Стабилизированный квазирезонансный преобразователь

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания радиолокационных станций, устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик преобразователя, снижение массогабаритных показателей, увеличение КПД, повышение надежности, а также расширение области его применения за счет исключения постоянной составляющей магнитного потока в силовом трансформаторе. Стабилизированный квазирезонансный преобразователь содержит два последовательно соединенных зарядных МДП-транзистора, два последовательно соединенных рекуперирующих диода, два последовательно соединенных конденсатора, последовательно соединенные резонансные конденсатор и дроссель, силовой трансформатор, два выпрямителя, два делителя напряжения, конденсатор фильтра, резистор нагрузки, модулирующий МДП-транзистор, два однотактных ШИМ-контроллера, два управляющих трансформатора, времязадающую «RC»-цепь, эмиттерный повторитель, две дифференцирующие «RC»-цепи. В него введены измерительная обмотка силового трансформатора, второй модулирующий МДП-транзистор, два однотактных ШИМ-контроллера, три времязадающие «RC»-цепи, две дифференцирующие «RC»-цепи, второй эмиттерный повторитель, два сумматора, интегратор, фильтр, генератор тактовых импульсов, триггер, два логических элемента «И» с соответствующими связями. 1ил.

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания радиолокационных станций, устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Известен стабилизированный квазирезонансный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией [1]. Преобразователь содержит положительную и отрицательную клеммы источника питания, два рекуперирующих диода, силовой трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, два выпрямителя, резистор нагрузки, конденсатор фильтра, резонансный дроссель, резонансный конденсатор, два зарядных МДП-транзистора, два конденсатора, модулирующий МДП-транзистор, однотактный и двухтактный ШИМ-контроллеры [2], времязадающие резистор и конденсатор, цепь обратной связи по напряжению, управляющий трансформатор.

Аналог имеет следующие недостатки:

1. Наличие второй вторичной обмотки увеличивает габариты и массу трансформатора;

2. В режиме работы, когда на затвор модулирующего МДП-транзистора подается импульс максимальной длительности, трансформатор работает в режиме короткого замыкания. Ток зарядного контура протекает по первичной обмотке, второй вторичной обмотке трансформатора, второму выпрямителю, модулирующему МДП-транзистору, что снижает КПД преобразователя;

3. Наличие второй вторичной обмотки приводит к образованию дополнительных паразитных «LC»-контуров, что приводит к увеличению уровня радиопомех;

4. Обратная связь по напряжению осуществляется довольно сложной цепью и содержит много элементов, что снижает ее быстродействие и допустимую динамическую нестабильность выходного напряжения.

Отмеченные недостатки ограничивают область применения схемы аналога.

Наиболее близким по технической сущности является стабилизированный квазирезонансный преобразователь [3], принятый за прототип, который содержит источник питания, два последовательно соединенных зарядных МДП-транзистора, два последовательно соединенных рекуперирующих диода, два последовательно соединенных конденсатора, два выпрямителя, силовой трансформатор, последовательно соединенные резонансные конденсатор и дроссель, конденсатор фильтра, резистор нагрузки, модулирующий МДП-транзистор, два делителя напряжения, один двухтактный и два однотактных ШИМ-контроллера, времязадающие конденсатор и резистор, два управляющих трансформатора, эмиттерный повторитель, две дифференцирующие цепи.

Недостаток вышеприведенных устройств состоит в том, что при стабилизации выходного напряжения преобразователя, в условиях циклически изменяющейся нагрузки, когда интервалы значительной (номинальной) нагрузки чередуются с интервалами незначительной нагрузки (режимы, близкие к холостому ходу), что имеет место в условиях применения преобразователей в радиолокационных станциях, происходит существенное изменение длительности проводящего состояния модулирующего транзистора и значений вольт-секундных интегралов напряжения на обмотках силового трансформатора.

При работе устройства на интервале большой нагрузки длительность проводящего состояния модулирующего транзистора невелика и напряжение к обмоткам трансформатора прикладывается в течение длительного интервала, вольт-секундные интегралы и приращения магнитной индукции трансформатора значительны.

На интервале малой нагрузки длительность проводящего состояния модулирующего транзистора значительна и напряжение к обмоткам трансформатора прикладывается в течение короткого интервала времени, вольт-секундные интегралы малы и магнитная индукция в трансформаторе меняется мало, сохраняя то значение, которое было на момент окончания предыдущего цикла. В результате в магнитопроводе трансформатора появляется постоянная составляющая индукции.

