Стабилизированный преобразователь напряжения постоянного тока

 

ОП ИСАНИЕ

И 305РЕТЕ Н Ия

К АВТОРСКОМУ СВЫДЕТЕЛЬСТВУ 1,76774) Союз Советскма

Социалнстическиа

Рес оублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3a s ewo 11 12 78 (2l) 2693393/24-07 с присоединением заявки ¹ (28) Приоритет (51)М. Кл.

G 05 F 1/64

Н 02 М 3/335 йоударстаеииый комитет

СССР во делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.09.80. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 30.09.80 (5З) УЙК 621.316. .722.1 (088.8) В. А. Поляков, И. Г. Гузовский и А. М. Кашкаров (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электро. техники и может быть использовано в качестве источника электропитания потребителей постоянного тока.

Известны преобразователи напряжения постоянного тока (1), (2) и (3).

Наиболее близким к предложенному явля ется стабилизированный преобразователь напряжения постоянного тока, содержащий силовую, часть, выполненную на тиристорах, аноды которых через дроссель соединены с положительной входной клеммой, а катоды ттодключены к коммутирующему конденсатору, анодом обратных диодов и к крайним выводам первичной обмотки силового трансформатора, имеющей среднюю точку, соединенную с отрицательной входной клеммой, выпрямитель, вхоД которого подключен к выводам вторичной обмотки силового трансформатора, сглаживаю20 щий фильтр, выход которого подключен к выходным клеммам, задающий генератор, первый

; выход которого соединен с управляющими

: электродами тиристоров, и широтно-импульс2 ный модулятор, первый вход которого подключен к выходным клеммам, Недостатком этого преобразователя является резкое снижение КПД при уменьшении нагрузки. Этот недостаток обусловлен тем, что нагрузочная способность такого преобразователя определяется величиной коммутирутощей емкости, поэтому при уменьшении нагрузки величина коммутирующей емкости становится избыточной н энергия, запасенная в коммутирующем конденсаторе, возвращается в источник италия через обратные диоды.

Цель изобретения — повышение нагрузочной июсобности и КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в известном стабилизированном преобразователе постоянного напряжения катоды обратных диодов соединены с положительной входной клеммой через ключевой транзистор, база которого через фазоинвертор подключена к выходу широтно-импульсного модулятора, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, регулирующий элемент включен между выходом выпрямителя и входом

67741

3 .7 сглаживающего фильтра, а управляющий вход регулирующего элемента соединен с выходом широтно-импульсного модулятора.

Такое построение преобразователя позволяет повысить нагрузочную способность при умейыцании емкости коммутирующего кон4енc8TopR и повысить КПД.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 а, 6 — графики, поясняющие принцип работы; на фиг. 3 — экспериментально полученные значения КПД предлагаемого (1) и известного (2) преобразователей (а — при минимальном и б — максимальном значении входного напряжения источника питажя и соответственно максимальной и минимальной нагрузке.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит силовую часть, вы1толненную на тиристорах 1 и 2, аноды этих тиристоров через дроссель 3 подключены к положительной входной клемме 4, Катоды тйристоров 1 и 2 подключены к обкладкам коммутирующего коденсатора 5 и соответственно к анодам обратных диодов 6, 7. Первичная обмотка трансформатора 8 подключена к катодам тиристоров 1 и 2, а ее средняя точка соединена с отрицательной входной клеммой 9.

Катоды диодов 6 и 7 соединены через клюквой транзистор 10 с положительной входной клеммой 4. Ко вторичной обмотке трансформатора 8 подключены последовательно соединенные выпрямитель 11, регулирующий элемент 12, сглаживающий фильтр 13, выход которого подключен к выходным клеммам.

Задающий генератор 14 соединен первым выходом с управляющими электродами тиристоров

1 и 2 и вторым выходом со вторым входом широтно-импульсного модулятора 15. Выход модулятора 15 подключен к управляющему входу регулирующего элемента 12 и входу фаэоинвертора 16. Выход фазоинвертора 16 подключен к базе ключевого транзистора 1 ).

Преобразователь работает следующим o6pa эбм.

