использован или оптический, или трансформаторный выход, а в качестве дополнительного управляющего входа использован оптический и др. управляющий вход с запоминанием или без запоминания управляющего воздействия.

Устройство (фиг.1) содержит управляемый вентиль 1, датчик (ограничитель) тока 2, управляемое сопротивление 3, выполненное на транзисторе 4 (МДП-транзистор), нагрузку 5, причем управляющий вывод (управляющий электрод) управляемого вентиля 1 подключен к первому выходу 6 для подключения управляющего источника, а точка соединения первых выводов датчика 2 и управляемого вентиля (его катода при использовании управляемого вентиля с управлением по катоду) 1 подключена к второму выводу 7 для подключения управляющего источника через управляемое сопротивление 3, управляющий вывод которого 8 подключен к второму выводу датчика (ограничителя) 2, выводы 9 и 10 для подключения источника постоянного напряжения, а 11 и 12 для подключения нагрузки 5, управляемое сопротивление 3 содержит и дополнительный управляющий вход 13, выполненный в данном примере в виде оптически управляемого фотодиода, управляющий вход которого подключен к дополнительному или соответствующему дополнительному или датчику, или индикатору, или управляющему источнику 14, управляемое сопротивление 3 содержит и дополнительный выход 15, выполненный в виде трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в цепь тока управляемого сопротивления 3 (последовательно с транзистором 4), во вторичную обмотку которого включен оптический излучатель, совпадающий с запирающим (обратным) током управляемого сопротивления 3 для управляющего входа управляемого вентиля 1, выход (оптический) которого подключен к управляющему входу дополнительного управляемого ключа (сопротивления) 16 (выполненного в виде фото- или оптотиристора)(или 16 и 17), причем точка соединения первых выводов датчика (ограничителя) тока 2 и управляемого вентиля 1 дополнительно подключена или к второму выводу (аноду) через последовательно включенную введенную цепь из управляемого ключа (сопротивления) 16 и дополнительного источника питания 18, выполненного в виде предварительно заряженного конденсатора по цепи 19, или к второму выводу 10 (9), для подключения источника постоянного напряжения, через последовательно включенную цепь из управляемого ключа (сопротивления) 16 и RC-цепи 18, причем последовательно с последовательной цепью может быть включен и управляющий вход (трансформаторный) дополнительного управляемого ключа 17, причем управляющий вывод (управляющий электрод) управляемого вентиля 1 дополнительно подключен к второму выводу датчика (ограничителя) тока 2 через управляемый ключ (управляемое сопротивление) 17.

Устройство (фиг. 2) отличается включением управляющего входа (дополнительного) 13 и исполнением его в виде ключа 13-1 и оптически управляемого (включенного в цепи затвор исток или затвор управляющий вывод 7), исполнением дополнительного выхода 15, где в цепь вторичной обмотки включен дополнительный оптический излучатель, совпадающий с включающим (прямым) током управляемого сопротивления 3 для управляющего входа управляемого вентиля 1, подключенный к дополнительному (оптическому) управляющему входу управляемого вентиля 1, а последовательно с управляемым ключом (сопротивлением) 16 (17) включена обмотка электромагнита 21, в магнитном поле которого расположен датчик (ограничитель) тока 2, а электрический управляющий вход управляемого ключа (сопротивления) 17 подключен к точке соединения первых выводов датчика 2 и управляемого вентиля 1 через пороговый элемент.

Устройство (фиг.3) отличается отсутствием управляемого ключа (сопротивления) 16 и его цепи, исполнением управляемого сопротивления 3, наличием дополнительного вывода 20 управляющего источника, исполнением дополнительного управляющего входа 13, наличием последовательно включенного с управляемым ключом (сопротивлением) 17 источника питания (предварительно заряженного конденсатора) 18, и др.

Работает устройство (фиг. 1) следующим образом.

В исходном состоянии, при отсутствии управляющего напряжения на управляющих выводах 6 и 7 (или наличии запирающего напряжения "+" вывода 7 и "-" вывода 6) управляемый вентиль 1 находится в выключенном состоянии и напряжение на нагрузке 5 равно (близко) нулю.