С началом нового цикла, на первом же полупериоде работы преобразователя с большой нагрузкой за счет уменьшения длительности проводящего состояния модулирующего транзистора и значительного увеличения вольт-секундных интегралов индукция магнитопровода трансформатора получает значительное приращение, которое суммируется с постоянной составляющей индукции от предыдущего цикла. В результате значение индукции превышает номинальное значение даже без учета возможного следования подряд друг за другом нескольких подобных циклов, когда происходит процесс непрерывного увеличения магнитной индукции.

Появление постоянной составляющей индукции вызывает насыщение магнитопровода силового трансформатора и резкое увеличение тока первичной обмотки, что приводит к токовой перегрузке зарядных МДП-транзисторов и выходу их из строя. Снижается надежность квазирезонансного преобразователя.

Для устранения эффекта насыщения в прототипе применяют магнитопроводы с небольшой крутизной кривой намагничивания. Такие магнитопроводы обладают малой магнитной проницаемостью, а трансформаторы с такими магнитопроводами - малой индуктивностью намагничивания и большим намагничивающим током. Поэтому для получения требуемого тока намагничивания в прототипе необходимо увеличение числа витков обмоток трансформатора, что, в свою очередь, приводит к увеличению его массы и габаритов, потерь в обмотках и снижению КПД.

Технический результат изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик преобразователя (снижение массогабаритных показателей, увеличение КПД, повышение надежности, а также расширение области его применения) за счет исключения постоянной составляющей магнитного потока в магнитопроводе силового трансформатора квазирезонансного преобразователя.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемый стабилизированный квазирезонансный преобразователь, содержащий два последовательно соединенных зарядных МДП-транзистора, два последовательно соединенных рекуперирующих диода, два последовательно соединенных конденсатора, последовательно соединенные резонансные конденсатор и дроссель, силовой трансформатор, два выпрямителя, два делителя напряжения, конденсатор фильтра, резистор нагрузки, модулирующий МДП-транзистор, два однотактных ШИМ-контроллера, два управляющих трансформатора, времязадающую «КС»-цепь, эмиттерный повторитель, две дифференцирующие «КС»-цепи, дополнительно введены измерительная обмотка силового трансформатора, второй модулирующий МДП-транзистор, два однотактных ШИМ-контроллера, три времязадающие «КС»-цепи, две дифференцирующие «КС»-цепи, второй эмиттерный повторитель, два сумматора, интегратор, фильтр, генератор тактовых импульсов, триггер, два логических элемента «И».

При этом, как и в прототипе, в предлагаемом преобразователе сток первого зарядного МДП-транзистора, катод первого рекуперирующего диода и первый вывод первого конденсатора подключены к положительной клемме источника питания, а исток второго зарядного МДП-транзистора, анод второго рекуперирующего диода и второй вывод второго конденсатора подключены к отрицательной клемме источника питания, общая точка соединения зарядных МДП-транзисторов и рекуперирующих диодов через резонансный конденсатор и дроссель подключены к началу первичной обмотки силового трансформатора, конец которой подключен к общей точке соединения конденсаторов, а к вторичной обмотке силового трансформатора подключены первый выпрямитель, к выходу которого подключен резистор нагрузки, шунтированный конденсатором фильтра, и второй выпрямитель, к плюсовому выводу которого подключен сток модулирующего МДП-транзистора, а к минусовому, соединенному с минусовым выходом первого выпрямителя, - его исток, выходы первого и второго управляющих трансформаторов подключены к затворам первого и второго зарядных МДП-транзисторов. Кроме того, в отличие от прототипа, в предлагаемом преобразователе сток-исток второго модулирующего МДП-транзистора подключен к сток-истоку первого модулирующего МДП-транзистора, конец измерительной обмотки силового трансформатора соединен с минусовым выводом первого и второго выпрямителей, а начало - с входом интегратора, выход которого через фильтр соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выход первого делителя напряжения, вход которого подключен к плюсовому выводу первого выпрямителя, соединен с неинвертирующим входом «IN» [2, стр.4] (вход 2 - W2) четвертого ШИМ-контроллера и вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с неинвертирующим входом «IN» третьего ШИМ-контроллера, вход второго делителя напряжения подключен к выходу «REF» третьего ШИМ-контроллера, а его выход подключен к инвертирующему входу «IN» [2, стр.4] (вход 1 - W1) третьего ШИМ-контроллера и ко второму входу второго сумматора, выход которого соединен с инвертирующим входом «IN» четвертого ШИМ-контроллера, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом триггера и вторыми входами первого и второго логических элементов «И», первый и второй выходы триггера соединены с первыми входами первого и второго логических элементов «И», соответственно, выход первого логического элемента «И» через первый эмиттерный повторитель соединен с входами второй и четвертой дифференцирующих «RC»-цепей, а выход второго логического элемента «И» через второй эмиттерный повторитель соединен с входами первой и третьей дифференцирующих «RC»-цепей, выходы первой, второй, третьей и четвертой дифференцирующих «RC-цепей подключены к третьим выводам первой, второй, третьей и четвертой времязадающих «RC»-цепей, выводы 1, 2 которых соединены с выводами «R» и «С» первого, второго, третьего и четвертого ШИМ-контроллеров, соответственно, выходы «В» первого и второго ШИМ-контроллеров подключены к входам первого и второго управляющих трансформаторов, а выходы «В» третьего и четвертого ШИМ-контроллеров подключены к затворам первого и второго модулирующих МДП-транзисторов.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого стабилизированного квазирезонансного преобразователя, где приняты следующие обозначения:

1, 2 - положительная и отрицательная клеммы источника питания;

3, 4 - первый и второй зарядные МДП-транзисторы;

5, 6 - первый и второй рекуперирующие диоды;

7, 8 - первый и второй конденсаторы;

9 - резонансный конденсатор;

10 - резонансный дроссель;

11 - силовой трансформатор;

12 - измерительная обмотка силового трансформатора;

13, 14 - первый и второй выпрямители;

15, 16 - первый и второй модулирующие МДП-транзисторы;

17 - первый делитель напряжения;

18 - конденсатор фильтра;

19 - резистор нагрузки;

20, 21 - первый и второй сумматоры;

22, 23 - первый и второй управляющие трансформаторы;

24 - второй делитель напряжения;

25, 26, 27, 28 - первый, второй, третий и четвертый ШИМ-контроллеры;

29 - интегратор;

30 - фильтр;

31, 32, 33, 34 - первая, вторая, третья и четвертая времязадающие «RC»-цепи;

35, 36, 37, 38 - первая, вторая, третья и четвертая дифференцирующие «RC»-цепи;

39 - генератор тактовых импульсов;

40 - триггер;

41, 42 - первый и второй логические элементы «И»;

43, 44 - первый и второй эмиттерные повторители.

Точками на схеме обозначены начала обмоток силового трансформатора 11.

Стабилизированный квазирезонансный преобразователь работает от двух источников питания, не показанных на чертеже. К клеммам 1, 2 первого источника питания подключены два последовательно соединенных зарядных МДП-транзистора 3, 4, два последовательно соединенных рекуперирующих диода 5, 6 и два последовательно соединенных конденсатора 7, 8. При этом сток первого зарядного МДП-транзистора 3, катод первого рекуперирующего диода 5 и первый вывод первого конденсатора 7 подключены к положительной клемме источника питания 1, а исток второго зарядного МДП-транзистора 4, анод второго рекуперирующего диода 6 и второй вывод второго конденсатора 8 - к отрицательной клемме источника питания 2. Общая точка соединения зарядных МДП-транзисторов 3, 4 и рекуперирующих диодов 5, 6 через резонансный конденсатор 9 и дроссель 10 соединены с началом первичной обмотки силового трансформатора 11, конец которой соединен с общей точкой соединения конденсаторов 7 и 8.

Вторичная обмотка силового трансформатора 11 подключена к входам выпрямителей 13 и 14, минусовые выходы которых соединены между собой. Параллельно выходу первого выпрямителя 13 подключены конденсатор фильтра 18 и резистор нагрузки 19.

К плюсовому выводу первого выпрямителя 13 подключен вход первого делителя напряжения 17, выход которого соединен с неинвертирующим входом «IN» четвертого ШИМ-контроллера 28, и входом 2 первого сумматора 20, выход которого соединен с неинвертирующим входом «IN» третьего ШИМ-контроллера 27. К плюсовому выводу второго выпрямителя 14 подключены стоки модулирующих МДП-транзисторов 15 и 16, а к минусовому выводу - их истоки.

Вход второго делителя напряжения 24 подключен к выводу «REF» третьего ШИМ-контроллера 27, а его выход подключен к инвертирующему входу «IN» третьего ШИМ-контроллера 27, а также ко второму входу второго сумматора 21, выход которого соединен с инвертирующим входом «IN» четвертого ШИМ-контроллера 28.

Конец измерительной обмотки 12 подсоединен к минусовому выводу выпрямителей 13 и 14, а ее начало - к входу интегратора 29, выход которого через фильтр 30 подключен к первым входам сумматоров 20 и 21.

Затворы первого и второго зарядных МДП-транзисторов 3 и 4 через первый и второй управляющие трансформаторы 22 и 23 присоединены к неинвертирующим выходам «В» первого 25 и второго 26 ШИМ-контроллеров.

