Способ регулирования выходного напряжения преобразователя постоянного напряжения в постоянное и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ иЗОБ" И!- П ииЯ ""

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2?1275 (21) 2301333/24-07 (51) М. Кл. с присоединением заявки ¹

Н 02 М 3/135

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2506.80. Бюллетень ¹ 23 (5Ç) УДК 621. 314. .2 (088.8) Дата опубликования описания 28.068 0 (72) Автор изобретения

H.È. Пономаренко (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для регулирования выходного напряжения вверх и вниз от напряжения источника питания, например в качестве вторичного источника гарантированного питания с нестабильным входным и стабильным регулируемым выходным напряжением.

Известны способы и устройства регулирования постоянного напряжения вверх и вниз от наэпряжения источника питания (1) и (2).

Наиболее близким является способ и устройство, содержащее последова- 15 тельный и параллельный преобразователи, для регулирования выходного напряжения ниже входного, включают последовательный прерыватель с переменным коэффициентом заполнения им- 20 пульсного цикла (первая эона регулирования). Для регулирования выход ного напряжения на уровне вьхае входного включают последовательный прерыватель, и с определенной задержкой параллельный прерыватель, затем запирают последовательный прерыватель и после этого — параллельный прерыватель (вторая зона регулирования). устройство для осуществления способа 30

=одержит, кроме прерывателей, контур из диода, дросселя и шунтирующего нагрузку конденсатора, присоединенную к зажимам дросселя цепь иэ последовательно соединенных последовательного прерывателя, источника питания и параллельного прерывателя, а также диод, присоединенный между общей точкой соединения конденсатора с нагрузкой и общей точкой соединения источника питания с параллельным прерывателем (2).

Недостатком данного способа является то, что коэффициент заполнения импульсного цикла последовательного прерывателя изменяется от 0 до 1 при регулировании выходного напряжения ниже входного. Это приводит к увеличению амплитуды пульсации тока накопительного дросселя, а следовательно, к увеличению массы и габаритов дросселя и конденсаторов. С увеличением массы дросселя и конденсаторов увеличиваются также потери.

Недостаток устройства, реализующего известный способ, состоит в том, что последовательно с нагрузкой включено два полупроводниковых прибора: тиристор и диод, что также приводит к дополнительным потерям. Кроме того, 743137 каждый из прерывателей имеет индивидуальный узел коммутации, что приводит к усложнению силовой схемы и схемы управления.

Цель изобретения — ynpощение и улучшение массо-габаритных показателей преобразователя.

Поставленная цель достигается изменением алгоритма управления прерывателями и местом подключения. последовательного прерывателя.

На фиг. 1-6 представлены варианты устройств, реализующих способ регулирования.

Преобразователь постоянного напря жения содержит дроссель 1, диод 2, выходной конденсатор 3„ первичный ис- 15 точник 4, параллельный прерыватель 5, связывающий дроссель 1 с одним из выводов источника 4, а также последовательный прерыватель в виде тиристора 6.

Дроссель 1 может быть выполнен также Щ в виде автотрансформатора или трансформатора (фиг. 2-6).

Предложенный способ в отличие от известного имеет .три зоны регулирования выходного напряжения и реали- д зуется следующим образом.

При регулировании выходного напряжения вверх от нулевого уровня до напряжения, уровень которого ниже входного напряжения (первая зона регулирования) сначала при выключенном прерывателе 6 подают управляющие импульсы на вход параллельного прерывателя 5. В первой зоне при включенном прерывателе 5 энергии накапливается в дросселе 1, энергия в нагрузку в это время поступает только из конденсатора 3. При выключенном прерывателе 5 накопленная в дросселе 1 энергия передается в нагрузку и конденсатор 3. 40

Во второй зоне регулирования, подают управляющие импульсы на вход последовательного прерывателя 6 с переменным коэффициентом заполнения . Прерыватель 5 во второй зоне переключают с неизменяемым коэффициентом заполнения, обеспечивающим выключение прерывателя 6. Начало и конец проводящего состояния прерывателя 5 совпадает с началом. и концом интервала, предусмотренного для гарантированного принудительного запирания тиристора 6.