При наличии управляющего включающего напряжения на управляющих выводах 6 и 7 (при отсутствии дополнительного управляющего входа 13 и дополнительного выхода 15 и управляемых ключей 16, 17 и его (их) последовательных цепей) включающего напряжения "+" вывода 6 и "-" вывода 7, по цепи управляющего входа (управляющий электрод-катод) управляемого вентиля 1 и управляемому сопротивлению 3 потечет прямой (включающий) ток; "+" вывода 6, управляющий электрод катод управляемого вентиля 1 и относительно малое сопротивление 3, так как управляющий вывод 8 подключен к своему стоку (транзистора) 4 через датчик тока (ограничитель тока) 2, падение напряжение на котором равно нулю, и "-" вывода 7. Под воздействием прямого (включающего) тока управляющего входа управляемый вентиль 1 начинает включаться и по цепи нагрузки 5 и датчику (ограничителю) тока 2 начинает протекать: "+" вывода 10, вывод 12 (11), нагрузка 5, вывод 11/12: силовые выводы (анод-катод) управляемого вентиля 1, датчик (ограничитель) тока 2 и "-" вывода 9. Увеличение силового тока управляемого вентиля 1 приводит к увеличению падения напряжения на нагрузке 5 и датчике (ограничителе) тока 2, под воздействием которого уменьшается управляющее включающее напряжение на входе управляемого сопротивления (транзистора 4) 3, что приводит к увеличению его сопротивления вплоть до полной отсечки включающего (прямого) тока управляющего источника, при токе нагрузки более подхватывающего (удерживающего). Уменьшение прямого тока управляющего входа управляемого вентиля 1, при нарастании силового тока по первоначально включаемой площади структуры управляемого вентиля 1 позволяет исключить прожиг структуры управляемого вентиля 1, вызванный относительно большой скоростью нарастания силового тока при включении управляемого вентиля 1 на относительно большую нагрузку 5 (например, емкостную или при запуске двигателя постоянного тока и др.), так как наибольшая плотность тока вблизи мест подключения управляющего вывода управляемого вентиля (уменьшается как скорость нарастания тока, так и его величина) 1 уменьшается, уменьшается и его скорость нарастания, что позволяет увеличить надежность устройства. Управляемый вентиль 1 включается по всей площади.

Для выключения управляемого вентиля изменяют полярность управляющего напряжения (тока) на обратную. При этом запирающий ток протекает по цепи: "+" вывода 7, p-n переход подложка-сток (или дополнительный вентиль, включенный параллельно транзистору 4) управляемого сопротивления 3, управляющий вход (катод-управляющий электрод) управляемого вентиля 1 и "-" вывода 6. Под воздействием запирающего (обратного) тока управляемого вентиля он запирается, отключая нагрузку 5 от источника постоянного напряжения.

Таким образом, изменение управляющего сигнала позволяет в относительно широком диапазоне изменять выходное напряжение (выходной ток) преобразователя.

Введение же дополнительного выхода 15 управляемого сопротивления 3, подключенного к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительного управляемого (первого) ключа (сопротивления) 16 позволяет или уменьшить прямой силовой ток управляемого вентиля при его выключении (при использовании в качестве управляемого ключа (сопротивления) элемента без запоминания управляющего сигнала выхода 15, например транзисторных), или запирание управляемого вентиля обратным током его силовых выводов, при использовании дополнительного источника питания и любого исполнения управляемого ключа (сопротивления) 16, при использовании в качестве дополнительного источника питания, включенного последовательно с управляемым ключом, или предварительно заряженного конденсатора 18, или дополнительного выхода 15 управляемого сопротивления 3, а также ограничение скорости нарастания напряжения на силовых выводах (анод-катод) управляемого вентиля 1 при его запирании.

