Преобразователь постоянного напряжения

 

Союз Советских

Социалистических

Республих

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКРМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ (щ836736 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22)Заявлено 200379 (21) 2752401/24-07 (5 )м. кл. с присоединением заявки ¹

Н 02 М 3/335

Государетвенный комитет

СССР но ямам изобретений и открытий (23) Приоритет „

Опубликовано 07.06.81. Бюллетень Но 21 5З) Уд 621, 314, ° 058 (088. 8) Дата опубликования описания 0706.81 (72) Авторы изобретения (Ю,Г.Басин, Ю.A.Ãðèö, В.И.Исаченко и А.A.Ñèìîíoâ: !

P I ) За яв итель (54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к статическим полупроводниковым преобразователям постоянного напряжения в постоянное с промежуточным преобразованием в переменный ток и устройствам автоматического управления.

Известны преобразователи. постоянного напряжения с широким диапазоном выходной мощности, составленные из ряда одинаковых преобразовательных ячеек малой номинальной мощности, каждая со своим выходным трансформатором, выпрямительными диодами и фильтрам, Ячейки соединены параллельно по.входу и выходу, включены на общую.нагрузку и синхронно возбуждаются общим задающим генератором. В состав указанных преобразователей входят датчик тока нагрузки и коммутатор, Представляющий собой набор пороговых элементов с ключами, коммутирующими напряжение возбуждейия ячеек. Выходное напряжение выпря,мителя датчика тока подается на вход коммутатора, который включает в работе необходимое число ячеек в зависимости от величины тока нагрузки (11, (2 ), (3 $.

Недостатком таких преобразователей является их низкий КПД. обусловленный тем, что в результате того, что преобразователь составлен.из ряда ячеек, КПД выходного, трансформатора каждой ячейки будет ниже, чем

КПД трансформатора, рассчитанного на полную мощность преобразователя, причем КПД адает с уменьшением но минальной машисто ти ячейки. Это объясняется снижением добротности оптимального трансформатора при уменьшении его габаритной мощности. Выходная мощность задающегО генератора должна быть рассчитана на одновременное возбуждение всех ячеек преобразователя, хотя все ячейки включаются лищь в .редких случаях достижения предельной мощности преобразователя, Поэтому средний КПД задающего генератора будет заведомо низким.

Наиболее близким к предлагаемому преобразователю является преобразовательль постоянного напряжения, содержащий и преобразовательных. ячеек, соединенных параллельно по входу и выходу и подключенных к выходным трансформаторам с отводом от средней точки вторичной обмотки и вы прямительными диодами, датчик тока

ЗО нагрузки и управляемый им коммута836736 тор напряжения возбуждения в виде пороговых элементов с ключами 41, Недостаток этого Преобразователя также низкий КПД, Цель изобретения — повышение КПД преобразователя, Это достигается тем, что отношение мощностей каждой последующей ячейки и соответственной предыдущей больше единицы, например значения выходной мощности ячеек могут быть подчинены закону возрастающей геометрической прогрессии, Поскольку в этом случае габаритная мощность выходного трансформатора каждой последующей ячейки будет соответственно больше, чем предыдущей, то и добротность трансформатора будет выше„

Таким образом, при той же общей,MoW ности и суммарной массе трансформаторов. его средний КПД возрастает по сравнению с КПД преобразователя, сос- Щ тавленного из идентичных ячеек, Кроме того, для повышения стабильности выходного напряжения выходные трансформаторы ячеек выполнены с возрастающим коэффициентом трансфор- 75 мации, причем добавка коэффициента ,трансформации каждой ячейки, начиная со второй, пропорциональна номинальной мощности ячейки °

Ячейки могут быть включены последовательно по возбуждению, так что каждая предыдущая ячейка ряда возбуждает последнюю. Это позволяет значительно уменьшить мощность задающего генератора (так как ему .необходимо возбуждать только первую ячейку ряда) и тем повысить КПД преобразователя. В некоторых случаях первая ячейка может быть переведена в режим самовозбуждения и сама играть роль задающего генератора. 40

Датчик тока нагрузки может быть выполнен в виде трансформатора тока, первичная обмотка которого имеет отвод от средней точки, подключенный к одному из входов общего вы- 45 ходного фильтра преобразователя, два крайних вывода обмотки подключены к соединенным вместе выводам одноименных выпрямительных диодов каждой ячейки, вторичная обмотка присоеди- у нена к выпрямителю напряжения датчика, а средние точки вторичных обмоток выходных трансформаторов каждой ячейки соединены вместе и подключены к второму входу общего выходного фильтра преобразователя, Этим исключается расход мощности задающего генератора на питание датчика тока нагрузки и также повышается КПД преобраэователя.

На чертеже изображена электри- Я) ческая принципиальная схема преобразователя, Преобразователь состоит из задающего генератора 1 и преобразовательных ячеек 2. питаемых от первичного 65 источника энергии. Ячейки 2 снабже ны выходными трансформаторами 3 и выпрямительными диодами 4. Последовательно в цепь пульсирующего тока нагрузки включен трансформатор тока 5 с выпрямителем 6, Выходное напряжение преобразователя сглаживается фильтром 7. Выход выпрямителя 6 подключен к коммутаторам 8, состоящему из пороговых элементов 9 с ключами. Уровни срабатывания пороговых элементов пропорциональны выбранным значениям номинальной мощности ячеек.

Возможны два варианта применения преобразователя, В .первом варианте нагрузка в паузах отключена от пре-, образователя, работает только задающий генератор 1, который поддерживает в заряженном состоянии конденсаторы фильтра 7 (на чертеже цепь заряда конденсаторов не показана),.

Во втором варианте нагрузка постоянно подключена и в промежутках между сеансами работы потребляет относительно небольшую дежурную мощность.

Эта мощность обеспечивается первой ячейкой, которая может в этом случае работать в режиме самовозбуждения, и тогда задающий генератор 1 и первый пороговый элемент 9 могут быть исключены из преобразователя, Формула изобретения

1, ПРеобРазователь постоянного напряжения, содержащий И преобразовательных ячеек, соединенных параллельно по входу и выходу, подключенных к выходным трансформаторам с отводами от средней точки вторичной. обмотки и выпрямительными диодами, датчик тока нагрузки и управляемый им коммутатор напряжения возбуждения в виде пороговых элементов с

fg ключами, о .т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения КПД устройства, отношение мощностей каждой последующей ячейки и соответственной предыдущей больше единицы.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения., выходные трансформаторы ячеек выполнены с возрастающим коэффициентом трансформации, причем добавка коэффициента трансформации каждой ячейки, начиная со второй, пропорциональна номинальной мощности ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сб. Современные задачи преобразовательной техники, ч.2Киевг ИЭД AH УССР, 1975, с.371-379.

2, Сб. Устройства вторичных источников электропитания P3A .-N.

836736

Составитель Т.Ершова

Техред Т. Маточка Корректор М.Шароши

Редактор Т. Загребельная

Заказ .3170/42............Тираж 730 Подписное

8HHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

МДНТП им. Ф.Э,Дзержинского, 1976, с.32-36.

3, Моин В.С., Лаптев Н,Н, Стабилизированные транзисТорные преобразователи. M,: Энергия, 1972, с.4750.

4. Сб. ЭТВА Р 8.-M,: Сов. Радио, с ° 108-114,