Верхний предел регулирования во второй .зоне соответствует равенству входного и выходного напряжений. о второй зоне при включенном прерывйтеле 6 часть энергии передается в нагрузку и в конденсатор 3 непосредственно без промежуточного преобразования, а другая часть накапливается в это время в дросселе 1. При Щ выключенном прерывателе б энергия, накопленная в дросселе 1 и конденсаторе 3, передается в нагрузку.

В третьей зоне регулирования на вход прерывателя 5 подают управляющие импульсы с регулируемым коэффицИентом заполнения импульсного цикла.

На вход прерывателя б,при этом падают управляющие импульсы, совпадающие по времени и длительности с паузами управляющих импульсов параллельного прерывателя 5, Выход напряжения регулируется выше уровня входного напряжения. В третьей зоне при включенном прерывателе 5 прерыватель 6 выключен.

Энергия накапливается в дросселе 1.

Энергия в нагрузку поступает в это время только из конденсатора 3. При включенном прерывателе 6 (прерыватель 5 выключен) в нагрузку и в конденсатор 3 передается накопленная в дросселе 1 энергия, а также часть энергии, поступающая из источника питания без промежуточного преобразования.

Особенностью предлагаемого способа является то, что диапазон регулирования выходного напряжения разбит на три зоны, вследствие чего уменьшается диапазон изменения коэффициентов заполнения импульсных циклов прерывателей, а следовательно, уменьшается расчетная мощность элементов основной части регулятора. Масса и габариты регулятора при применении предложенного способа существенно меньше, КПД выше.

Запирание тиристора 6 осуществляется энергией выходного конденсатора 3 при отпирании прерывателя 5, время включенного состояния которого должно быть равным или больше времени запирания тиристора 6. Отпадает также необходимость управления устройством коммутации тиристора, что упрощает алгоритм управления этим ключом. Основная часть предложенного устройства для осуществления способа проще известного: исключен из силовой цепи диод и устройство искусственной коммутации. В результате масса вентильного оборудования уменьшается, а КПД повышается, что существенно при относительно низких преобразуемых напряжениях.

Таким образом, применение предложенного способа и устройства для его осуществления позволяет существенно" о улучшить технико-экономические показатели: уменьшить расход .активных материалов, уменьшить потери,упростить устройство.

Формула .изобретения

1 ° Способ регулирования выходного напряжения преобразователя постоянного напряжения в постоянное, содержащий последовательный и параллельный прерыватели, путем подачи на их входы управляющих импульсов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упроще743137 ния и улучшЕния массо- габаритных показателей преобразователя для изменения выходного напряжения до уровня меньшего, чем выходной, указанные импульсы подают на вход параллельного прерывателя, а для изменения выходного напряжения от полученного уровня до уровня входного, управляющие импульсы с изменяемым коэффициентом заполнения подают на входы последовательного прерывателя, поддерживая коэффициент заполнения импульсов подаваемых на .вход параллельного прерывателя, а для получения выходного напряжения, уровень которого превышает входной, управляющие импульсы с изменяемым коэффициентом заполнения подают на входы последовательного и параллельного прерывателей, причем длительность первых соответствует паузам между вторыми из упомянутых импульсов, минимальную длительность которых задают не меньшей, чем время включения последовательного пре рыв ател я.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее последовательный прерыватель, контур из дросселя, диода и выходного конденсатора, а также присоединенную к выводам дросселя цепь из последовательно соединенных первичного источника и параллельного прерывателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что последовательный прерыватель присоединен между общей точкой соединения конденсатора с выходным зажимом и общей точкой соединения первичного источника с параллельным прерывателем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бирзниекс Л.В. Импульсные преобразователи постоянного тока. М., Энергия, 1974.

20 2. Авторское свидетельство СССР

Р 279780, кл. Н 02 N 3/135, 1971.

743137

Заказ 3628/18

Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель l0. Спивак

Редактор О. Колесникова Техред A . Щепанская Корректор A . Гриценко