Последовательное же включение управляемых ключей 16, затем 17 (фиг. 1 - основной вариант сплошная линия и штрихпунктирная) позволяет управляемым ключом 16 уменьшить силовой ток или запереть обратным током управляемый вентиль 1 (обратным током и напряжением), а затем увеличить запирающий ток управляющего входа управляемого вентиля 1 по цепи управляемого ключа (сопротивления) 17, исключив вероятность включения управляемого вентиля при перезаряде коммутирующего конденсатора 18 (или зарядом конденсатора RC-цепи см. вариант пунктирной линии ключа 16). Использование же управляющего входа управляемого ключа 17 в цепи управляемого ключа 16 позволяет ограничить скорость нарастания тока при включении управляемого ключа 16 (увеличить его предельно допустимую амплитуду запирающего обратного тока управляемого вентиля 1) и тем самым расширить предельно допустимую амплитуду выключаемого силового тока устройства.

Таким образом, изменение совокупности признаков известного устройства (по п. 1 формулы) позволяет упростить устройство и расширить его предельно допустимый диапазон емкостных и др. нагрузок, расширить кратность регулирования и др. использование же дополнительного выхода 15 управляемого сопротивления 3, подключенного к дополнительному управляемому ключу 16 (или 16 и 17) позволяет уменьшить потребляемую мощность управляющего источника, а также уменьшить коммутационные потери управляемого вентиля и расширить дополнительно кратность регулирования, причем последовательное включение управляемых ключей 16 и 17 (с задержкой 17 относительно 16) позволяет уменьшить массогабаритные показатели устройства (особенно 18 и 19), основанного на том, что увеличение запирающего тока управляющего входа управляемого вентиля сводит к минимуму продолжительность этапа рекомбинации избыточного заряда в наиболее толстой базе управляемого вентиля, который практически полностью определяет продолжительность времени выключения управляемого вентиля 1 при запирании обратным напряжением (током) управляемым ключем (его цепью источником 18) 16, что позволяет значительно уменьшить емкость (величину напряжения и др. (источника 18), то есть его габариты и массу).

Устройство (фиг. 2) отличается тем, что дополнительный выход 15, совпадающий с включающим (прямым) током для управляющего входа управляемого вентиля 1, подключенный к дополнительному оптическому управляющему входу управляемого вентиля 1, что позволяет обеспечить использование фотоносители в структуре, образующиеся одновременно с оптическим облучением, генерируемые по относительно большой площади структуры управляемого вентиля и на относительно большую глубину (особенно при использовании относительно длинноволновых оптических сигналов, например, при засветке с помощью CaA1A излучателей) лазеров или светодиодов (спектра излучателя) протекание силового тока, особенно в наиболее удаленной части структуры управляемого вентиля 1 от мест подключения электрического управляющего входа, без задержки, свойственной инжекции носителей заряда от электрического тока управляющего вывода, и увеличению плотности электрического прямого тока управляющего входа, в наиболее удаленной части, основанных на использовании относительно коротковолновой части оптического излучателя, что позволяет увеличить проводимость управляющего входа управляемого вентиля 1 и уменьшить потребляемую его мощность, увеличить первоначально включаемую площадь структуры управляемого вентиля 1, уменьшить инерционность включения (задержку включения) и увеличить предельно допустимую скорость нарастания тока при включении управляемого вентиля и др.

Использование же электромагнита 21, в магнитном поле которого расположен датчик (ограничитель) тока 2 позволяет при включении управляемого ключа (сопротивления) 16 уменьшить проводимость датчика (ограничитель) тока 2, тем самым дополнительно уменьшить силовой ток управляемого вентиля 1, при его выключении уменьшить крутизну нарастания напряжения на управляемом вентиле 1, тем самым уменьшить массогабаритные параметры источника 18 (или выхода 15).

Устройство (фиг. 3) отличается тем, что использование дополнительного выхода 15, подключенного к управляющему входу управляемого ключа (сопротивления) 17, позволяет уменьшить потребляемую мощность управляющего источника, обусловленных увеличением запирающего тока управляющего источника, обусловленных увеличением запирающего тока управляющего входа управляемого вентиля, использованием падения напряжения как на датчике 2, так и источнике 18, или только датчика 2 (при отсутствии источника 18).

Устройство работоспособно и при различном исполнении устройств заряда (перезаряда) источника 18.

Устройство работоспособно и при различных других исполнениях управляемых сопротивлений 3, например с использованием усилительных элементов, например интегральных схем.

