Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистическик

Рес уби (iii 930524 (6 l ) Допол интел ьное к а вт. с вид- ву (22) Заявлено 04,06,80 (21) 2934419/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет (53)M. Кл.

Н 02 M 3/315

3Ьеудлретеанный комитет

СССР

Опубликовано 23.05.82. Бюллетень № 19 но делам нзабретеннй н открытнй (5З ) Уд К 62 1.3 14.. 1(088.8) Дата опубликования описания 23.05.82

К. Г. Агапов, Г. А. Белов, А. М. Иванов, В. Ф; Ильин

1 и С. А, Кузьмин (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано>например, в стабилизированных преобразователях постоянного напряжения в постоянное.

Известны преобразователи постоянного напряжения в постоянное, выполненные на основе тиристорного резонансного инвертора. Эти преобразователи содержат тиристорный резонансный инвертор, входные выводы которого подключены к источнику питания $1) и f2)

Недостатком таких .преобразователей является наличие напряжения питания на входных зажимах инвертора на интервале восстановления запирающих свойств тиристоров, что приводит к понижению обратного напряжения на тиристорах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изоб.ретению является преобразователь постоянного напряжения в постоянное, который содержит связанный с его входными выводами тиристорный резонансный инвертор, обратный диод, шунтирующий вход резонансного инвертора, выходной выпря-, митель и регулирующий транзисторный ( ключ f3) .

Недостатком известного регулятора является пониженная надежность при малых токах нагрузки, обусловленная тем, что обратное напряжение на тиристорах на интервале восстановления, равное сумме напряжений на коммутирующем конденсаторе и первичной обмотке трансформатора за вычетом напряжения источника питания, может снизиться до величины, недостаточной для восстановления запирающих свойств тиристоров за отведенное на это время.

Кроме того, при работе в режиме широтно-импульсного регулирования выходного напряжения с помощью транзисторного ключа при уменьшении относительной длительности открытого состояния этого ключа происходит уменьшение напряжения на коммутирующем конденсаторе и выходе инвертора, ч со также при

3 . 9305 водит к снижению обратного напряжения на тиристорях на интервале восстановления.

Ilent изобретения - повышение надежности работы преобразователя путем уве.» личения запирающего напряжения на тиристорах инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий резонансный тиристорный инвертор и выходной выпрямитель, в котором вход постоянного тока инвертора зашунтирован об

I ратным диодом и связан через регулиру ющий транзисторный ключ с входными д выводами, а выход переменного тока инвертора связан через выходной выпрями-. тель с выходными выводами, введены сглаживающие дроссель и конденсатор, соединенные последовательно и включенные в цепь постоянного тока weæäó первым входным выводом и входом инвертора, причем регулирующий транзисторный ключ включен между общей точкой дросселя и конденсатора и вторым- входным выводом.

Кроме того, для повышения надежности и уменьшения перенапряжений при скачкообразных изменениях тока нагрузки в преобразователе могут .быть использованы дополнительный управляемый ключ, включенный между первым входным выводом и дросселем, и дополнительный обратный диод, включенный между общей точкой дополнительного ключа и дросселя и вторым входным выводом.

На фиг. 1 приведена схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммь его работы.

Преобразователь содержит тиристор40 ный резонансный инвертор 1. Инвертор

l, выполненный на тиристорах 2-5, имеет последовательный резонансный контур, состоящий из дросселя 6 и конденсатора

7. К выходу инвертора 1 подключен трансформатор 8, вторичная обмотка ко4S торого подключена нерез мостовой вы. прямитель 9 к фильтрующему конденса« тору 10 и нагрузке 11. Вход инвертора зашунтирован обратным диодом 12 и через конденсатор 13 включен параллельно регулирующему транзисторному ключу 14, который соединен последовательно с сглаживающим дросселем 15 и связан с входными выводами 16 и 17 преобразователя через вспомогательный ключ 18. Пос-" 33 ледовательно соединенные сглаживающий

< дроссель и регулирующий транзисторный ключ зашунтирован вторым обратным ди24 4 одом 19 . Блок 20 управления выраба . тывает импульсы управления регулирующим 14 и вспомогательным 18 ключами и тиристорами 2-5 инвертора.

Преобразователь работает следующим образом.

В установившемся режиме при работе на номинальную нагрузку вспомогательный ключ 18 открыт и через входные зажимы 16 и 17 непрерывно протекает ток дросселя 15. В момент t (фиг. 2) на управляющие входы регулирующего ключа 14 и пару тиристоров (например

2 и 5) инвертора 1 подаются отпираюtume импульсы от блока 20 управления.

К этому моменту напряжения на конденсаторах 13 и 7 имеют полярность, указанную на фиг. 1. На интервале to-ty когда регулирующЖ ключ 14 открыт, к входу резонансного инвертора 1 прикладывается напряжение конденсатора 13. По цепи регулирующий ключ 14 — тиристоры

2 и 5 — трансформатор .8 — конденсатор

7 - дроссель 6 протекает импульс тока

, близкий по форме к синусоидальномув

Одновременно .входной ток преобразователя 11, ttpoTeKatotumft через дроссель

15 и транфисторный ключ 14, нарастает под действием входного напряжения. Че-рез регулирующий ключ 14 протекает равный сумме 1g m 1 5 ° KOHA®H«

14

camp перезаряжается током 1 . Напряжение на конденсаторе 13 на этом интервале уменьшается незначительно, так как емкость его выбирается на порядок больше емкости конденсатора 7.

В момент 6 блок 20 управления выра1 батывает сигнал, запирающий транзисторный ключ 14. После его запирания на интервале 1„-Ь ток 1б ttol1 действием

ЗЙС самоиндукции дросселя 6 продолжает замыкаться через обратный диод .12.