С задающего генератора 14 на управляющие электроды тиристоров 1 и 2 поступают поочередно импульсы Е14 (фиг. 2). Такие же импульсы поступают на второй вход широтноимпульсного модулятора 15, формируя íà его выходе HM!pjJIbcM управления Е!т регулирующим элементом 12. Импульсы с широтно-импульсного модулятора 15 поступают на вход фазоинвертора 16, на выходе которого образуются импульсы управления Е1О ключевым транзистором 10. Таким образом открытое состояние ключевого транзистора 10 соответСтвует закрытому состоянию регулирующего

50 элемента 12 (фиг. 2, E p, Е, э) . Стабилизация выходного напряжения осуществляется путем изменения дпнтельнбстн импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора, которая уменьшается с увеличением напряжения источника питания и с уменьшением тока нагрузки (фиг. 2 а,б). Одновременно, с увеличением открытого состояния регулирующего элемента

12 уменьшается длительность открытого состоя. ния ключевого транзистора 10.

Прн минимальном значении входного напряжения н максимальной нагрузке ключевой транзистор.10 ыаходится в закрытом состоянии в течение всего полупериода работы преобразователя и силовая часть преобразователя имеет энергетические характеристики инверторов без обратных диодов, т. е. вся избыточная энергия коммутирующего конденсатора поступает в нагрузку. При уменьшении нагрузки до холостого хода ключевой транзистор 10 находится в открытом состоянии и течение большей части полупериода работы преобразователя и силовая часть преобразователя видоизменяется в инвертор с обратными диодами.

Таким образом на время отключения нагрузки происходит включение обратных диодов ключевым тиристором 10, а форма напряжения вторичной обмотки трансформатора 8 плавно видоизменяется от формы напряжения инвертора без обратных диодов к форме напряжения инвертора с обратными диодами (Еа фиг. 2 а,б).

Коммутация тиристоров 1 и 2 происходит в моменты времени, когда нагрузка отключена регулирующим элементом 12, т. е. величина коммутирующей емкости определяется только временем выключения тиристоров и практически не завйсит от нагрузки. Поэтому нагрузочная способность предложенного преобразователя гораздо выше, чем известного при той же величине емкости коммутирующего конденсатора. уменьшение емкости коммутирующего конденсатора и отключение обратных диодов на время включения нагрузки обеспечивает умень. шение реактйвного тока, потребляемого от источника питания и, следовательно, повышает

КПД.

Экспериментально, установлено, что rio сравнению с аналогами КПД преобразователя увеличивается" на 10-20 o с уменьшением нагрузки, а нагрузочная способность преобразователя . увеличивается в два раза при той же величине емкости коммутирующего конденсатора.

Формула изобретения.

Стабилизированный преобразователь напряжения постоянного тока, содержащий силовую

5 767741 6 часть, выполненную на тиристорах, аноды кото- входной клеммой через ключевой транзистор, рых через дроссель соединены, с положительной база которого через фазоинвертор подключена входной клеммой, а катоды подключены к к выходу широтно-импульсного модулятора, коммутирующему конденсатору, анодам обрат- второй вход которого соединен со вторым выных диодов и к крайним выводам первичной ходом задающего генератора, регулирующий обмотки силового трансформатора, имеющей элемент включен между выходом выпрямителя среднюю точку, соединенную с отрицательной и входом сглаживающего фильтра, а управляювходной клеммой, выпрямитель, вход которо-,щий вход регулирующего элемента соединен с го подключен к выводам вторичной обмотки выходом широтно-импульсного модулятора. ашового трансформатора, сглаживающий !

О фильтр, выход которого подключен к выход- Источники и.формации

-т-грации ным клеммам, задающий генератор, первый . принятые во внимание при экспертизе выход которого соединен с управляющими 1. Берфорд Б. и др. Теория автономных электродами тиристоров, и широтно-импульс-. инверторов. М., "Энергия", 1960, с. 117-419. ный модулятор, первый вход которого под-, 1ч 2. Чнженко И. М. и др. Основы нреобраэоваключен к выходным клеммам, о т л и ч a - тельной техники. М., "Высшая школа", 1974, ю шийся тем, что, с целью повьпиения с. 222-227.

КПД и нагрузочной способности, катоды об- 3. Авторское свидетельство СССР И4 24304, ратных диодов соедпжны с положительной кл. Н 02 М 3/315, 1966.! 3

767741

t Ф

Ею ЮО

EC . &г

Е6 (а) ®гц

lN /3мОн. М N @ if@

ВНИИПИ Заказ 7005/17 Тираж 956 Подписное

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