Однотактный регулятор постоянного напряжения

 

Союз Советск их

Социалистических

Республик 892614

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 110430 (21) 2909064/24-07 с присоединением заявки М (51)М. Кл.

Н 02 М 3/28

Ркударстаекий комктвт

СССР ао делам кзооретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.1 281 Бюллетень Рй 47

Дата опубликования описания 23. В1 (53) УДК 621.314. . 6 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.Г.Поликарпов и E.Ô.Ñåðãèåíêî

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) ОДНОТАКТНЫИ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Л

Предложение относится к регулято"е рам напряжения обеспечивающим регулирование постоянного напряжения на нагрузке, гальванически отделенной трансформатором от цепи входного ис-, точника напряжения, Известны однотактные регуляторы напряжения с трансформаторным выходом и нагрузкой, подключенной на вторичной стороне. трансформатора через выпрямитель и сглаживающий LC10 фильтр 11.

Недостатком известных однотактиых регуляторов напряжения является ограниченный диапазон регулирования вы15 ходного напряжения и относительно большие массогабаритные показатели, обусловленные полной модуляцией напряжения,,поступающего на вход фильтра.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому устройству однотактный регулятор постоянного напряжения, содержащий трансформатор, имеющий первичную обмотку, подключенную через управляемый ключ к входным выводам, вторичную обмотку, соединенную через выпрямитель ный диод и LC-фильтр с выходными выводами и обмотку вывода реактивной энергии, образующую с блокирующим диодом последовательную цепь E2).

Недостатки регулятора состоят в том, что он имеет ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения и относительно большие массогабаритные показатели С-фильтра, обусловленные полной модуляцией на-, пряжения, поступающего на вход фильтра.

Цель изобретения — увеличение диапазона регулирования выходного напряжения и улучшение массогабаритных показателей прй одной и той же мощности в нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в однотактном регуляторе постоянного напряжения параллельно

8926 одной из обмоток трансформатора включена дополыитепьная цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора и диода, шунтированного управляемым ключом, а последовательная цепь из об. отки вывода реактивной энергии с блокирующим диодом подключена параллельно входу LC-фильтра, Предлагаемый однотактный регулятор. !6 постоянного напряжения изображен на чертеже.

Б нем начало первичной обмотки 1 трансформатора 2 соединено с положительным полюсом входного источника напряжения, а конец первичной обмотки 1 через управляемый ключ 3 подключен к отрицательному полюсу входного источника напряжения. Параллельно первичной обмотке 1 включена дополнительная цепь из последовательно соединенных конденсатора 4 и диода 5, шунтированного управляемым ключом 6.

С началом вторичной обмотки 7 трансформатора соединен анод выпрямительного диода 8, катод которого подклю- чен к одному иэ выводов дросселя фильтра 9. Второй вывод дросселя фильтра 9 через сопротивление нагрузки 1О, параллельно которому включен конденсатор фильтра 11, соединен с концом вторичной обмотки 7. Начало обмотки 12 вывода реактивнрй энергии соединено с концом вторичной обмотки 7, а конец обмотки 12 связан с анодом блокирующего диода 13, катод которого подключен к катоду выпрямительного диода 8.

Принцип действия предлагаемого регулятора напряжения рассмотрим исходя из предположения идеальности

40 ключевых элементов, установившегося режима работы и непрерывности изменения магнитных потоков в сердечнике дросселя фильтра 9 и трансформатора

2. Обозначим через г относительную (к периоду Т) длительность включенного состояния ключа 3 и будем считать, что управляемый ключ 6 переключается синхронно и противофазно с ключом 3.

Следовательно, на этапе " Т замкну- Ж того состояния ключа 3 управляемый ключ 6 разомкнут, а дополнительный диод 5 и блокирующий диод 13 находятся под обратным смещением. На этом промежутке времени. происходит,$$ передача энергии в нагрузку через прямосмещенный выпрямительный диод

8 и вторичную обмотку 7. Одновремен14 но с этим идет пронеc иакОпления магнитной энергии н сердечнике трансформатора 2. После выключения ключа

3 на этапе (1 - у ) T напряжение иа обмотках трансформатора 2 изменяет знак. Вследствие этого выпрямительный диод .8 закрывается, а блокирующий диод 13 н диод 5 открываются.

При этом замыкается также ключ 6.

После укаэанных переключений параллельно к первичной обмотке 1 трансформатора 2 включается конденсатор 4, среднее значение напряжения на котором для принятых предположений определяется выражением 0 = Е у (1 "у ), в котором Š— величина напряжения входного источника. На рассматриваемом промежутке времени через обмотку 12 и блокирующий диод 13 происходит передача энергии, запасенной в сердечнике трансформатора 2.

Если обозначить через П 1 и п 2 коэффициенты трансформации по обмоткам 7 и 12 соответственно, то на входе дрос с еля фильтра 9 на ин тервале 1- Т действует напряжение Еп а

1 на этапе (1 - g )Т вЂ” напряжение той

7 же полярности, но равной Еп (1 — р ).

Поэтому величина выходного йаиряжения регулятора определяется соотношением UH = E g(n< + и ) .

1 2

Детальный аналйз работы предлагаемого регулятора напряжения показывает, что на этапе (! - ) Т через конденсатор 4 протекает ток, представляющий собой разность токов пульсаций дросселя фильтра 9, приведенного к первичной обмотке 1, и тока намагничивания трансформатора 2, определяемого индуктивностью первичной обмотки 1. Ток конденсатора 4 в течение первой половины указанного промежутка времени протекает в одном направлении, а в течении второй половины — в противоположном. Именно поэтому необходимо шунтировать диод

5 управляемым ключом 6.

Таким образом, предлага мый однотактный регулятор напряжения позволяет по сравнению с известным устройством увеличить диапазон регулирования выходного напряжения и улучшить массогабаритные показатели сглаживающего LC-фильтра.

Формула изобретения

Однотактиый регулятор р пос t; нпи г, напряжения, сол.ржаший гр:шг-ф, 89

Составитель И. Головинова

Техред Ж.Кастелевич Корректор Е Р

Редактор Н.Кончицкая

Заказ 11 275/80 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Il3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПНП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 имек)ш)мй вср1зичпун! (обмотку р подкзпО ченную чсрез управляемый ключ к входным выводам, вторичную обмотку, соединенную через «ыпрямительный диод и LC-фильтр с выходными выводами и обмотку вывода реактивной энергии, образующую с блокирующим диодом последовательную цепь, о,т л и ч а l0— шийся тем, что, с целью увеличения диапазона регулирования и улучщения массогабаритиых показателей, введена дополнительная цепь, состоящая из последовательно включенных конденсатора и диода, зашунтированного управляемым ключом, причем до2614 Ф полнительная цепь подключена параллельно одной из обмоток трансформатора, а последовательная цепь из обмотки вывода реактивной мощнос.и

В и блокирующего диода включена параллельно входу LC-фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Сб. Электронная техника в автоматике. Под ред. Конева Ю.И, М., "Советское радио", 1977, Ф 9, с.83-97.

2, Сб. Электронная техника в автоматике. Под ред, Конева Ю.И, М., "Советское радио", 1977 В 9, с. 87, 1% рис. 4.