Преобразователь постоянного напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 547943

t (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.06.75 (21) 2139905/07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.02.77. Бюллетень ¹ 7 (45) Дата опубликования описания 23.05.77 (51) M. Кл.е Н02 М 3 315

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (03) УДК 6 1.314 57 (088.8) (72) Автор изобретения

Г. А. Белов (71) Заявитель Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Известны преобразователи постоянного напряжения, содержащие последовательный резонансный инвертор на тиристорах, выпрямитель, Включенный на выходе трансформатора инвертора. и емкостный сглаживающий фильтр. 5

Цель изобретения — расширить диапазон регулирования тока нагрузки.

Это достигается тем, что преобразователь снабжен дополнительным коммутирующим конденсатором, подключенным к зажимам постоянного тока мостового транзисторно — диодного коммутатора, а зажимы переменного тока подключены к дополнительной обмотке трансформатора инвертора.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 — кривые изменения напряжений и токов при работе преобразователя, где 0зг — напряжение на выходе задающего генератора; )с и U0 — ток в конденсаторе 1.С— контура инвертора и напряжение на этом конденсаторе; Urp1 — напряжение на первичной обмотке трансформатора инвертора; i — ток намагничиьаьиь трансформатора; Ua — напряжение между аноДом и катоДом тиРистоРа; c доп и Uc доп — ток в дополнительном конденсаторе и напряжение на этом конденсаторе. 25

Предчагасмый ппсооразОВатсль содержит ДОследовательный резонансный пнвсртор на тирнстора.;

1 — 4,. КО ВхОдам КОторь:х полк.по,ен форha!рователь 5 отпнрающих импульсов, последовательный

LC — контур инвертора, состояпв и иэ дросселя 6:> конденсатора 7. Выпрямитель -ra диодах 8 — 11, Включеннъ1й HB ВыхОдс rpaHci30pMar0pa 1. HBBppIO ра, и конденсатор 13 сглаживающего фильтра.

Преобразователь снабжен дополнительным конденсатором 14, подключенным к диагонали мостового коммутатора., выполненного на транзисторах 15 — 18, встречно — параллельно которым включены диоды 19 — 2". Вторая диагональ мостового коммутатора присоединена через разделителып гй конденсатор 23 к дополнительной обмотке трансформатора 12 инвертора. Входы транзисторов мостового коммутатора и формирователь 5 отпирающих импульсов присоединены к общему задающему генератору 24.

К конденсатору 14 через диод 25 присоединен зарядный источник 26.

Резонансный инвертор на тирпсторах 1 — 4 и выпрямитель на диодах 8 — 11 служат для преобразования постоянного напряжения одного уровня В

"остоянное напряжение другого уровня. Параллель547941 но укаэанным тиристорам присоединены RC — цепи, которые предназначены для устранения паразитных высокочастотных колебаний и выбросов напряже- . ния, появляющихся в моменты запирания тиристоров. 5

Для увеличения коэффициента сглаживания к конденсатору 13 фильтра может быть присоединено дополнительное à — образное звено фильтра.

Мостовой коммутатор на транзисторах 15 — 18 выполняет роль переключателя, подключающего дополнительный конденсатор 14 к дополнительной обмотке трансформатора с полярностью, изменяющейся синхронно с работой резонансного инверТора. Это обеспечивает поддержание обратного напряжения на закрывшихся тиристорах даже при малой амплитуде напряжения на конденсаторе 7, Диоды 19 — 22 уменьшают инверсный ток, протекающий в транзисторах 15-18 в начале каждого полупериода работы преобразователя, и потери мощности в транзисторах.

Вспомогательный источник 26 служит для создания начального напряжения на конденсато . ре 14 перед пуском преобразователя и исключения: черезмерного снижения напряжения на конденсаторе 14 в процессе работы преооразователя. Тем саг. мым уменьшается величина зарядного конденсатора 14, протекающего через диоды 19 — 22, и влияние цепи дополнительной обмотки на силовую цепь преобразователи .

Конденсатор 23 служит для устраненир по- зо стоянной составляющей тока в цепи дополнительной обмотки трансформатора, которая могла бы появиться иэ — эа небольшого различия длительности полупериодов работы коммутатора на транзисторах

15 — 18, разброса параметров транзисторов, неодинакового сопротивления цепи дополнительной обмотки для разных полупериодов. При выполнении трансформатора на сердечнике из пермаллоя, что целесообразно для уменьшения веса и габаритов преобразователя, работающего на повышенных частотах (3 — 5 кГц и выше), даже небольшая постоянная составляющая тока может вызвать насыщение сердечника в один из полупериодов, Конденсатор 23 позволяет исключить насыщение сердечника. Если сердечник трансформатора выполняется из электрстехнической стали, например, типа

Э вЂ” 350, конденсатор 23 можно не применять. При этом насыщения сердечника можно избежать некоторым снижением рабочей индукции, 50

Преобразователь работает следующим образом.