Затворы первого 15 и второго 16 модулирующих МДП-транзисторов и присоединены к неинвертирующим выходам «В» третьего и четвертого ШИМ-контроллеров 27, 28.

Выход генератора тактовых импульсов 39 подключен к входу триггера 40 и ко вторым входам первого 41 и второго 42 логических элементов «И», первые входы которых соединены с первым и вторым выходами триггера 40, соответственно.

К выводам «R» и «С» первого 25, второго 26, третьего27 и четвертого 28 ШИМ-контроллеров подключены выводы 1, 2 первой 31, второй 32, третьей 33 и четвертой 34 времязадающих «RC» цепей. К третьим входам первой 31, второй 32, третьей 33 и четвертой 34 времязадающих «RC»-цепей подключены выходы первой 35, второй 36, третей 37 и четвертой 38 дифференцирующих «RC»-цепей. Входы первой 35 и третьей 37 дифференцирующих «RC»-цепей подключены к выходу второго эмиттерного повторителя 44, а входы второй 36 и четвертой 38 дифференцирующих «RC»-цепей - к выходу первого эмиттерного повторителя 43.

Входы первого и второго эмиттерных повторителей 43 и 44 подключены к выходам первого и второго логических элементов «И» 41 и 42, соответственно.

Стабилизированный квазирезонансный преобразователь работает следующим образом.

После подачи питания на активные устройства преобразователя от дополнительного источника, не показанного на чертеже, и подачи напряжения на клеммы 1, 2 начинает работать генератор тактовых импульсов 39, триггер 40, логические элементы «И» 41, 42, эмиттерные повторители 43, 44, ШИМ-контроллеры 25, 26, 27, 28, интегратор 29. Генератор 39 формирует тактовые импульсы требуемой частоты и длительности, примерно равной 1/10 периода их следования.

С выхода генератора 39 формируемые импульсы подаются на вход триггера 40, вызывая его периодическое переключение. Одновременно импульсы с выхода генератора 39 подаются на вторые входы первого 41 и второго 42 логических элементов «И». С первого и второго выходов триггера 40 импульсы подаются на первые входы первого 41 и второго 42 логических элементов «И».

С выхода первого логического элемента «И» 41 импульсы через первый эмиттерный повторитель 43 подаются на входы второй 36 и четвертой 38 дифференцирующих «RC»-цепей, с выходов которых импульсы подаются на третьи входы второй 32 и четвертой 34 времязадающих «RC»-цепей. Этим обеспечивается синхронная работа второго 26 и четвертого 28 ШИМ-контроллеров.

С выхода второго логического элемента «И» 42 импульсы через второй эмиттерный повторитель 44 подаются на входы первой 35 и третьей 37 дифференцирующих «RC»-цепей, с выходов которых импульсы подаются на третьи входы первой 31 и третьей 33 времязадающих «RC»-цепей. Этим обеспечивается синхронная работа первого 25 и третьего 27 ШИМ-контроллеров.

С неинвертирующих выходов «В» первого 25 и второго 26 ШИМ-контроллеров через первый 22 и второй 23 управляющие трансформаторы импульсы требуемой длительности подаются на затворы первого 3 и второго 4 зарядных МДП-транзисторов, обеспечивая их поочередное включение. Длительность этих импульсов примерно равна 1/2 периода следования тактовых импульсов генератора.

С неинвертирующих выходов «В» третьего 27 и четвертого 28 ШИМ-контроллеров импульсы управления подаются на затворы первого 15 и второго 16 модулирующих МДП-транзисторов, обеспечивая их поочередное включение.

Величина напряжения на резисторе нагрузки 19 при постоянном ее сопротивлении определяется величиной напряжения на выходах первого 17 и второго 24 делителей напряжения. Эти же напряжения определяют длительность импульсов на неинвертирующих выходах «В» третьего 27 и четвертого 28 ШИМ-контроллеров и, следовательно, длительность проводящего состояния первого 15 и второго 16 модулирующих МДП-транзисторов. При увеличении длительности проводящего состояния первого 15 и второго 16 модулирующих МДП-транзисторов напряжение на резисторе нагрузки 19 уменьшается.

После включения питания в первый момент времени третий 27 и четвертый 28 ШИМ-контроллеры обеспечивают плавный пуск преобразователя, формируя на своих выходах «В» импульсы максимальной длительности. Модулирующие МДП-транзисторы 15, 16 открыты, и через выпрямитель 14 замыкают вторичную обмотку силового трансформатора 11. На первичной обмотке силового трансформатора 11 напряжение практически равно нулю, так как приведенное активное сопротивление резонансного контура равно нулю. Напряжение на выходе выпрямителя 13 и, следовательно, на резисторе нагрузки 19 также равно нулю.

