Устройство для умножения напряжения

 

Союз Советских

Срциалнстичмннх

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11748733

> ф

I (61) Дополнительное к авт, саид-ву

{51)М. Кл. (22) Заявлено 30Д578 (21) 2620233/24-07 с присоединением заявки Йо

Н 02 М 7/10

Государствеииый комитет

СССР оо делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 110780, Бюллетень 1 (о 26

{53) УДК 621. 314..632(088.8) Дата опубликования описания 15,0780 (72) Автор изобретения

A.Ô. Березовский

Ярославский политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности, к выпрямителям с умножением напряжения.

Известен однофазный однополупе- 5 риодичный выпрямитель с умножением напряжения. Недостаток известного устройства состоит в том, что оно имеет малую жесткость внешней характеристики и, 10 кроме того, при двухполупериодном выпрямлении с питанием от двух вторичных -обмоток трансформатора требуется двукратное повторение многих элементов. 15

Известен также однофазный однополупериодный выпрямитель с умно-. жением напряжения, содержащий подключенный к выводам для источника переменного напряжения мост, два пле- 2р ча которого образованы вентилями,. два других конденсаторами, а диагональ постоянного тока связана с цепью, состоящей.иэ дополнительного вентиля и выводов для подключения 25 нагрузки. Цля утрбения напряжения и повышения жесткости внешней харайтеристики конденсаторы включены в противолежащие плечи моста, а параллельио выводам для подключения 3р

2 нагрузки подсоединен вспомогательный конденсатор.

Недостаток этого устройства состоит в том, что при питании от двух источников или при двухполупериод- ном выпрямлении с питанием от двух вторичных обмоток трансформатора требуется двукратйое повторение всех элементов за исключением конденсатора, подсоединенного параллельно нагрузке, Цель изобретения — упрощение устройства и улучшения внешней характеристики выходного напряжения при питании от двух источников переменного напряжения.

Укаэанная цель достигается тем, ч го в устройстве для умножения напряжения, содержащем выпрямительный мост, в двух противоположных плечах которого включены конденсаторы, в двух других — вентйли, а диагональ постоянного тока образована цепью, состоящей из вспомогательного вентиля и дополнительного конденсатора, шунтирующего выходные выводы, последовательно с каждым из конденса.торов моста включен дополнительный вентиль, причем общая точка соединения этого конденсатора с вентилем.748733 смежного с ним плеча и общая точка соединения дополнительного вентиля с вентилем другого плеча образуют выводы для подключения соответствующего источника переменного напряжения.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства. устройство подключается к двум источникам переменных напряжений с выводами 1 и 2,и З.,и 4 соответственно. В частном случае при двухполу= аериодном выпрямлении это могут ,бйть вторичные обмотки одного трансформатора. Два противолежащих пле.ча моста образованы конденсаторами

5 и 6, а два других - вентилями 7 и 8. Диагональ постоянного тока связана с цепью,.состоящей из вспомога-. тельного вентиля 9 и выводов для подключения нагрузки 10, к которым подсоединен вспомогательный конденсатор 11. Дополнительные вентили 12 и

13 подключены последовательно с конденсаторами 5 и б в плечах моста, причем к зажимам дополнительных.вентилей подсоединены выводы разных источников питания 1,3 и 2,4 соответственно. Через режимный переключатель 14 можно подсоединять дополнительную нагрузку 15, рассчитанную на пониженное (однократное) напряжение. В условиях переменного (выпрямленного) оперативного .ока для релейной защиты и автоматики нагрузкой

10 может быть соленоид отключения выключателя, а нагрузкой 15. — все "остальные реле оперативного тока и игнализация. Через режимный переклю. чатель 16 можно в одну из питающих цепей ввести контакт 17 переключающего реле, которое автоматически переводит питание на источник или с вь водами 3 и 4,или с выводами 18 и 19

При питании от двух источников с. выводами 1 и 2, и 3, и 4, когда входные напряжения равным по величине и .совпадают по фазе, из-за чего отсутствует разность потенциалов между вйводами 1 и 3, а также между выводами 2 и 4, устройство работает следующим образом.