При включении тиристоров 1 и 4 (момент to на фиг. 2) в цепи резонансного контура: дроссель 6— конденсатор 7 формируется положительный импульс тока i с, а конденсатор 7 переэаряжается от напряжения U =-Оп1 до напряжения U = U . Однос m. временно с указанными тиристорами отпираются диоды 8 и 11 выпрямителя и диоды 19 и 22 коммутатора. Конденсатор фильтра 13 заряжается, пока ток вторичной обмотки трансформатора больше тока нагрузки преобразователя и разряжается в в остальное время.

Дополнительный конденсатор 14 подзаряжается током i с доп проходящим через открывшиеся диодьг 19 и 22. По окончании полупериода колебаний резонансного контура (момент t, ) тиристоры

1 — 4 и диоды 8 — 11, 19 — 22 запираются. В первичной и Рторичной обмотках трансформатора начинается бестоков ая пауза.

Ток намагничивания трансформатора, достигший к этому моменту положительной величины (ток втекает в начало обмотки), отмеченной на фиг. 1 точкой, начинает проходить по цепи дополнительной обмоткой через открытые транзисторы 15 и18, на которые в момент t было подано отпирающее напряжение от задающего генератора 24. Во время паузы напряжение на первичной обмотке трансформатора U 1, определяемое приложенным к дополнительной обмотке напряжением дополнительного конденсатора 14, имеет такой же знак, как и в интервале открытого состояния тиристоров.

Это увеличивает обратное напряжение на закрывшихся тиристорах 1 и 4:

О п UyPq 5 зодер =/и 1= к где Ug — входное напряжение преобразователя.

С задержкой после момента окончания импульса тока ic, равной времени восстановления запирающих свойств тиристоров (в момент т2), включаются тиристоры 2 и 3. Одновременно отпираются диоды 9,10,20 и 21 и запираются транзисторы 15 и 18, управляемые напряжением прямоугольной формы с выхода задающего генератора 24. Напря жение на обмотках трансформатора. быстро меняет знак, В цепи резонансного контура снова формируется импульс тока iс,,а конденсатор 7 перезаряжается от напряжения Uz = U до напряжения Ос ="0щ Конденсатор 14 снова подзаряжается.

После окончания импульса тока i ток намагничивания трансформатора замыкается по цепи дополнительной обмотки через транзисторы 16 и 17, на которые в начале импульса было подано отпирающее напряжение от задающего генератора 24.

Конденсатор 14 поддерживает на обмотках транс форматора отрицательное напряжение, благодаря чему увеличивается обратное напряжение на тиристорах 2 и 3;

Конденсатор 14 не перезаряжается, а только подзаряжается в начале каждого полупериода работы преобразователя (моменты то t2 ...) дополнительная обмотка трансформатора является слаботочной по cpaBHeHHto с остальными, Поэтому цепь дополнительной обмотки мало влияет на процесс формирования импульса тока в цели резонансного контура.

Выбирая емкость конденсатора 14 такой величины, чтобы уменьшение напряжения на нем при разряде током намагничивания было мало, можно

54794) обеспечить поддержание достаточного обратного напряжения на выключаемых тиристорах при малой (по сравнению со входным напряжением) амплитуде напряжения на конденсаторе резо»1ансного контура. Это позволяет уменьшить вес и габариты и расширить диапазон регулирования тока нагрузки преобразователя.

Вспомогательный источник 2б позволяет исключить черезмерное снижение напряжения на конденсаторе 14 в процессе работы преобразователя, уменьшить зарядный ток конденсатора, протекающий через диоды 19 — 22, и влияние цепи дополнительной обмотки на процесс формирования

° импульса тока в резонансном контуре.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного нянрлже»п»ч, .одержан»ии последовательный резонансный иннертор на тиристорах, выпрямитель, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора ннверторя, мостовой транзисторно-д»»одньп» коммутатор, подключеиный по постоянному току через диод к зяж»»мам дополнительного источника питания, о т л и ч а ющ и и си тем, что, с целью расширения диапазона

»О регулирования тока нагрузки, он снабжен дополнительным коммутирующим конденсатором, полключенным в цепь постоянного тока упомянутого коммутатора, цепь переменного тока которого подклю. чена к дополнительной обмотке трансформатора инвертора.

547941

4 г.2

Составитель Г. Вотчицев

Техред 3. Фанта

Корректор С. Шекмар

Редактор 3. Афанасьева

Заказ 788/108

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

Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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