При включении первого зарядного МДП-транзистора 3 прямой ток резонансного контура протекает по цепи: положительная клемма 1, сток-исток МДП-транзистора 3, резонансный конденсатор 9, резонансный дроссель 10, первичная обмотка силового трансформатора 11, конденсатор 8, отрицательная клемма 2. Поскольку активное сопротивление резонансного контура практически равно нулю, возникает обратный ток, который протекает по цепи: отрицательная клемма 2, конденсатор 8, первичная обмотка силового трансформатора 11, резонансный дроссель 10, резонансный конденсатор 9, рекуперирующий диод 5, положительная клемма 1. Происходит рекуперация энергии в цепь питания преобразователя.

При включении второго зарядного МДП-транзистора 4 прямой ток резонансного контура протекает по цепи: положительная клемма 1, конденсатор 7, первичная обмотка силового трансформатора 11, резонансный дроссель 10, резонансный конденсатор 9, сток-исток МДП-транзистора 4, отрицательная клемма 2. Поскольку активное сопротивление резонансного контура практически равно нулю, возникает обратный ток, который протекает по цепи: отрицательная клемма 2, рекуперирующий диод 6, резонансный конденсатор 9, резонансный дроссель 10, первичная обмотка силового трансформатора 11, конденсатор 7, положительная клемма 1. Происходит рекуперация энергии в цепь питания преобразователя.

В процессе пуска на неинвертирующих выходах «В» третьего 27 и четвертого 28 ШИМ-контроллеров постепенно уменьшается длительность импульсов управления. Образуются интервалы времени, где выпрямитель 14 не замыкает вторичную обмотку силового трансформатора 11. Через первичную обмотку силового трансформатора 11 начинает протекать ток. На выходе выпрямителя 13 и, следовательно, на резисторе нагрузки 19 появляется напряжение.

По мере заряда конденсатора фильтра 18 и возрастания напряжения на резисторе нагрузки 19 приведенное активное сопротивление цепи резонансного контура возрастает, величина обратного тока уменьшается и далее протекает только прямой ток.

Плавный пуск продолжается до момента времени, когда напряжение на резисторе нагрузки 19 достигнет номинального значения. Начинает работать обратная связь по напряжению. Преобразователь переходит в режим стабилизации напряжения на резисторе нагрузки 19.

Напряжение на резисторе нагрузки 19 через делитель напряжения 17 цепи обратной связи по напряжению подается на неинвертирующие входы «IN» третьего 27 и четвертого 28 ШИМ-контроллеров. Происходит изменение длительности импульсов с неинвертирующих выходов «В» третьего 27 и четвертого 28 ШИМ-контроллеров, которое обеспечивает поддержание постоянства напряжения на резисторе нагрузки 19.

При минимально допустимом напряжении на клеммах 1, 2 на затворы первого 15 и второго 16 модулирующих МДП-транзисторов подаются импульсы с выходов «В» третьего 27 и четвертого 28 ШИМ-контроллеров минимальной длительности.

При коротком замыкании в нагрузке ток в резонансном контуре преобразователя ограничивается его волновым сопротивлением.

При постоянной величине сопротивления нагрузки 19 вольт-секундные интегралы напряжения, прикладываемого к обмоткам трансформатора 11, неизменны. При этом кривая индукции магнитопровода трансформатора 11 и напряжение на выходе интегратора 29 содержат только переменную составляющую и не имеют постоянной составляющей, а напряжение фильтра 30 равно нулю, то есть обратная связь по постоянной составляющей индукции не работает.

При динамической нагрузке, характеризующейся чередованием интервалов времени с большим и малым сопротивлением нагрузки 19, вольт-секундные интегралы напряжения, прикладываемого к обмоткам трансформатора 11, имеют различные значения, что вызывает появление постоянной составляющей индукции, а также напряжения на выходе интегратора 29 и на выходе фильтра 30. Начинает работать обратная связь по постоянной составляющей индукции.

При работе устройства на интервале большой нагрузки длительность вольт-секундных интегралов и приращения магнитной индукции трансформатора значительны.

На интервале малой нагрузки вольт-секундные интегралы малы и магнитная индукция в трансформаторе меняется мало, сохраняя то значение, которое было на момент окончания предыдущего цикла. В результате в магнитопроводе трансформатора появляется постоянная составляющая индукции.

Появление постоянной составляющей индукции вызывает насыщение магнитопровода силового трансформатора и резкое увеличение тока первичной обмотки, что приводит к токовой перегрузке зарядных МДП-транзисторов и выходу их из строя.

