Регулируемый преобразователь напряжения

 

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-вув 89261р (22) Заявлено 20.12. 77 (21) 2556074/24-07 (51) М. КЛ.

Н 02 И 3/10

//Н 02 И 5/22

//Н 02 И 7/12

// Н 02 И 9/00 (53) УДК 621. 314..57 (088.8) с присоединением заявки 1 19

Государственный комитет

СССР по делам изобретений. и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3р р8 82..Бюллетень Ìg 32

Дата опубликования описания30.08.82

Г-М Ф тлт лс. = Ъ4 (.:Р (72) Автор изобретения

1 ЛН): .r I

If i.

Н. И.. Пономаренко (71) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕИЫН ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Иэобре.тенйе относится к преобразовательной технике и предназначено для.преобразования напряжения одной величины и формы в напряжение другой вепичины или той же формы и частоты, в частности, для преобразования нестабильных низких напря. жений на большие токи в регулируемое, стабильное напряжение.

По основному авт.св. 9 892610 известен преобразователь, содержащий дополнительные. преобразовательные ячейки, которые-присоединены параллельно по отношению к источнику питания и нагрузке. Вторые обмотки выход ных трансформаторов образуют сумми-. рующую цепь, присоединенную через пары прерывателей к отпайкам первичного питания и включенную последова.тельно с нагрузкой. Отношения напряжений подуровней первичного источника питания выбраны в соответствии с рядом арифметической прогрессии, например:

1, 2, 3,...(m-1), m (1) где m .- число отпаек источника питания (число подуровней).

Общее число уровней при условии .(1) и равномерном шаге квантования, определяется н известном преобразоват елем по ф ормуле

q - q (1 + mp) +m с (2)

+ )n — число уровней напряженийо с

10 обмоток суммирующей цепи, вводимых и выводимых при всех возможных сочетаниях их согласного и встречного включений между собой и при всех возможных сочетаниях одновременно вводимых обмоток на различные уровни; л — общее число дополнительных уровней напряжений.

s — общее число подуровней в пределах каждого дополнительного уровня напряжений;

d — число, характеризующее воэможность одновременного ввода в выходную цепь дополнительных уровней и подуровней напряжений согласно и (или) встречно между собой в любых возможных сочетаниях и принимающее значение О, 1, 2;

- число, характеризующее sosможность вывода из выходной цепи одного или нескольких любых до1 полнительных уровней напряжений пи«

955425 дующих значениях параметров преобра-. зовательных ячеек и источника: d 2

s 1., f 1, р * 2, m 1, 1 1, и 3. Согласно (2) и (3) q = 13, q = 40. Диаграмма состоит из трех зон, из которых уровни первой и третьей зон получены с помощью ключей

10, 11, 14 при закрытых ключах 12 и 13. Уровни второй зоны получены с помощью ключей 12-14 при закрытых ключах 10 и 11, т.е. при вольтодобавке обмотки 7-9, периодически подключаются непосредственно к источнику питания,а.при вольтовычитании эти же обмотки периодически подключаются к первичному источнику после ключей

2 и 3 (фиг. 1).

При вольтодобавке суммарное напряжение последовательно соединенных обмоток суммирующей цепи и напряжение источника питания направлены согласно, а при вольтовычитании встречно.

В режиме вольтодобавки ячейки

7-9 работают в режиме инверторов напряжения, либо некоторые из них работают в инверторном, а другие в внпрямительном режимах или выключены и зашунтированы ключом 14 при периодическом переключении ключей

2 и 3 и ключей 10, 11 и 14. В режиме вольтовычитаиия ячейки 7-9 работают в режиме выпрямителей, либо некоторые из них работают инверторами. или выключены и зашунтированы ключом 14 при периодическом переключении ключей 2 и 3 и ключей 12-14.

Дальнейшее понижение выходного напряжения осуществляется при выключенных ключах 2 и 3, периодическом переключении ключей 15, 16, 10 и 11 и работе ячеек при любых сочетаниях режимов инвертирования и выпрямления, а также выключенного состояния .этих ячеек.

В режиме вольтовычитания суммарный ток ячеек 7-9 поступает в нагрузку, минуя ключи 2, 3 суммирующей цепи 1.

