Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Союз Советских

Социалистических республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 09. 06. 80(21) 2937475/24-07 с присоединением заявки,рв (23) Приоритет (53)M. Кл.

Н 02 М 3/335

Гасударсткнный квинтет

СССР (53) УД К621. 314..1(088.8) на делам нэааретеннй н открытий

Опубликовано 15.05.82. Бюллетень Р1Ъ 18

Дата опубликования описания 15.05.82 (72) Авторы изобретения

Г.А.Белов и А.M.ÈBàíoâ

Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого уровня, например, во вторичных источниках питания.

Известны преобразователи постоянного напряжения в постоянное, содержащие последовательный резонансный инвертор на тиристорах, выпрямитель, включенный на выходе трансформатора инвертора, транзисторный коммутатор и емкостный сглаживающий фильтр (1).

Недостатками данных преобразователей являются низкая функциональнфд надежность, обусловленная невозможностью работы на холостом ходу, и срывами инвертирования в переходных режимах.

Известны преобразователи, в которых выпрямитель выполнен на полностью управляемых вентилях, а транзисторный коммутатор подключен по переменному току к отпайкам вторичной

4 обмотки силового трансформатора (21.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является преобразователь постоянноЪ го напряжения в постоянное, содержащий входной LC-фильтр, последовав тельйый тиристорный резонансный инвертор, выходной выпрямитель и обратный выпрямитель, присоединенный по переменному току к дополнительной об" мотке трансформатора инвертора, а по постоянному току - к входным выводам инвертора 3).

Недостатком данного преобразова-. теля является пониженный КПД, так как обратный выпрямитель, о!5еспечивающий работу преобразователя в режиме холостого хода и в переходных режимах, работает также и в режиме номинальной нагрузки. Ток, протекающий через обратный выпрямитель, увеличивает загрузку элементов инвер92856 тора, вызывает дополнительные потери мощности в них, что снижает КПД преобразователя.

Цель изобретения - повышение КПД преобразователя, путем, уменьшения загрузки обратного выпрямителя в номинальном режиме.

Яоставленная цель достигается тем, что преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий 10 входной ЕС-фильтр, последовательный тиристорный резонансный инвертор с выходным трансформатором, выходной выпрямитель, транзисторный коммутатор с вспомогательным коммутирую- 15 щим конденсатором, обратный выпрямитель, вход которого подключен к вспомогательной обмотке выходного трансформатора, а выход связан с входными выводами инвертора, и блок управления, снабжен датчиком тока и широтно-импульсным модулятором, выход обратного выпрямителя связан с входными выводами инвертора через введенный транзисторный ключ с шунтирующей его последовательной RC-цепочкой, причем датчик тока включен в выходную цепь инвертора, выход его подключен к входу широтно-импульсного модулятора, а выход последнего связан с входом транзисторного ключа.

Для повышения надежности обратный выпрямитель. выполнен управляемым,причем управление им может отключаться по сигналу датчика срыва коммутации.

По входу преобразователь может быть отделен от цепи питания дополнительным ключом, запираемым по сигналу этого датчика.

Кроме того, в него введены

i0 дополнительный транзисторный ключ и обратный диод, причем дополнительный ключ включен последовательно, а обратный диод — параллельно входу LC-фильтра.

На чертеже приведена схема преобразователя.

Преобразователь состоит из инвертора на тиристорах 1-4, управляющие электроды которых связаны с блоком

5 управления инвертором. На выходе

50 инвертора включена первичная обмотка

6 силового трансформатора 7, последовательно с которой включен коммутирующий конденсатор 8. В цепи постоянного тока инвертора имеется дроссель 9. Силовой трансформатор 7 имеет вторичную обмотку 10, к которой подключен выходной выпрямитель 11, вто1 ф ричную обмотку 12, подключенную через транзисторный коммутатор 13 к вспомогательному коммутирующему конденсатору 14, и обмотку 15 рекуперации, подключенную к обратному выпрямителю на тиристорах 16 и l7 и диодах 18 и

19. По постоянному току выпрямитель подключен к входу инвертора через транзисторный ключ 20, зашунтированный цепочкой иэ конденсатора 21 и резистора 22. Входной фильтр состоит иэ дросселя 23 и конденсатора 24.Вход фильтра эашунтирован обратным диодом

25 и подключен к входным выводам через дополнительный транзисторный ключ 26. В цепь конденсатора 8 включен датчик 27 тока, например, трансформатор тока, выход которого подключен к входу широтно-импульсного модулятора 28. Выход модулятора через формирователь 29 связан с входом транзисторного ключа 20. К управляющим электродам тиристоров 16 и 17 подключены формирователи 30 и 31 импульсов, выполненные со входами "запрет". На управляющие входы поступают сигналы из блока 5 управления, на запрещающие - сигнал с выхода датчика 32 срыва коммутации. Сигнал датчика 32 через формирователь 33 поступает на вход ключа 26. Преобразователь работает на нагрузку 34, зашунтированную конденсатором фильтра 35.