Длительность импульсов на неинвертирующем выходе «В» третьего 27 и четвертого 28 ШИМ-контроллеров и длительность проводящего состояния первого 15 и второго 16 модулирующих МДП-транзисторов зависит также от сопротивления резистора во втором делителе 24 и выходного напряжения фильтра 30.

При показанном на чертеже соединении элементов схемы транзисторы 3 и 15 работают при положительном напряжении на обмотках силового трансформатора 11, когда потенциал начала каждой обмотки трансформатора 11 положителен относительно ее конца, а транзисторы 4 и 16 работают при отрицательном напряжении.

Переменное напряжение, снимаемое с измерительной обмотки 12, поступает на вход интегратора 29, выходное напряжение которого пропорционально индукции магнитопровода силового трансформатора 11, и далее - на вход фильтра 30. Выходное напряжение фильтра 30 пропорционально постоянной составляющей индукции магнитопровода силового трансформатора 11.

При нулевом значении постоянной составляющей индукции магнитопровода силового трансформатора 11 выходное напряжение фильтра 30 равно нулю. При этом на инвертирующие входы «IN» третьего 27 и, через сумматор 21, четвертого 28 ШИМ-контроллеров подано напряжение со второго делителя 24, определяющее величину выходного напряжения преобразователя. На неинвертирующие входы «IN» третьего 27 и четвертого 28 ШИМ-контроллеров подано напряжение с выхода первого делителя 17, которое является сигналом обратной связи.

Полярность выходного напряжения фильтра 30 определяется разностью суммарных вольт-секундных интегралов, которые обеспечиваются первым 3 и вторым 4 зарядными МДП-транзисторами при работе преобразователя на интервале большой нагрузки.

Если положительный вольт-секундный интеграл, обусловленный работой зарядного МДП-транзистора 3, больше отрицательного вольт-секундного интеграла, обусловленного работой МДП-транзистора 4, то по окончании интервала большой нагрузки потенциал начала каждой обмотки трансформатора 11 положителен относительно ее конца. При этом выходное напряжение фильтра 30 положительно, выходное напряжение сумматоров 20 и 21 возрастает.

Увеличивается напряжение на неинвертирующем входе «IN» первого ШИМ-контроллера 27. За счет этого длительность его импульса на выходе «В» увеличивается. Возрастает также длительность проводящего состояния МДП-транзистора 15 и продолжительность шунтирования обмотки трансформатора 11 на положительном полупериоде напряжения на ней.

Одновременно увеличивается напряжение, подаваемое на инвертирующий вход «IN» второго ШИМ-контроллера 28, что приводит к уменьшению длительности его импульса на неинвертирующем выходе «В». Уменьшается длительность проводящего состояния МДП-транзистора 16, и продолжительности шунтирования обмотки трансформатора 11 на отрицательном полупериоде напряжения на ней.

Все это вызывает уменьшение положительного вольт-секундного интеграла, увеличение отрицательного вольт-секундного интеграла и снижение постоянной составляющей индукции магнитопровода силового трансформатора 11 до нуля.

За счет реализуемой таким образом обратной связи по постоянной составляющей индукции в начале каждого интервала большой нагрузки изменение индукции происходит с нулевого значения ее постоянной составляющей, что исключает насыщение магнитопровода силового трансформатора 11 и токовую перегрузку зарядных МДП-транзисторов 3, 4.

Исключение насыщения магнитопровода силового трансформатора позволяет:

- реализовать трансформатор при малом сечении магнитопровода и небольшом количестве витков, что обеспечивает уменьшение массы и габаритов преобразователя в целом, повышение его КПД;

- предотвратить резкое увеличение тока первичной обмотки, токовую перегрузку зарядных МДП-транзисторов и выход их из строя при работе предлагаемого квазирезонансного преобразователя на динамическую нагрузку, что приводит к увеличению надежности изобретения;

- реализовать работу трансформатора преобразователя при различных режимах работы нагрузки, что обеспечивает расширение области его применения.

Таким образом, за счет введения новых элементов и связей между ними обеспечивается:

- повышение надежности во всех режимах работы нагрузки и КПД преобразователя в целом;

- уменьшение его массы и габаритов;

- расширение области применения предлагаемого квазирезонансного преобразователя за счет возможности его использования при динамической нагрузке.

Источники информации

1. Патент на изобретение РФ №2385526, Стабилизированный квазирезонансный преобразователь / Кириенко В.П., Стрелков В.Ф., Бюл. №9, 2010 г.

2. Схемы ШИМ-контроллеров 1156ЕУ2,3. // Научно-технический центр схемотехники и интегральных технологий. - г.Брянск, 2000,22 с.