В первый полупериод, когда потенциалы на выводах 1 и 3 положительные, имеют место следующие контурныЬ токи: от вывода 1 череэ вентиль .7 у койдейсатор 6 к выводу 2; от вывода 3 через конденсатор 5 и вентиль

8 к выводу 4 ° Эти контурные токи заряжают конденсаторы 5 и б до напряжений, близких к U . Если напряжение на конденсаторе ll меньше амплитуды входного U то имеют место также следующие контурные токи: от вь1вода

1 через вентили 7 и 9, параллельную пару иэ нагрузки 10 и конденсатора

11, вентили 8 и 13 к выводу 2; от вывода 3 через вентили 12,7 и 9, параллельную пару иэ нагрузки 10 и конденсатора 1 l,âåíòèëü 8 к выводу 4, Bo второй полупериод, когда потенциалы на выводах 2 и 4 положительные, возникают следующие контурные токи: от вывода 2 через конденсатор б, вентил 9, параллельную пару из нагрузки 10 и конденсатора 11, конденсатор 5, вентиль 12 к выводу

1; от вывода 4 через вентиль 13, конденсатор б, вентиль 9, упомянутую параллельную пару, конденсатор 5 к выводу 3. Этими контурными токами кажды иэ источников питания последовательно с конденсаторами 5 и 6 заряжает конденсатор 11 до напряже15 ния, близкого к ÇU . Если из двух. питающих и совпадающих по фазе напряжений одно становится меньше, то оно перестает участвовать в упомянутой зарядке конденсатора 11.

2О При пигании от двух источников с выводами 1 и 2,и 3, и 4,когда входные напряжения равны по величине и противоположны по фазе, устройство работает следующим образом.

В первый полупериод, когда потенциалы на выводах 1 и 4 положительные, имеют место следующие контурные токи: от вывода 1 через вентиль 7, конденсатор 6 к выводу 2; от вывода 4 через вентиль 13, выводы 2 и 1, вентили

ЗО 7 и 9, параллельную пару из нагрузки

10 и концансатора 11, конденсатор 5 к выводу 3. Первый контурный ток поцзаряжает конденсатор б до напряжения, близкого к U а второй заряЗ5 жает конденсатор 11 в прямом направлении и создает на конденсаторе 5 обратный заряд. Как только во второй части полупериода напряжение между выводами 4 и 3 становится меньше обратного напряжения на конденсаторе 5,. то появляется дополнительный контурный ток, разряжающий конденсатор 5 на обмотКУ с выводами 4 и 3. Благодаря этому к концу первого полупериода обратный заряд на конденсаторе 5 практически исчезает.

Во второй полупериод, когда потенциалы на выводах 2 и 3 положительные, появляются следующие контурные токи: от вывода 3 через конденсатор

®О 5 и вентиль 8 к выводу 4; от вывода

3 через вентиль 12, выводы 1 и 2, конденсатор 6, вентиль 9, параллельную пару из нагрузки 10 и конденсатора 11, вентиль 8 к выводу 4. Во

55 второй полупериод первый контурный ток заряжает конденсатор 5 в прямом направлении до напряжения, близкого к U,. Вторым контурным током два последовательно соединенных источника питания последовательно с конденсатором б заряжают конденсатор 11 до на,:пряжения,близкого к ЗЦ .В третий полупериад„когда положительные потенциалы, как и в первом полупериоде,на выводах 1 и 4,возникают следующие контур748733

65 ные токи: от вывода 1 через вентиль

7 и конденсатор 6 к выводу 2; от вывода 4 через вентиль 13, выводы 2 и 1, вентили 7 и 9, параллельную пару иэ нагрузки 10 и конденсатора 11, конденсатор 5 к выводу 3. В третий полупериод контурный ток заряжает конденсатор б до напряжения, близкого к U а вторым контурным током два последовательно соединенных источника питания последовательно с. конденсатором 5 заряжают конденсатор 11 до напряжения, близкого к

Таким образом, когда входные напряжения равны по величине и противоположны по фазе, то предлагаемое устройство в установившемся режиме по сравнению с известными устройствами имеет меньшую пульсацию выходного напряжения, поскольку подзаряд конденсатора 11 происходит не один, а два раза в период, а также большую жесткость внешней характеристики, потому что подзаряд конденсатора 11 производится не двумя ранее подэаряженными конденсаторами и одним источником, а двумя источниками и одним конденсатором.