Датчик 32 срыва коммутации состоит из датчиков 36 - 39 состояния тиристоров 1-4, логических элементов И

40 и 41, одновибратора 42 и двух элементов ИЛИ 43 и 44. Ко входам элемента 40 годключены выходы датчиков

36 и 37, а к входам элемента 41 выходы датчиков 38 и 39.

При работе преобразователя в нормальном режиме сигнал на выходе датчика 32 отсутствует, транзистор 26 открыт, а на управляющие электроды тиристоров 16 и 17 поступают отпирающие сигналы. Выходной ток инвертора разветвляется на две составляющие - ток выпрямителя 11 и ток о6ратного выпрямителя. Длительность импульса управления транзистора 20 про- . порциональна среднему за полупериод току койденсатора 8, т.е. амплитуде напряжения на нем. Иодулятор 28 под держивает этот ток на заданном уровне путем изменения длительности управляющего импульса, подаваемого на транзистор 20, тем самым обеспечивая стабилизацию амплитуды напряжения на

Формула изобретения

5 9 конденсаторе 8. C увеличением тока нагрузки длительность управляющего импульса уменьшается - вплоть до нуля, после чего амплитуда йапряжения на конденсаторе 8 растет с ростом тока. Таким образом, в основном диапазоне изменения тока нагрузки обратный выпрямитель не работает.

При срыве коммутации, например, при одновременном отпирании тиристорав 1 и 3, датчик 32 выдает сигнал, запирающий транзистор 26 и запрещающий подачу управляющих сигналов на тиристоры 1-4 и 16 и 17.Тиристоры 16 и 17 запираются, конденсатор 24 колебательно перезаряжается через тиристоры 1-3 и они запираются, Конденсатор 24 далее перезаряжается током дросселя 23 через диод 25. После прекращения тока через тиристоры 1-3 с некоторой задержкой сигнал датчика 32 исчезает, и восстанавливается нормальный режим работы преобразователя.

Использование транзисторного ключа, управляемого модулятором, позволяет повысить КПД преобразователя за счет уменьшения тока обратного выпрямителя. Применение управляемого обратного выпрямителя, управляемого датчиком срыва коммутации, позволяет повысить его надежность.

1. Преобразователь постоянного на пряжения в постоянное, содержащий входной LC-фильтр, последовательный тиристорный резонансный инвертор с выходным трансформатором, выходной выпрямитель, транзисторный коммутатор с вспомогательным коммутирующим конденсатором, обратный выпрямитель, вход которого подключен к вспомогательной обмотке выходного трансформа

28561 6 тора, а выход связан с входными выводами инвертора, и блок управления, о т л и ч а ю щ и " с я тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения загрузки обратного выпрямителя в номинальном режиме, он снабжен датчиком тока и широтно-импульсным модулятором, выход обратного выпрямителя связан с входными выводами инвер10 тора через введенный транзисторный ключ с шунтирующей его последовательной RC-цепочкой, причем датчик тока включен в выходную цепь инвертора,выход его подключен к входу широтно-импульсного модулятора, а выход послед- него связан с входом транзисторного ключа.

2. Преобразователь по и. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введен датчик срыва коммутации, обратный выпрямитель выполнен на тиристорах с блоком управления, имеющим входы управляющего сигнала и входы запрета, причем входы управляющего сигнала подключены к соответствующим выходам блока управления инвертора, а входы запрета — к выходу датчика срыва коммутации.

30 3 Преобразователь по пп. l и 2, отличающийся тем, что в него введены дополнительный транзисторный ключ и обратный диод, причем дополнительный ключ включен после35 довательно а обратный диод — парал1 лельно входу LC-фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

4о 54794 1, кл. н 02 и 3/315, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

N 2680045/24-07, кл.й 02 М 3/315, 1978.

3. Проблемы преобразовательной техники, Сб. докл. K., 1979, ч. 5, с. 31.

928561

Составитель А.Сытин

Редактор Н.Воловик Техред Т. Фанта Корректор Я.Ференц

Заказ 3278/72 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ 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