3. Патент на изобретение РФ №2418355, Стабилизированный квазирезонансный преобразователь / Кириенко В.П., Стрелков В.Ф., Ваняев В.В., Бюл. №13, 2011 г.

Стабилизированный квазирезонансный преобразователь, содержащий два последовательно соединенных зарядных МДП-транзистора, два последовательно соединенных рекуперирующих диода, два последовательно соединенных конденсатора, последовательно соединенные резонансные конденсатор и дроссель, силовой трансформатор с первичной и вторичной обмотками, два выпрямителя, конденсатор фильтра, резистор нагрузки, модулирующий МДП-транзистор, два делителя напряжения, два однотактных ШИМ-контроллера, два управляющих трансформатора, времязадающую «RC»-цепь, эмиттерный повторитель, две дифференцирующие «RC»-цепи, при этом сток первого зарядного МДП-транзистора, катод первого рекуперирующего диода и первый вывод первого конденсатора подключены к положительной клемме источника питания, а исток второго зарядного МДП-транзистора, анод второго рекуперирующего диода и второй вывод второго конденсатора подключены к отрицательной клемме источника питания, общая точка соединения зарядных МДП-транзисторов и рекуперирующих диодов через резонансный конденсатор и дроссель подключены к началу первичной обмотки силового трансформатора, конец которой подключен к общей точке соединения конденсаторов, а к вторичной обмотке силового трансформатора подключены первый выпрямитель, к выходу которого подключен резистор нагрузки, шунтированный конденсатором фильтра, и второй выпрямитель, к плюсовому выводу которого подключен сток модулирующего МДП-транзистора, а к минусовому, соединенному с минусовым выходом первого выпрямителя, - его исток, выходы первого и второго управляющих трансформаторов подключены к затворам первого и второго зарядных МДП-транзисторов, отличающийся тем, что введены измерительная обмотка силового трансформатора, второй модулирующий МДП-транзистор, третий и четвертый однотактные ШИМ-контроллеры, вторая, третья и четвертая времязадающие «RC»-цепи, третья и четвертая дифференцирующие «RC»-цепи, второй эмиттерный повторитель, первый и второй сумматоры, интегратор, фильтр, генератор тактовых импульсов, триггер, первый и второй логические элементы «И», причем сток-исток второго модулирующего МДП-транзистора подключен к сток-истоку первого модулирующего МДП-транзистора, конец измерительной обмотки силового трансформатора соединен с минусовым выводом первого и второго выпрямителей, а начало - с входом интегратора, выход которого через фильтр соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выход первого делителя напряжения, вход которого подключен к плюсовому выводу первого выпрямителя, соединен с неинвертирующим входом «IN» четвертого ШИМ-контроллера и вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с неинвертирующим входом «IN» третьего ШИМ-контроллера, вход второго делителя напряжения подключен к выходу «REF» третьего ШИМ-контроллера, а выход второго делителя напряжения - к инвертирующему входу «IN» третьего ШИМ-контроллера и ко второму входу второго сумматора, выход которого соединен с инвертирующим входом «IN» четвертого ШИМ-контроллера, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом триггера и вторыми входами первого и второго логических элементов «И», первый и второй выходы триггера соединены с первыми входами первого и второго логических элементов «И», соответственно, выход первого логического элемента «И» через первый эмиттерный повторитель соединен с входами второй и четвертой дифференцирующих «RC»-цепей, а выход второго логического элемента «И» через второй эмиттерный повторитель соединен с входами первой и третьей дифференцирующих «RC»-цепей, выходы первой, второй, третьей и четвертой дифференцирующих «RC»-цепей подключены к третьим выводам первой, второй, третьей и четвертой времязадающих «RC»-цепей, выводы 1, 2 которых соединены с выводами «R» и «С» первого, второго, третьего и четвертого однотактных ШИМ-контроллеров, соответственно, выходы «В» первого и второго ШИМ-контроллеров подключены к входам первого и второго управляющих трансформаторов, а выходы «В» третьего и четвертого ШИМ-контроллеров подключены к затворам первого и второго модулирующих МДП-транзисторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления преобразовательной схемы. Технический результат - поддержание пульсаций напряжения на низком уровне.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных частотно-регулируемых электроприводах. Техническим результатом является получение увеличенного числа уровней напряжения на выходе преобразователя частоты при меньшем числе вторичных обмоток входного многообмоточного трансформатора и при меньшем количестве силовых ячеек и обеспечение возможности управления положением байпасных ключей не только при неисправности.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для повышения быстродействия станков, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической промышленности для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в питающей их трехфазной сети.