Ток 1 через диод 12 на этом интерва1 ле равен сумме входного тока z< инвертора 1 и тока 1 дросселя 15.

В момент ток дросселя 6 переходит через ноль и тиристоры 2,5 запираются. Йалее, на интервале 1 -1 входной ток инвертора равен нулю, через диод 12 продолжает протекать ток дросселя 15 и напряжение на входе инвертора 1 близко к нулю. В результате на интервале -Ь3 к тиристорам 2,5 прикладывается обратное напряжение, равное сумме напряжений конденсатора

7 и первичной обмотки трансформатора

8. В момент снова включается тран5 9305 зисторный ключ 14 и другая пара тирис- торов 3,4 и все процессы повторяются.

В момент сброса тока нагрузки преобразователя до его минимального значения блок 20 управления вырабатывает

;напряжение, запирающее вспомогательный ключ. После его запирания ток сглаживающего дросселя 15 на интервале открытого состояния регулирующего ключа

14 уже не растет, как в установившем- to ся режиме, а остается почти неизменным, протекая по низкоомной цепи регулируюший ключ 14 — обратный диод 19. На интервале закрытого состояния регулирующего ключа 14 ток сглаживающегодросселя 15 .уменьшается, протекая по цепи конденсатор 13 — диод 12 - диод 19. При этом энергия, накопленная в дросселе 15, передается конденсатору

13, а в последующем интервале открытого состояния регулируюшего ключа передается в нагрузку.

Установленная на период переходного процесса при сбросе нагрузки необходимую относительную длительность открытого состояния регулируюшего ключа, можно добиться значительного снижения перенапряжений на конденсаторе 13 и выходе преобразователя по сравнению со схемой без вспомогательного ключа 18 и диода 19. По окончании переходного процесса, в течение которого вся избыточная энергия сглажи« ваюшего дросселя передается в нагрузку и ток дросселя уменьшается до значения, соответствующего новому значению тока нагрузки, блок 20 управления вырабаты35 вает управляющий сигнал, открывающий вспомогательный ключ 18, в результате чего устанавливается нормальный режим работы преобразователя при меньшем

4О токе нагрузки.

1. Поеобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий ре зонансный тиристорный инвертор и выходной выпрямитель, поичем вход постоянного тока инвертора зашунтирован обратным диодом и связан через регулирующий транзисторный ключ с входными

BbIBollBMB, а выход переменного тока инg r вертора связан через выходной . выпрямитель с выходными выводами, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения запирающего напряжения на тиристорах инвертора, в него введены сглаживающие дроссель и конденсатор, соединенные последовательно и включенные в цепь постоянного тока между первым входным выводом и входом инвертора, причем регулируюший транзисторный ключ включен между общей точкой дросселя

При нормальной работе преобразователя блок 20 управления вырабатывает короткие импульсы управления для включения тиристоров 2-5 инвертора и напряже- 45 ния для управления регулирующим и вспо могательным ключами. Отпирающее напряжение регулируюшего ключа представляет собой последовательность отпираюmBx импульсов прямоугольной формы, фронты которых соответствуют моментам передачи имйульсов управления на тиристоры инвертора, частота следования этих импульсов в r.:äâà раза выше рабочей час1 тоты инвертора. Максимальная длитель55 ность отпирающих импульсов регулирующего ключа не должна превышать длитель;ность полупериода работы инвертора за вычетом схемного времени восстановле24 6 ния тиристоров. На вспомогательном ключе 18 отпираюшее напряжение поддерживается в период нормальной рабоф > ты преобразов6теля и снимается только на период сброса нагрузки, интервал которого фиксируется по изменению выходного напряжения. Так как частота работы вспомогательного ключа, коммутируемого только в моменты сбросанагрузки преобразователя, на много меньше частоты работы регулирующего ключа, то в качестве вспомогательного ключа можно применять двухоперационный тиристор или тиристор с искусственной коммутацией.

Таким образом, предлагаемый преобразователь имеет более высокую надежность при малых токах нагрузки, так как при прочих равных условиях- обратное напряжение на тиристорах инвертора в предлагаемой схеме выше, чем в известной.

Благодаря наличию сглаживаюш гс дросселя 15 и конденсатора 13 фильтра, регулировочная харектеристика предлагаемого преобразователя более линейна. Допблнительным преимуществом предлагаемого преобразователя является не ферывность входного тока в установившемся режиме работы, что уменьшает вредное влияние преобразователя на питающую сеть.

Введение вспомогательного ключа на входе преобразователя позволяет дополни« тельно повысить надежность в результате уменьшения перенапряжений на элементах при сбросе нагрузки.

1 Формула изобретения и конденсатора и вторым входным выводом.

2. Преобразователь по п.1, о т л ич а ю ш и и с я тем, что в него введены дополнительные управляемый ключ и обратный диод, причем дополнительный ключ включен между первым входным выводом и дросселем а обратный диод ° между обшей трчкой дополнительного ключа и дросселя и вторым входным выводом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

930524

1. Патент США % 3953779, 5 кл Н 02 М 3/315, опуолик. 19762. Авторское свидетельство СССР

М 635576, кл. Н 02 М 3/315, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

ho заявке hb 2702731/24-07, кл. M 02 М 3/315, 1978.

Ф тарюстпрй м иИерлщю

930524

Фу

ФАР

Составитель А СМтин.

Редактор А. Шандор Техред Ж.Кастелевич Корректор А Бзятко

° «В«Ю«МНИВ «Ю«М

Заказ 3490176 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитете СССР по делам. изобретений .и. открытий..

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

««Ф«3 ««« ИВОЮ ° ««3 ЮЭ«

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