Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1983 года по МПК H02M7/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Известны преобразователи перемен ного напряжения в постоянное, содер жащее трансформатор со вторичной обмоткой, которая через двухполупериодный выпря литель и индуктивно-ем костный фильтр, вход которого зашун тирован обратно включенным диодом, подключена к нагрузке l . Недостатки этих устройств - значительные потери в диодах и повышенный уровень помех, что вызвано большими сквозными токами через дио ды, поскольку сквозной ток замыкает ся через диоды выпрямителя и ограни чен лишь активным сопротивлением обмотки трансформатора, большой объем и вес из-за потерь, низка надежность. Наиболее близким к изобретению является преобразователь переменног напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю, последовательно с каждым диодом которого включена обмотка сглаживающе го дросселя 12 . Недостаток устройства - плохие массогабаритные показатели из-за того, что сквозной ток ограничен су мой полных сопротивлений дросселей. Поскольку дроссели выполнены на большую установленную мощность, то их обмотки обладают значительными эквивалентными емкостями ( п по KOTOpHivi в моменты коммутации замыкаются сквозные токи. Це71ью изобретения является улучч шение массогабаритных показателей. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содер жащем трансформатор, выводами втори ной обмотки подключенный ко -входу выпрямителя, и дроссели фильтров, причем их основные обмотки включены последовательно с диодами выпрямите ля, а один из выходных выводов выпрямителя образует первый выходной вывод преобразователя, а второй выходной вцвод выпрямителя связан со вторым выходным выводом преобразова теля, дроссели фильтров выполнены с дополнительными обмотками, при этом второй выходной вывод выпрямителя подключен ко второму выходному выводу преобразователя через включе ные последовательно-согласно дополнительные обмотки дросселей фильтров. На фиг.1 представлена принципиаль ная электрическая схема преобразователя; на фиг.2 - схема преобразователя для выпрямления по мостовой схеме; на фиг.З - то же, для выпрям ления по трехфазной нулевой схеме Преобразователь на фиг.1 содержит трансформатор 1 с вторичной обмоткой 2, диоды 3 и 4 выпрямителя, дроссели 5 и 6 фильтров, имеющие основные обмотки 7 и 8, включенные последовательно с диодами 3 и 4, и дополнительные обмотки 9 и 10. Один из выходных выводов выпрямителя и .вывод,, последовательно соединенных дополнительных обмоток 9 и 10 дросселей фильтров подключены к нагрузке 11. Преобразователь на фиг.2 содержит мостовой выпрямитель на диодах 1215, дроссели 5 и б фильтров, имеющие основные обмотки 16-19, включенные последовательно с диодами 12-15, и дополнительные обмотки 9 и 10.Один из выходных выводов выпрямителя и вывод последовательно соединенных дополнительных обмоток 9 и 10 дросселей фильтров .подключены к нагрузке 11. Преобразователь на фиг.З выполнен трехфазным. Вторичная обмотка 2 трансформатора 1 подключена к диодам . 20-22 выпрямителя. Дроссели 23-25 фильтров имеют основные обмотки 2628, включенные последовательно с диодами 20-22, и дополнительно обмотки 29-31. Один из выходных выводов выпрямителя и вывод последовательно соединенных дополнительных обмоток 29-31 дросселей фильтров подключенык нагрузке 11. Устройство, представленное на фиг,1, работает следующим образом. В исходном состоянии диоды 3 и 4 закрыты. При подключении устройства к сети переменного тока к диодам прикладывается переменное напряжение, которое в каждый полупериод поочередно открывает один из диодов, закрывая при этом другой диод. Если к « аноду диода 3 приложен положительный потенциал, то он окаэывается смещенным в прямом направлении и открывается, пропуская ток в сторону нагрузки 11. Одновременно к аноду диода 4 приложен отрицательный потенциал, т.е. диод 4 смещен в обратном направлении и закрыт. В этом случае ток нагрузки протекает по.следующему контуру: диод 3, основная обмотка 7 дросселя 5, дополнительные обмотки 10 и 9, включенные пос51едовательно и согласно, нагрузка 11, вторичная обмотка 2. По описанному контуру ток нагрузки протекает до тех пор, пока на аноде диода 3 не появится отрицательный потенциал и диод 3 не закроется. Но при этом на анод диода 4 подается положительный потенциал, диод 4 окажется смещенным в прямом направлении и откроется, пропуская ток нагрузки в сторону нагрузки. В результате ток нагрузки протекает по следующему контуру: диод 4, основная обмотка 8 дросселя 6, дополнительные обмотки 10 и 9, включенные последовательно и согласно, нагрузка 11, вторичная обмотка 2. Затем «а аноде диода 3 появится положительный потенциал,а на аноде диода ;4. - отрицательный, и цикл повторится. Очевидно, что во время работы устройства ток непрерывно протекает . через включенные последовательно согласно дополнительные обмотки 9 и 10 и нагрузку 11. Однако в реальных схемах вследствие неидеальности характеристик диодов кратковременно (обычно поряд ка от долей единиц до десятков мкс) при рассасывании избыточных носителей оба диода оказываются открытыми В результате возникают сквозные ток которые протекают в контуре, образо ванном вторичной обмоткой 2, диодом 3, основными обмотками 7 и 8 дроссе лей 5 и 6 и диодом 4. Направление сквозных токов в каж дом полупериоде изменяется на проти воположное . По величине сквозной ток ограничен в основном суммой полных сопротивлений основных обмоток дросселей 5 и б (в первом приближении сопротивлениями диодов 3 и 4 и обмотки 2 можно пренебречь). Благодаря указанному включению дополнительных обмоток дросселей получена возможность значительного .уменьшения скво ного тока, так как он связан с током нагрузки следующим соотношением Ч пгде l - сквозной ток; IH - ток нагрузки; осн количество витков основных обмоток дросселей фильтров; количество витков дополнительных обмоток дросселей фильтров.. . Работа преобразователей на фиг.2 и 3 осуществляется аналогично. В результате уменьшения сквозных токов облегчаются режимы работы полупроводниковых приборов, что позволяет расширить номенклатуру полупроводниковых приборов, применяемых для преобразователя заданного переменного напряжения в постоянное, уменьшается уровень помех преобразователя, уменьшаются габариты и масса фильтров для сглаживания бросков, вызванных коммутационными токеши. Сквозной ток, проходяошй по основным обмоткам дросселей фильтров, трансформируется в дополнительные обмотки, складываясь с током нагрузки в каждый полупериод, повышая тем самым КПД устройства. Кроме того, ток нагрузки протекает непрерывно через дополнительные обмотки дросселей фильтров, а установочная мощность дросселей равна установочной мощности дросселей обычного фильтра, . При этом возможно ограничение сквозного тока до любой заданной веичины благодаря соотношению 1 т WACO W позволяет выбирать птимальный ток диода и повышать наежность устройства.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО :НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий I трансформатор, выводами вторичной обмотки подключенный ко входу выпрямителя, и дроссели фильтров, причем их основные обмотки включены последовательно с диодами выпрямителя, а один из выходных выводов выпрямителя образует первый выходной вывод преобразователя, а второй выходной вывод выпрямителя связан со вторым выходным выводом преобразовате:ля, от л ич ающи йс я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, дроссели фильтров выполнены с дополнительными обмотками, при этом второй выходной вывод выпрямителя подключен ко второму выходному выводу преобразователя через включенные последовательно-согласно дополнительные обмотки дросселей фильтров. Ю

П/;

S

Фиг.2