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано при построении преобразователей постоянного напряжения в трехфазное переменное при высоких требованиях к качеству выходного напряжения, к массогабаритным показателям, к КПД и надежности.

Составной емкостный компонент содержит множество физически различных конденсаторных модулей, которые электрически соединены друг с другом. Различные модули обеспечивают повышенную электрическую и/или геометрическую гибкость при проектировании емкостного компонента.

Изобретение относится к управлению многофазным выпрямителем переменного тока. Технический результат заключается в усовершенствовании способа управления выпрямителем, чтобы при отказе в выходных цепях не проявлялись составляющие постоянного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе и преобразовательной технике. Технический результат - снижение массогабаритных показателей.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании выпрямителей для регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для станков для повышения их быстродействия, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической отраслях промышленности для уменьшения величины пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в трехфазной сети.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах бесперебойного питания переменного тока, автоматики и измерительной техники.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в цепях генератора высокого напряжения системы формирования рентгенографических изображений, устройства трехмерной ротационной ангиографии или устройства рентгеновской компьютерной томографии типа с веерным или конусным лучом.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям с высоким входным напряжением, преобразующим постоянное напряжение в постоянное и может быть использовано в системах электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в источниках вторичного электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Изобретение относится к устройствам преобразования электрической энергии и предназначено для использования в качестве вторичного источника питания электронных устройств или зарядного устройства.

Изобретение относится к области построения систем автоматического управления. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания. .

Изобретение относится к однотактным импульсным устройствам преобразования электрической энергии с трансформаторной нагрузкой. .

Изобретение относится к области силовой электроники. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания низкочастотной импульсной периодической нагрузки и позволяет получить технический результат - устранить модуляцию входного тока потребления от электросети и обеспечить высокий коэффициент мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное - инвертора-хм и регулятора-хм напряжения автономных систем электропитания и электроприводов перспективных авиакосмических летательных аппаратов с преимущественно или полностью электрифицированным приводным оборудованием. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей - получение выходного напряжения с произвольно задаваемой периодически-непрерывной формой, в частности синусоидального. В способе импульсного преобразования постоянного напряжения энергию от источника питания постоянного тока непрерывно передают непосредственно подключенной к нему двухконденсаторной емкостной стойке. Путем импульсного управления двумя регулируемыми ключами на первом этапе каждого периода высокочастотного периодического процесса дозирования осуществляют накопление энергии в дозирующем дросселе, подключая его к одному из двух конденсаторов стойки через замкнутый один из двух регулирующих ключей при разомкнутом другом ключе. На втором этапе энергию, накопленную на первом этапе, передают в другой конденсатор стойки при разомкнутых состояниях обоих ключей от дозирующего дросселя через один из двух выпрямительных диодов. Энергию, накапливаемую в конденсаторах стойки и в дозирующем дросселе, и энергию источника питания непрерывно передают в нагрузку переменного тока по двунаправленной цепи между средними выводами источника питания и емкостной стойки, периодически изменяя величину и полярность напряжения нагрузки на чередующихся полупериодах низкочастотного периодического процесса. На этапах длительности каждого его периода при нарастании напряжения нагрузки энергию, накопленную в первом конденсаторе емкостной стойки и источника питания, дозированно передают во второй конденсатор и в нагрузку. На этапах длительности того же периода при спадании напряжения нагрузки или при его неизменности энергию из второго конденсатора стойки и источника питания дозированно передают в первый конденсатор и в нагрузку.2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания радиолокационных станций, устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик преобразователя, снижение массогабаритных показателей, увеличение КПД, повышение надежности, а также расширение области его применения за счет исключения постоянной составляющей магнитного потока в силовом трансформаторе. Стабилизированный квазирезонансный преобразователь содержит два последовательно соединенных зарядных МДП-транзистора, два последовательно соединенных рекуперирующих диода, два последовательно соединенных конденсатора, последовательно соединенные резонансные конденсатор и дроссель, силовой трансформатор, два выпрямителя, два делителя напряжения, конденсатор фильтра, резистор нагрузки, модулирующий МДП-транзистор, два однотактных ШИМ-контроллера, два управляющих трансформатора, времязадающую «RC»-цепь, эмиттерный повторитель, две дифференцирующие «RC»-цепи. В него введены измерительная обмотка силового трансформатора, второй модулирующий МДП-транзистор, два однотактных ШИМ-контроллера, три времязадающие «RC»-цепи, две дифференцирующие «RC»-цепи, второй эмиттерный повторитель, два сумматора, интегратор, фильтр, генератор тактовых импульсов, триггер, два логических элемента «И» с соответствующими связями. 1ил.

Наверх