Регулируемый преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к области электротехники и м. б. использовано в системах вторичного электропитания. Цель - повышение надежности путем повышения точности симметрирования входного напряжения на инверторных ячейках. Устр-во содержит две инверторные ячейки I. 2, соединенные по входу последовательно, а по выходу - параллельно. Управление инверторными ячейками 1, 2 осуществляется с помощью щиротно-импульсного модулятора (ШИМ) 7. Два трехвходовых сумматора 12, 13 подключены через коммутатор 14 к управляющему входу ШИМ 7. При максимальном управляющем сигнале силовые ключи 8, 9 работают в противофазе, а в нагрузке формируется максимальное напряжение. При этом, когжа открыт силовой ключ 9, происходят намагничивание сердечника трансформатора 24, разряд конденсатора 3, заряд конденсатора 4 и принудительное размагничивание сердечника трансформатора 25. При равномерном деленьи напряжения между ячейками на выходе делителя будет нулевой потенциал и система симметрирования не будет влиять на процесс преобразования. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК!

5И 4 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3998828/24-07 (22) 30.12.85 (46) 15.05.88. Бюл. № !8 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) А. В. Кобзев и Н. М. Музыченко (53) 621.314.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 935925, кл. G 05 F 1/64, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1171924, кл. Н 02 М 3/335, 1984. (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Ь ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и м. б. использовано в системах вторичного электропитания.

Цель — повышение надежности путем повышения точности симметрирования входного напряжения на инверторных ячейках.

„„SU,» 1396216 А 1

Устр-во содержит две инверторные ячейки 1, 2, соединенные по входу последовательно, а по выходу — параллельно. Управление инверторными ячейками 1, 2 осуществляется с помощью широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 7. Два трехвходовых сумматора 12, 13 подключены через коммутатор 14 к управляющему входу ШИМ 7. При максимальном управляющем сигнале силовые ключи 8, 9 работают в противофазе, а в нагрузке формируется максимальное напряжение. При этом, когжа открыт силовой ключ 9, происходят намагничивание сердечника трансформатора 24, разряд конденсатора 3, заряд конденсатора 4 и принудительное размагничивание сердечника трансформатора 25. При равномерном делении напряжения между ячейками на выходе делителя будет нулевой потенциал и система симметрирования не будет влиять на процесс преобразования. 2 ил.

13962

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования уровня и стабилизации напряжения.

Цель изобретения — повышение надежности преобразователя путем повышения точности симметрирования напряжения на инверторных ячейках.

На фиг. 1 приведена электрическая схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — пример выполнения нреобразователя по полумостовой схеме.

Регулируемый преобразователь напряжения (фиг. 1) содержит две инверторные ячейки 1 и 2 с фильтром в каждой (конденсаторы 3 и 4) и последовательно подключенные к питающей сети через входной выпрямитель 5, задающий генератор 6 и широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 7, ко„торый соединен с управляющими входами силовых ключей 8 и 9 ячеек 1 и 2. Делитель входного напряжения на два выполнен на резисторах 10 и 11 и подключен к выходу выпрямителя 5. Два трехходовых сумматора 12 и 13 подключены через коммутатор 14 к управляющему входу

ШИМ 7. Точка соединения резисторов 10 и 11 подключена к инвертирующему входу сумматора 13 и неинвертирующему входу сумматора 12. Неинвертирующие входы сумматоров 12 и 13 объединены и образуют управляющий вход 15 преобразователя, а другие одноименные входы предназначены для подключения цепей обратных связей.

Управляющие входы ключей коммутатора 14 подключены к выходам задающего генератора 6. Точка соединения инверторных ячеек 1 и 2 по первичной и вторичной цепям соединена со средней точкой цепи питания сумматоров 12 и 13.

ШИМ 7 содержит генератор 16 пилообразного напряжения (ГПН), подключенный входом к задающему генератору 6, а выходом — — к входу компаратора 17, к другому входу которого подключен выход коммутатора 14. Выход компаратора 17 соединен с двумя логическими элементами И

18 и 19, вторые входы которых подключены соответственно к прямому .и инверсному выходам генератора 6, а выходы предназначены для подключения к управляющим входам силовых ключей 8 и 9 ячеек 1 и 2. Коммутатор 14 содержит два ключа 20 и 21, которые поочередно подключают выход одного (12) или другого (13) сумматора к входу компаратора 17 ШИМ 7. Каждая инверторная ячейка содержит транзисторный ключ 8 (9), рекуперационный диод 22 (23), конденсатор 3 (4) и силовой высокочастотный трансформатор 24 (25), средняя точка первичной обмотки 26 (27) которого подключена к общей шине, адин вывод этой обмотки через транзисторный ключ 8 (9) соединен с положительным (отрицательным) выводом выпрямителя 5, а второй вывод

ЗО

16

2 этой обмотки соединен с этим же выводом выпрямителя 5 через конденсатор 3 (4).

Средняя точка обмоток 26 и 27 и общая точка последовательно соединенных вторичных обмоток 28 и 29 образуют общую шину. Вторичные обмотки 28 и 29 через выпрямитель на диодах 30 — 32 фильтр 33 подключены к нагрузке 34.

В устройстве по фиг. 2 противотактный выход преобразователя организован двумя обмотками 28 и 29 двухтактного трансформатора 24.

