Стабилизированный полупроводниковый конвертор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 1) 543 lO7

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 15.07.75 (21) 2155308,07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01,77. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 14.02.77 (51) М. Кл.- H 02М 3/335

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.58 (088.8) (72) Автор изобретения

Л, Е. Смол ьн и ко в (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ

КОН В EPTOP

Изобретение относится к области силовой электротехники, в частности к вторичным источникам питания.

Известны стабилизированные полупроводниковые конверторы, содержащие генератор переменного прямоугольного напряжения с трансформатором, импульсный регулятор напряжения с транзисторным коммутирующим узлом и LC-фильтром, резисторный датчик тока, соединенный последовательно с дросселем этого фильтра, и широтно-импульсный модулятор, включенный через токоограничивающие элементы между обмотками указанного трансформатора и переходами эмиттер-база транзисторов коммутирующего узла (1).

Известно также устройство (2), в котором коммутирующий узел содержит двухтактный транзисторный прерыватель, регулирующий поступление энергии от источника питания в цепь нагрузки.

Недостатком известного конвертора является то, что при подключении источника питания или переключении нагрузки возникает переходный процесс, во время которого мгновен".ое значение тока через транзисторы прерывателя может значительно превысить максимальное для установившегося режима значение такого тока, что в существенной степени снижает надежность конвертора и может привести к выходу его из строя.

Для обеспечения защиты транзисторов коммутирующего узла от перегрузок по току в переходных режимах и, следовательно, повышения надежности предлагаемого конвертора он снабжен пороговым формирователем импульсов, вход которого подключен параллельно указанному резнсторному датчику тока, а выходы соединены с управляющими переходамн тнрнсторов, включенных параллельно широт10 но-импульсному модулятору.

Пороговый формирователь импульсов может быть выполнен в виде порогового элемента н соединенных последовательно с выходом этого элемента резистором, одной нз обмоток ука15 занного трансформатора и первичной обмоткой вспомогательного импульсного трансформатора, причем в качестве входа формирователя использован вход порогового элемента, а в качестве выходов формирователя — вторнч20 ные обмотки указанного импульсного трансфор м а тор а.

На чертеже представлена схема описываемого транзисторного конвертора, где 1 — основной источник питания; 2 — вспомогатель25 ный источник питания; 3 — генератор прямоугольного напряжения; 4 — трансформатор генератора прямоугольного напряжения с обмотками 4ь 4, 4з, .5 — коммутирующий узел;

6 — импульсный регулятор напряжения; 7—

30 широтно-импульсный модулятор; 8 — дроссель

543107

1.С-фильтра; 9 — нагрузка конвертора; 10— конденсатор 1 С-фильтра; 11 — резисторный датчик тока; 12 — пороговый элемент; 13— стабилитрон; 14 — транзистор порогового элемента; 15 — выпрямительный мост; 16 — вспомогательный импульсный трансформатор с первичной 16> и вторичными 16> и 16> обмотками; 17, 18 — тиристоры; 19 — резистор;

20 — токоограничивающий элемент; 21 блок сравнения.

При подключении к конвертору основного 1 и вспомогательного 2 источников питания генератор 3 обеспечивает формирование симметричного знакопеременного прямоугольного напряжения на всех обмотках 4ь 4> и 4З трансформатора 4, и начинается переходный процесс изменения токов и напряжений на элементах конвертора. Коммутирующий узел 5 импульсного регулятора 6 напряжения, выполненный по любой известной однотактной или двухтактной схеме в бестрансформаторном, трансформаторном или автотрансформаторном вариантах, в зависимости от характера изменения коэффициента заполнения импульса на выходе широтно-импульсного модулятора 7 определяет процессы изменения тока через дроссель 8 У.С-фильтра и напряжения на шунтированном нагрузкой 9 конденсаторе 10 этого фильтра. Пока ток через дроссель 8 не превышает порогового значения, напряжение на резисторном датчике 10 тока, подаваемое на вход порогового элемента 12, содержащего стабилитрон 13, транзистор 14 и выпрямительный мост 15, недостаточно для пробоя стабилитрона 13, и транзистор 14 тока не проводит.

