Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 543I09

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 А

1 !

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31.10.73 (21) 1969950/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.77. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 14.02.77 (51) М. Кл 2 Н 02М 7/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.632 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. М. Браславский, Л, Г. Зотов и А. М. Сажнев

Новосибирский электротехнический институт (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны преобразователи высокого напряжения переменного тока в более низкое напряжение постоянного тока путем выпрямления и последующей трансформации уровня напряжения постоянного тока на конденсаторахх.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство, состоящее из последовательно включенных через управляемый ключ т-фазного бестрансформаторного выпрямителя (однофазный мост, т = 2) и системы из нескольких вентильно-конденсаторных цепочек, каждая из которых состоит из конденсатора и двух неуправляемых вентилей, причем один вентиль подключен анодом к одному выводу конденсатора, а катодом — к выходной шине системы, другой вентиль подключен катодом к другому выводу этого же конденсатора, а анодом — к другой выходной шине этой же системы, кроме того, каждая предыдущая цепочка соединена с последующей неуправляемым вентилем так, что анод его подключен к точке соединения конденсатора и катода вентиля предыдущей цепочки, а катод — к точке соединения конденсатора и анода вентиля последующей цепочки.

Это устройство преобразует высокое напряжение переменного тока в более низкое напряжение постоянного тока путем заряда и последовательно включенных конденсаторов через m-фазный бестрансформаторный выпрямитель от источника напряжения переменного тока и параллельного разряда этих конденса1р торов на нагрузку.

Однако известное устройство обладает .существенным недостатком: при высоком входном напряжении переменного тока и,требуемом низком выходном напряжении постоянно15 го тока необходимо большое количество вентильно-конденсаторных цепочек и, например требуется около ста вентильно-конденсаторных цепочек для преобразования напряжения

220 В переменного тока (311  — амплитуд2J ное значение) в 3 В постоянного тока.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Это достигается тем, что в преобразователе, содержащем выпрямитель, управляемые

25 ключи и несколько цепочек для деления напряжения, состоящих из конденсатора и двух неуправляемых вентилей, один из которых подключен анодом к выводу конденсатора, а катодом — к выходной шине системы, другой

30 вентиль подключен катодом к другому выво543109 ду этого же конденсатора, а анодом — к другой выходной шине, причем смежные цепочки соединены между собой неуправляемыми вентилями, вентильно-конденсаторные цепочки объединены в группы, которые соединены 5 друг с другом и с цепью нагрузки через управляемые ключи, одна пз групп связана через управляемые ключи, стоящие в каждой входной и выходной шинах этой группы, а остальные — через управляемые ключи, стоящие 10 в одной пз шин, причем число цепочек в группах определяется кратностью деления.

На фпг. 1 изображена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — формы токов и напряжений, поясняющие работу схемы. 15

Преобразователь выполнен из однофазного моста 1, трех групп 2, 3 и 4, состоящих из вентильно-конденсаторных цепочек, управляемых ключей 5 — 10 и фильтрового конденсатора 11.

Однофазный мост 1 через управляемый ключ 20

5 в одной из его выходных шин 12 или 13 подключен на вход первой группы 2 в точки

14 и 15, которая через управляемый ключ 6 в одной из ее выходных-шин 16 или 17 подключена на вход второй группы 3 в точки 14 и 15. 25

Вторая группа 3 через управляемые ключи 7 и 8, стоящие в ее выходных шинах 18 и 19, подключена на вход третьей группы 4 в точки

14 и 15. Нагрузка преобразователя 20 и фильтровой конденсатор 11 через управляемые 30 ключи 9 и 10 подключены к выходным шинам

21 и 22 третьей группы 4. Источник переменного тока подключен на вход однофазного моста 1 к клеммам 23 и 24.