Устройство работоспособно и при использовании других дополнительных управляющих входов или управляемых вентилей 1, или управляемых ключей (сопротивления) 16, 17, 18 и др.

Использование же дополнительного выхода 2, подключенного к управляющему или соответствующему управляющему входу или дополнительному управляющему входу или управляемого ключа 16, или 17, или 3 (13) и др. позволяет обеспечить автоматическое включение управляемых (управляемого ключа) ключей и выключить управляемый вентиль 1, отключить нагрузку 5, при перегрузке, перегреве и др. устройства, исключив выход его из строя.

Устройство работоспособно и при других управляющих входах датчика (ограничителя) 2 и др.

Таким образом, использование (пп. 2-9 формулы) дополнительных входов и выходов управляемого сопротивления 3, датчика (ограничителя) тока 2, управляющих входов 1 и др. позволяет дополнительно уменьшить потребляемую мощность управляющего источника, расширить предельно допустимый диапазон нагрузок, расширить кратность регулирования, увеличить надежность и защищенность обеспечить автоматическое регулирование выходного напряжения (тока) и др.

По отношению к прототипу "Регулируемому преобразователю постоянного напряжения в постоянное" (а.с. СССР N 690694, кл. H 02 M 3/135, 1973), предложенное техническое решение проще (по п.1 формулы) более расширенной кратностью регулирования длительности импульса тока нагрузки, так как позволяет изменять длительность управляющим источником, обеспечивает более расширенный диапазон используемой нагрузки, не только активно-реактивной, но и активно-емкостной, более расширенным диапазоном изменения нагрузки, большей надежностью и защищенностью от перегрузки, перенапряжения, перегрева и др. обеспечением автоматического отключения нагрузки при аварийном состоянии устройства, обеспечением автоматического регулирования выходного напряжения (тока), использованием дополнительного управляющего входа или выхода датчика (ограничителя) тока, меньшими потерями, так как значительно уменьшается длительность как включения, так и выключения управляемого вентиля и др.

Предложенное техническое решение может быть выполнено как на существующей элементной базе, так и новой, описанной в данной заявке.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий управляемый вентиль, управляющий вывод которого подключен к первому выводу для подключения управляющего источника, выводы для подключения источника постоянного напряжения и нагрузки, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения кратности регулирования, введены датчик (ограничитель) тока и управляемое сопротивление, причем управляемый вентиль подключен к выводам для подключения источника постоянного напряжения через датчик (ограничитель) тока и выводы для подключения нагрузки, а точка соединения первых выводов датчика (ограничителя) тока и управляемого вентиля подключена к второму выводу для подключения управляющего источника через управляемое сопротивление, управляющий вывод которого подключен к второму выводу датчика (ограничителя) тока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному или соответствующему дополнительному управляющему входу управляемого вентиля.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительно введенного управляемого ключа (сопротивления), причем точка соединения этих первых выводов датчика (ограничителя) тока и управляемого вентиля дополнительно пдключена к второму выводу управляемого вентиля через или дополнительно введенный (введенное) управляемый ключ (сопротивление), или через введенную последовательную цепь из управляемого ключа (сопротивление) и/или дополнительно введенный источник питания, например, предварительно заряженный конденсатор, или дополнительный выход управляемого сопротивления, или дополнительный датчик, или индикатор, или управляющий вход, или выход, или дроссель, или реактор, или обмотку электромагнита, или различную их последовательность (совокупность).

4. Устройство по п.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности управляющего источника, уменьшения массо-габаритных показателей, управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительно введенного (или первого или второго) управляемого ключа (сопротивления), причем управляющий вывод (основной или дополнительный) управляемого вентиля дополнительно подключен к второму выводу датчика (ограничителя) тока или второму выводу управляемого вентиля через дополнительно введенный управляемый ключ (управляемое сопротивление) или через дополнительно введенную последовательную цепь из управляемого ключа (сопротивления), и/или дополнительно введенный источник питания, например предварительно заряженный конденсатор, или дополнительный выход управляемого сопротивления, или датчик, или индикатор, или управляющий вход, или выход, или дроссель, или реактор, или обмотку электромагнита, или различную их последовательность (совокупность).

5. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающееся тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный управляющий вход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному или соответствующему дополнительному или датчику, или индикатору, или управляющему источнику, или выполненный или соответственно выполненный в виде дополнительного или датчика, или индикатора, или различной их совокупности.

6. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающееся тем, что, с целью расширения кратности регулирования и увеличения защищенности (надежности), датчик (ограничитель) тока содержит дополнительный или соответствующий дополнительный управляющий вход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному или соответствующему дополнительному или датчику, или индикатору, или выходу, или управляемого сопротивления, или датчика, или индикатора, или реактора, или электромагнита, или управляемого вентиля, или нагрузки, или выполненный в виде или датчика, или индикатора, или различной из совокупности.

7. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающееся тем, что, с целью увеличения защищенности, датчик тока содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему, или соответствующему дополнительному управляющему входу или управляемого ключа (сопротивления), или соответствующего управляемого ключа, или управляемого сопротивления, или управляемого вентиля, или нагрузки, или различной их совокупности.

8. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и увеличения надежности защищенности, точка соединения первых выводов датчика (ограничителя) тока и управляемого вентиля дополнительно подключена к второму выводу для подключения источника постоянного напряжения через дополнительно введенную цепь из управляемого ключа (сопротивления) или последовательно включенной цепи из управляемого ключа (сопротивления) и RС-цепи, или данной цепи и/или дополнительного датчика, или индикатора, или дросселя, или реактора или обмотки электромагнита, или управляющего входа, или выхода, или различной их совокупности, причем управляющий вход или соответствующий управляющий вход управляемого ключа (сопротивления) подключен или соответственно подключен к дополнительному выходу управляемого сопротивления, или к дополнительному или датчику, или индикатору, или управляющему источнику, или различной их совокупности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано на электрическом подвижном составе, содержащем, в частности, тяговые аккумуляторные батареи

Изобретение относится к мощной импульсной технике, а именно к генераторам высоковольтных импульсов с емкостным накопителем энергии, и может быть использовано в сильноточных импульсно-периодических ускорителях электронов и другой электрофизической аппаратуры

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для питания активно-индуктивной нагрузки регулируемым постоянным напряжением

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения на нагрузках потребителей путем широтно-импульсной модуляции протекающих в них токов

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям (регуляторам) постоянного напряжения в постоянное, например, регуляторах (стабилизаторах) скорости двигателя постоянного тока

Изобретение относится к области электротехнике и может быть использовано для управления быстродействующими сетевыми трансформаторными источниками питания с улучшенными динамическими свойствами. Технический результат заключается в улучшении динамических свойств импульсного источника питания на основе однотактного сдвоенного обратноходового преобразователя. Для этого заявленное устройство содержит дополнительно релейный стабилизатор магнитного состояния сердечника индуктивного элемента и логический элемент ИЛИ, при этом вход одного ключевого элемента соединяется с выходом релейного стабилизатора магнитного состояния, а вход другого ключевого элемента - с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединяются с выходами релейного стабилизатора напряжения и релейного стабилизатора магнитного состояния. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электрооборудования постоянного тока, например, для электровозов постоянного тока напряжением 3 кВ для питания от контактной сети с повышенным напряжением (12-24 кВ и т.д.). Технический результат - расширение функциональных возможностей и увеличение предельной мощности нагрузки. Высоковольтный преобразователь постоянного напряжения с отношением величины высокого напряжения к величине низкого напряжения, равным N, где N - целое число, содержит общий последовательный конденсаторный делитель напряжения из N конденсаторов, L листов идентичных преобразовательных структур, токовый делитель на L выходов, нагрузку. Каждый лист преобразовательной структуры состоит из диодно-транзисторной цепочки из 2N последовательно соединенных диодов, шунтированных встречно-параллельными транзисторами, и конденсаторно-реакторной цепочки из последовательно соединенных N-1 ветвей с последовательно включенными реактором и конденсатором в каждой ветви. Упомянутые цепочки соединены так, как указано в материалах заявки. Нагрузка подсоединена параллельно первому конденсатору конденсаторного делителя напряжения, оконечный вывод которого образует второй вход преобразователя, общий с одним из выводов нагрузки. Преобразователь может работать как понижающий, так и повышающий напряжение в число раз. 2 ил.