Через ключи 2 и 3 протекает .суммарный ток

3%,3 " op где 3н - ток нагрузки!

Злр — суммарный ток ключей 2 и 3 суммирующей .цепи 1.

В режиме вольтовычитания по известной схеме преобразователя (т.е. при отсутствии дополнительных пар ключей 12 и 13) суммарный ток ключей

2 и 3 равен

39. ъ Зн i: (5) т.е. ток через эти ключи уменьшается в

3 и 1па (б) тания при любых возможных i сочетаниях одновременно выводимых уровней напряжений и принимающее значение 0,1; ! — число, характеризующее возможность ввода в выходную цепь дополнительных уровней напряжения при 5 выведенном основном уровне напряжения н принимающее значение 0,1; р — число, характеризующее возмож- ность ввода в выходную цепь дополнительных уровней напряжения встречно)О или согласно, с каждым иэ m подуровней основного уровня напряжения и принимающее значения 0,1,2.

Недостатком этого преобразователя являются повышенные потери !5 в ключах вспомогательного преобразователя в режиме понижения, а следовательно, пониженным КПД преобразователя.

Цель изобретения — повышение КПД регулируемого преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что регулируемый преобразователь напряжения снабжен дополнительными управляемыми ключами, включенными между концами крайних последовательно соединенных вторичных обмоток силовых трансформаторов и концами первичных обмоток каждого нз этих трансформаторов.

Так как преобразовательные ячейки при этом оказываются присоединенными к источнику питания одним зажимом непосредственно, а другим— после ключей суммирующей цепи, то в режиме вольто-вычитания ключи суммирующей цепи обтекаются током параллельных ячеек и, следовательно, потери в этих ключах уменьшаются. КПД преобразователя повышается.

На фиг. 1 приведена принципиаль- 40 ная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — диаграмма напряжений, поясняющая принцип работы преобразователя.

Perулируемый преобразователь напря-45 жения (фиг. 1) содержит суммирующую цепь 1 на ключах 2 и 3 и имеет две цепи из последовательно Соединенных обмоток силовых трансформаторов 4-6, а также преобразовательные ячейки

7-9, присоединенные непосредственно к источнику питания с помощью основных ключей 10 и 11 этих преобразователей. С помощью дополнительных пар ключей (11 и 13) эти преобразовательные ячейки присоединены к источнику питания после ключей 2 и 3 суммирующей цепи 1. Кроме этого устройство (фиг. 1) имеет ключи 14, шунтирующие обмотки силовых трансформаторов, ключи 15 и 16, соединяющие обмотки суммирующей цепи с общей точкой соединения источника питания с нагрузкой.

На фиг. 2 в качестве примера при-, ведена диаграмма напряжений при сле-. 6S

955425.

Формула изобретения

Учитывая, что напряжение на полупроводниковых ключах несколько увеличивается с увеличением тока нагрузки, можно сделать вывод о том, что потери в ключах 2 и 3 уменьшаются более, чем в и раз при равных выходных мощностях и коэффициентах преобразования напряжения сравниваемых преобразователе . Это в своЮ очередь позволяет уменьшить суммарную расчетную мошность преобразовательных ячеек.7-9 в где Ut, — напряжение на выходе преоб- разователя; а0 — падение напряжение на ключе преобразователя.

Использование предлагаемого регулируемого преобразователя позволит уменьшить потери в ключах суммируюшей цепи (так например, при коЭффициенте преобразования равном двум M равных выходных мошностях эти потери снижаются в 2. раза), а следовательно, повышается КПД преобразователя в целом. Особенно эффективно применение преобразователей для преобразования относительно низких напряже.ний большой мошности с нестабильным входным напряжением.

Регулируемый преобразователь напряжения цо авт.св. Р 892610, 15отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен дополнительными управляемйми ключами, включенными между концами крайнйх последовательно соединенных вто20 ричных обмоток силовых трансформаторов и .концами первичных обмоток каждого из этих трансформаторов.

955425

Составитель Г. Мыцык

Техред Л.Пекарь

Редактор A. Власенко

Корректор М. Шароши

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.Заказ 6468/72 Тираж 721

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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