Регулируемый преобразователь напряжения (фиг. 1) работает следующим образом.

При подключении выпрямителя 5 к сети переменного тока на его выходе появляется постоянное напряжение, которое через части первичных обмоток трансформаторов

24 и 25 инверторных ячеек и 2 заряжает конденсаторы 3 и 4, устанавливая магнитное состояние сердечников трансформаторов в область отрицательных значений индукции. За счет этого уменьшаются броски тока через выпрямитель и конденсатор. При наличии симметричного напряжения на ячейках 1 и 2 и конденсаторах

3 и 4 после пуска задающего генератора 6 и максимального управляющего напряжения на входе 15 на выходах сумматоров 12 и 13 устанавливаются максимальные уровни напряжений. Задающий генератор 6 поочередно открывает ключи

20 и 21 коммутатора 14, поочередно подключая компаратор 17 ШИМ то к одному, то к другому сумматору. В компараторе 17 напряжение сумматоров 12 и 13 сравнивают с пилообразным, которое формирует ГПН 16, и модулированные по длительности импульсы подают на логические элементы И 18 и 19, которые за счет сигнала с генератора 6 распределяют управляющие импульсы на ключи 8 и 9 ячеек 1 и 2. При максимальном управляющем сигнале ключи

8 и 9 работают в противофазе, а в нагрузке формируется максимальное напряжение. При этом, когда открыт ключ 8, происходят намагничивание сердечника трансформатора 24, разряд конденсатора 3, заряд конденсатора 4 и принудительное размагничивание сердечника трансформатора 25 за счет протекания тока заряда через часть первичной обмотки трансформатора 25 в обратном направлении. Сердечники трансформаторов перемагничиваются по максимальному циклу. При уменьшении управляющего напряжения на входе 15 осуществляется уменьшение длительности импульсов управления ключами, при этом происходит обычный процесс регулирования с помощью широтно-импульсной модуляции.

Несимметрия напряжения на ячейках может возникнуть по причинам различного времени рассасывания транзисторных ключей ячеек, различных значений емкостей конденсаторов 3 и 4, тока намагни1396216

Формула изобретения

Фиг. Я

Составитель В. Моин

Редактор А. Огар Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ ) 976I54 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 чивания трансформаторов, падения напряжений на ключах и диодах ячеек, а также при наличии быстроизменяющегося управления по входу 15.

Предположим, что напряжение на ячейке

1 больше, а на ячейке 2 меньше половины напряжения источника питания, тогда по отношению к общей точке на выходе делителя напряжения на резисторах 10 и 11 возникает положительный потенциал, который суммируют с управляющим напряжени- 10 ем источника в сумматоре 12 и вычитают в сумматоре 13. Таким образом, когда открыт ключ 20, на компаратор 17 поступает большой уровень, а когда открыт ключ 21 — меньший, следовательно длительность импульсов на выходе компаратора в один полупериод больше, а в другой — меньше. Большая длительность управляющего импульса поступает на ключ 8, а меньшая — на ключ 9 за счет чего от конденсатора 3 потребляется 2ц большая мощность, что вызывает перераспределение напряжений на ячейках 1 и 2 до их выравнивания. При равномерном делении напряжения между ячейками на выходе делителя на резисторах 10 и 11 присутствует нулевой потенциал и система симметрирования не влияет на процесс преобразования и регулирования. При увеличении напряжения на ячейке 2 и уменьшении на ячейке 1 на выходе делителя напряжения возникает отрицательный потенциал, что приводит к увеличению напряжения на выходе сумматора 13 и уменьшению на выходе сумматора 12; и, следовательно, большая длительность импульсов поступает на ключ 9, а меньшая — на ключ 8. Коэффициент усиления сумматоров определяют из условия допустимой несимметрии и устойчивой работы системы регулирования.

При выполнении преобразователя на основе двухтактной полумостовой схемы (фиг. 2) возможные режимы одностороннего насыщения автоматически исключаются, 4О так как при насыщении сердечника увеличивается потребляемый ток и, следовательно, уменьшается напряжение на конденсаторе. Система регулирования уменьшает на этот полупериод длительность импульсов.

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий две инверторные ячейки с силовыми ключами и выходным трансформатором, включенные последовательно по входу и параллельно по выходу, блок управления с внешним управляющим выводом, задающим генератором и широтно импульсным модулятором, противофазные выходы которого соединены с цепями управления силовых ключей инверторных ячеек, и резистивный делитель входного напряжения преобразователя на два, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения точности симметрирования входного напряжения на инверторных ячейках, в блок управления введены два трехвходовых сумматора и два дополнительных управляемых ключа, причем первые разноименные входы трехвходовых сумматоров соединены со средним выводом резистивного делителя входного напряжения преобразователя на два, вторые неинвертирующие входы трехвходовых сумматоров подключены к внешнему управляющему выводу преобразователя, третьи инвертирующие входы трехвходовых сумматоров соединены с выходными выводами преобразователя, выходы трехвходовых сумматоров через дополнительные управляемые ключи соединены с цепью управления широтно-импульсного модулятора, управляющие входы дополнительных управляемых ключей соединены с соответствующими выходами задающего генератора, а точка соединения инвертирующих ячеек между собой подключена к средней точке цепи питания трехвходовых сумматоров.