Изобретение относится к системам электропитания, в частности электрическим преобразователям постоянного напряжения в постоянное напряжение заданного уровня, ограниченного верхним уровнем напряжения источника питания, и может быть использовано для электроснабжения активной нагрузки с возможностью рекуперации энергии от активной нагрузки в источник питания для его подзарядки в долевых режимах работы. Технический результат заключается в регулировании потока рекуперируемой энергии. Для этого заявленное устройство снабжено тремя дополнительными диодами и одним транзистором, эммитер которого соединен с катодом первого и анодом второго дополнительных диодов и вторым выводом токоограничивающего дросселя, коллектор транзистора соединен с катодом второго диода и с положительным выходным зажимом, анод первого диода подключен к общему узлу, соединяющему отрицательный входной и выходной зажим, а анод третьего диода соединен с первым выводом токоограничивающего дросселя, а его катод с положительным выводом входного зажима. Изменяя скважность работы транзисторов, можно осуществлять изменение или стабилизацию уровня выходного напряжения относительно входного, а также осуществлять регулирование тока заряда источника питания от энергии накопленной активной нагрузкой. 1 ил.

Изобретение относится к сильнотоковой импульсной технике и может быть использовано в качестве вторичного источника электрической мощности для питания нагрузок. Согласно изобретению, через последовательно включенные индуктивный накопитель энергии, первичный источник питания и коммутатор электрической цепи пропускают ток накачки индуктивного накопителя энергии и после достижения током накачки заданного значения размыкают общую цепь коммутатором, а энергию импульса экстратока размыкания выводят в нагрузку, причем для увеличения отношения энергии экстратока размыкания к энергии тока накачки первичным источником питания выполняют электрическую цепь, содержащую активное сопротивление и индуктивность накопителя с такими значениями номиналов, при которых длительность тока накачки меньше постоянной времени индуктивного накопителя на заданную величину. Технический результат - повышение эффективности. 3 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике. Способ управления ключевыми преобразователями постоянного напряжения в постоянное, содержащими индуктивный элемент в выходном фильтре или в индуктивном накопителе энергии. К традиционным режимам работы преобразователя: увеличению и уменьшению энергии в индуктивном элементе, добавляются два дополнительных режима - хранение верхнего уровня накопленной энергии и хранение нижнего уровня, в течение которых запас энергии в индуктивном элементе не меняется. Технический результат - устранение выбросов и провалов выходного напряжения при быстром выходе на режим и при скачкообразном изменении параметров нагрузки. 5ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное. Техническим результатом является увеличение надежности и повышение коэффициента полезного действия. Двухтактный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит первичную обмотку первого трансформатора, конец которой соединен со стоком первого МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом, исток которого соединен с отрицательным полюсом входного напряжения, а затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр1; начало первичной обмотки второго трансформатора соединено с истоком второго МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом, сток которого соединен с положительным полюсом входного напряжения, а затвор является входом для управляющего сигнала Uупр2. Один вывод накопительного конденсатора соединен между концом первичной обмотки первого трансформатора и стоком первого МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом, второй вывод которого соединен между началом первичной обмотки второго трансформатора и истоком второго МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом. Начало вторичной обмотки первого трансформатора соединено с отрицательным выводом нагрузки, конец которой соединен с анодом первого выпрямительного диода, катод которого соединен с положительными выводами нагрузки, выходного конденсатора, отрицательный вывод которого соединен с отрицательным выводом нагрузки. Начало вторичной обмотки второго трансформатора соединено с отрицательным выводом нагрузки, конец которой соединен с анодом второго выпрямительного диода, катод которого соединен с положительным выводом нагрузки. 2 ил.

Изобретение относится к области преобразователей постоянного напряжения и предназначено для регулирования тока в нагрузке, например в регуляторах напряжения генератора постоянного тока

Наверх