Каждая группа выполнена из нескольких 35 вентильно-конденсаторных цепочек. Каждая цепочка состоит из конденсатора 25 и двух вентилей 26 и 27. Вентиль 26 анодом подключен к выводу 14 конденсатора 25, а катодом к выходной шине 16. Вентиль 27 катодом под- 40 ключен к выводу 25, а анодом к выходной шине 17. Цепочки соединены между собой через вентили 28 так, что анод его подключен к точке 29 предыдущей цепочки, а катод — к точке 30 последующей цепочки. 45

Предлагаемое устройство работает следую-щим образом. В установившемся режиме напряжение переменного тока U, (фиг. 2) преобразуется мостом 1 в пульсирующее напря- 50

- жение Уь с амплитудой U и частотой, кратной числу фаз выпрямления т = 2, т. е. за период напряжения переменного тока на выходе моста 1 получаются два импульса напряжения постоянного тока (по направлению).

Под воздействием этих импульсов через открытый ключ 5 и вентили 28 зарядной цепи конденсаторов 25 группы 2 происходит заряд конденсаторов 25 током i, в течение 2Q>, каждый полупсрпод преобразуемого напряже- 60 ния (Q — угол отсечки тока вентилей моста и зарядной цепи первой группы). При одинаковых емкостях конденсаторов 25 первой группы 2 каждый конденсатор зарядится примерно

go /N части амплитуды U (N — колпчест- 65 во вептильно-конденсаторных цепочек в первой группе). В это время управляемый ключ

6 заперт. Он находится в таком состоянии еще некоторое время, чтобы исключить перекрытие с ключом 5. Затем ключ G открывается и в течение 2Q, происходит заряд током 4, конденсаторов второй группы 3. При одинаковых емкостях конденсаторов этой группы каждый конденсатор зарядится примерно до /У части выходного напряжения первой группы, т. е. примерно до IN N> части напряжения U . Ключи 7 и 8 в течение 2Q и еще некоторого времени находятся в запертом состоянии. Затем, аналогично предыдущему, открываются ключи 7 и 8 (в это время ключи

5, 6, 9 и 10 заперты) и в течение 2Q> происходит заряд током i„конденсаторов третьей группы 4. Если эти конденсаторы одинаковой емкости, то каждый из них заряжается до

1/Л э части выходного напряжения второй группы 3, т. е. напряжение на каждом конденсаторе будет составлять примерно /У М Жз часть от U. После окончания заряда конденсаторов третьей группы ключи 7 и 8 размыкаются, а ключи 9 и 10, спустя некоторое время, достаточное для устранения перекрытия, подключают конденсатор 11 и нагрузку 20 на выход 21, 22 третьей группы 4. В течение (л — 2Q ) каждого полупериода конденсаторы третьей группы параллельно через свои вентили 26 и 27 будут разряжаться на конденсатор 11 и нагрузку преобразователя 20, поддерживая на них требуемое выходное напряжение преобразователя U . В течение 2Q, когда ключи 9 и 10 разомкнуты, напряжение на нагрузке поддерживает заряженный конденсатор 11.

Таким образом, такое конструктивное построение преобразователя позволяет существенно уменьшить количество вентильно-конденсаторных цепочек. Например, при преобразовании 220 В эффективного значения напряжения переменного тока в 3 В постоянного тока прп трех группах с N> — — 5, N, — — 5 и N — — 4 требуется всего 14 вентпльно-конденсаторных цепочек вместо 100, так как

n = NiNgNg Ni + У + Nç (n, где и — необходимый коэффициент трансформации уровня напряжения и количество вентильно-конденсаторных цепочек прототипа.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий выпрямитель, управляемые ключи и несколько цепочек для деления напряжения, состоящих из конденсатора и двух неуправляемых вентилей, один из которых подключен анодом к выводу конденсатора, а катодом — к выходной шине, другой вентиль подключен катодом к другому выводу этого же конденсатора, а анодом — к другой выходной шине, причем смежные цепочки соединены между собой неуправляемы543109

lie, Ф ! гz

Рыг 1

U ю, Рог. 2 ми вентилями, о т л и и а ю щ и Й с я тем, что, с целью упрощения, указанные цепочки объединены в группы, которые соединены друг с .ц>угом и с цепью нагрузки через управляемые ключи, одна из групп связана через управляемь;е I . IIDLIII, cTDBIII,He B кахкдоЙ входиоЙ и Bblходной шинах этой группы, а остальные — через управляемые ключи, стоящие в одной из шин, причем число цепочек в группах опреде5 ляется кратностью деления.