Следовательно, первичная обмотка 16t вспомогательного импульсного трансформатора 16 отключена от обмотки 4> трансформатора 4 и в данном состоянии конвертора тиристоры 17 и 18 в любой момент времени выключены изза отсутствия отпирающих сигналов на вторичных обмотках 16 и 16з вспомогательного и м пул ьс но го тр а н сфор м а тор а 16.

Прн увеличении тока дросселя 8 до порогового значения в базу транзистора 14 через стабилитрон 13 поступает ток, что обуславливает появление тока через резистор 19 и первичную обмотку 16 вспомогательного импульсного трансформатора 16. При этом в зависимости от полярности напряжения на обмотке 4 трансформатора 4 один из тиристоров 17 или 18 включается, вследствие чего блокируется широтно-импульсный модулятор и, следовательно, до конца данного полупериода прекращается управление транзисторами (или транзистором) коммутирующего узла.

Энергия от источника 1 питания не передается в дроссель 8, и ток этого дросселя уменьшается. Резистор 20 обеспечивает ограничение тока через проводящий тиристор.

Если в очередной момент изменения полярностей напряжения на обмотках 4ь 4, и 4> трансформатора 4 ток дросселя по-прежнему превышает пороговое значение, то в этот момент на всех обмотках 16ь 16 и 16з импульс5

40 ного трансформатора 16 появляются импульсы противоположной по отношению к предыдущему полупериоду полярности и происходит включение второго из пары 17, 18 тиристоров.

В этом случае в течение всего данного полупериода широтно-импульсный модулятор 7 также блокирован, и, следовательно, ток дросселя продолжает уменьшаться. Одновременно происходит восстановление переключающих свойств тиристора, включенного на предыдущем полупериоде.

В установившемся режиме ток дросселя меньше порогового значения, и, следователь«о, через транзистор 14 и обмотки импульсного трансформатора 16 токи не протекают, а тиристоры 17 и 18 выключены.

Блок сравнения 21, который может быть выполнен по любой известной схеме, обеспечивает обычным образом преобразование сигнала рассогласования между эталонным напряжением и напряжением, пропорциональным напряжению на нагрузке, в сигнал управления широтно-импульсным модулятоpoikil 7.

Использование в схеме вспомогательного источника 2 для питания генератора 3 прямоугольного напряжения не является необходимым, так как этот генератор по питанию может быть подключен к основному источнику

1 или к выходу конвертора (T. е. к конденсатору 10), или при наличии в коммутирующем узле трансформатора или автотрансформатора — к их обмоткам.

Возможно использование в конверторе для решения поставленной задачи тиристорных оптронов.

При таком использовании светодиод оптрона включается непосредственно, или через один †т диода, или через стабилитрон параллельно резисторному датчику тока и выполняет функции порогового формирователя импульсов, а в качестве тиристора 17 или 18 используется тиристор самого оптрона.

Формула изобретения

1. Стабилизированный полупроводниковый конвертор, содержащий генератор переменного прямоугольного напряжения с трансформатором, импульсный регулятор напряжения с транзисторным коммутирующим узлом и LCфильтром, последовательно с дросселем которого включен резисторный датчик тока, а также широтно-импульсный модулятор, включенный через токоограничивающие элементы между обмотками указанного трансформатора и переходами эмиттер — база транзисторов коммутирующего узла, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, конвертор снабжен пороговым формирователем импульсов, вход которого подключен параллельно указанному резисторному датчику тока, а выходы соединены с управляющими переходами тнристоров, включенных параллель»о широтно-импульсному модулятору.

543107

Составитель Г. Огнев

Корректор Л. Брахнина

Техред Л. Гладкова

Редактор С. Хейфиц

Заказ 29/16 Изд. № 103 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2

2. Конвертор по п, 1, о т л и ч а ю 1ц и и с я тем, что пороговый формирователь импульсов выполнен в виде порогового элемента и соединенных последовательно с выходом этого элемента резистором, одной из обмоток указанно- 5

ro трансформатора и первичной обмоткой вспомогательного импульсного трансформатора, причем в качестве входа формирователя использован вход порогового элемента, а в качестве выходов формирова1еля — вторичные 10 обмотки указанного вспомогательного импульсного трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Сб. «Электронная техника в автоматике» под ред. Ю. И. Конева, вып. 6, 1974, стр. 58, рис, 1.

2. Авторское свидетельство № 501456, М Кa г Н 02М 3/32 1974