При питании от одного источника, например с выводами 3 и 4, когда равно нулю входное напряжение второго источника с выводами 1 и 2, устройство работает следующим образом;- -.В первый полупериод, когда на выводе 3 положительный потенциал, имеют место следующие контурные токи: от вывода 3 через конденсатор 5 и вентиль 8 к выводу 4; от вывода 3 через вентили 12, 7 и 9, параллельную пару иэ нагрузки 10 и конденсатора 11, вентиль 8 к выводу 4. Первый контурный ток заряжает конденсатор 5 в прямом направлении до напряжения, близкого к U, а второй возникает только в том случае, если напряжение на конденсаторе 11 меньше амплитуды напряжения источника с выводами 3 и 4.

Во второй полупериод, когда на выводе 4 положительный потенциал, возникает контурный ток от вывода 4, через вентиль 13,параллельную пару из конденсатора б и последовательной ветви из выводов 2 и 1, вентиля 7, через вентиль 9, параллельную пару иэ нагрузки 10 и конденсатора 11, через конденсатор 5 к выводу 3. Контурный ток во втором полупериоде заряжает конденсатор б в обратном направлении, однако до весьма малого . напряжения, причем конденсатор тут же разряжается через активное сопротивление обмотки с выводами 2 и 1, а также от последовательно соединенных источника (с выводами 4 и 3) и конденсатора 5 заряжает конденсатор

11 до напряжения, близкого к 2Ощ.

Таким образом, при питании от одного источника, когда равно нулю входное напряжение второго источника, предлагаемое устройство работает как удвоитель напряжения. В некоторых случаях удвоения будет достаточнО. В качестве такого примера можно привести питание от промежуточного насыщающегося трансформатора тока (стабилизированного путем создания феррорезонансного контура), когда напряжение со стороны трансформаторов напряжения равно нулю. Если же питание происходит со стороны трансформаторов напряжения, когда близко к нулю напряжение со стороны трансформаторов тока,. то выпрямления с удвоением напряжения может быть недостаточно. В таких условиях можно режимным переключателем 16 ввести в цепь переключающие

20 контакты 17, обмотки с выводами 1 и 2,и З,и 4 поместить на промежуточном трансформаторе "о стороны цепей напряжения, а обмотку с выводами

18 и 19 — со стороны цепей трансфор

25 маторов тока. При этом целесообразно реле с контактами 17 выполнить в виде двухобмоточного токового реле, включенного на разность токов, протекающих через первичную обмотку щ упомянутого промежуточного насыщаЮщегося трансформатора и через конденсатор упомянутого феррорезонансного контура.

Предлагаемое устройство по сравЗ5 нению с известными проще, поскольку содержит три вместо пяти конденсато- ров (одинаковой емкости) и пять вентилей вместо шести; при двухполупериодном выпрямлении с питанием от двух вторичных обмоток трансформато40 ра имеет более жесткую внешнюю характеристику, а также в условиях переменного (выпрямленного) оперативного тока при дополнительном использовании двухобмоточного токового реле позволяет уменьшить режимные изменения выходного напряжения.

Формула изобретения

f устройство для умножения напряжения, содержащее выпрямительный мост, в двух противоположных плечах которого включены конденсаторы, в двух других — вентили, а диагональ постоянного тока образована цепью, состоящей из вспомогательного вентиля и дополнительного конденсатора, шунтирующего выходные выводы, о т л ич а ю щ е е с я тем,что,с целью упрощения и улучшения внешней характе-. ристики выходного напряжения при питании от двух источников переменного напряжения, последовательно с каждым из конденсаторов моста вклю-.

Составитель д. Устинкина

Редактор Z. Икевчик Техред О, Андрейко

Корректор М. Коста

Заказ 4257/46 Тираж 783

ЦНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

"Ъ» «М«»«М М««»«»«» ° ° 4k»«

1 Филиал ППП Патент г г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное

7 748733 8

Ж:.з .»лвеъЫВЫл.эаУЙФЖюЖЭ Ж.:=:;.::.;-.. - =е».- ..Ф.-Ы -.- .-..:1 — - Ж=-МыйЬ:="Чен дополнительныи вентиль, причем об- полнительного вентиля с вентилем щая точка соединения этого конден- другого плеча образуют выводы для сатора с вентилем смежного с ним подключения соответствующего источплеча и общая точка соединения до- ника переменного напряжения.