Способ регулирования выходного напряжения импульсного преобразователя постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M3/135 H02P13/16 

фиг f Изобретение относится к преобразо вательной технике и может быть испол зовано для получения импульсов с регулируемой амплитудой в импульсных преобразователях, которые могут являться, например, составной.частью регулируемых источников высокого нап ряжения. Известны способы регулирования выходного напряжения импульсного преобразователя постоянного напряжения, согласно которым периодически производят резонансный заряд накопительного конденсатора до максимального значения, равного удвоенному значению входного постоянного напряжения, и последуквдий разряд его при подключении к цепи нагрузки. Регулировку среднего значения выходного напряжения при фиксированной нагрузк производят путем изменения частоты . коммутации накопительного конденсатора при однсм и том же максимальном значении напряжения на нем, т.е. изменением скважности следования импульсов при неизменной ихамплитуде си - СЗЗ . Недостатком известных способов яв ляется невозможность регулирования выходного напряжения при изменении нагрузки в широких пределах вплоть до режима холсютого хода или емкостной нагрузке, поскольку конденсаторы фильтра выпрямителя заряжаются до амплитудного значения импульсного напряжения, которое, как указывалось остается неизмень лм. Наиболее близким к изобретению является способ регулирования выходного напряжения импульсного преобразователя постоянного напряжения, Включающего резонансную LC-цепь заряда, при котором изменяют соотношение между частотой собственных колебаний резонансной цепи заряда накопительного конденсатора- и частртой подключения конденсатора к цепи нагрузки на время, равное требуемой длительности выходного импульса. В этсм способе регулирование амплитуды выходных импульсов производят путем изменения частоты коммутации накопительного конденсатора на нагрузку в пределах от F до 2Г при постоянной частоте FQ собственных колебаний резонансной зарядной цепиС4. Однако при этом с изменением выходного напряжения изменяется частоТа следования выхсдных импульсов, что ограничивает возможности использования способа. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения независимости регу лировки амплитуды и периода следования выходных импульсов. поставленная цель достигается тем, что согласно способу рег лирования выходного напряжения импульсного преобразователя постоянного напряжения, включающему резонансную LC-цепь заряда, при котором изменяют соотношение между частотой собственных колебаний резонансной цепи заояда накопительного конденсатора и частотой подключения конденсатора к цепи нагрузки на время, равное требуемой длительности выходного импульса, устанавливают заданное значение периода следования выходных импульсов и для достижения требуемого значения амплитуды выходных импульсов изменяют указанное соотношение в пределах от 0,5 до 1 путем регулирования значений параметров реактивных элементов цепи заряда. Сущность предлагаемого способа заключается в сле;зую цем. В связи с тем, что зарядная цепь накопительного конденсатора является резонансной с частотой F собственных колебаний, то мгновенное значение напряжения на нем изменяется по гармоническому закону с периодом, определяемым параметрами резонансной зарядной цепи. При неизменных параметрах зарядной цепи и постоянной частоте Рц коммутации накопительного конденсатора, его разряд происходит при одинаковых значениях мгновенного напряжения на нем и выходное напряжение остается неизменным. Регулирование выходного напряжения в таком преобразователе осуществляется путем изменения соотнсяиения между частотой собственных колебаний резонансной цепи заряда накопительного конденсатора и частотой подключения его к цепи нагрузки, т.е. путем разряда конденсатора при разных мгновенных значениях напряжения на нем. Указанное регулирование осуществляют путем изменения частоты F собственных колебаний зарядной цепи при неизменной частоте Рц. коммутации накопительного конденсатора на нагрузку, изменяя параметры реактивных элементов зарядной цепи, например индуктивность зарядного дросселя. При этом наибольшие пределы изменения амплитуды выходных импульсов при минимальном диапазоне изменения частоты iF получают в том случае, если соотношение F и изменяют в пределах от 0,5 до 1. На фиг. 1 приведена схема реализации предлагаемого способа импульсного преобразования; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений и токов, поясняняцие процессы преобразования и регулирования амплитуды выходных импульсов при осуществлении способа. Импульсный преобразователь содержит дроссель 1 и накопительный конденсатор 2, выполненные с возмож. ностью регулировки и соединенные последовательно, параллельно конде сатору 2 подсоединены последовател но включенные тиристор 3 и первичная обмотка трансформатора 4, к вт ричной обмотке которого подсоедине на нагрузка 5. К входу тиристора 3 подключен выход генератора 6, Преобразователь работает следую щим образом. В исходном состоянии тиристор 3 закрыт и при подаче напряжения пита ния Е производится резонансный заряд конденсатора через дроссель 1, в процессе которого напряжение на нем колебательно достигает значения К (фиг. 2 а). При подаче импульс управления U (фиг. 26) от генератора б на тиристор 3, последний открывается, конденсатор 2 подключается к цепи нагрузки .и разряжается через тиристор и первичную обмотку трансформатора При этом в последнем образуется импульс тока 1 (фиг. 2 в и д) с ампл тудой, пропорциональной напряжению UC Е. При уменьшении разрядного тока i конденсатора до величины, меньшей тока удержания тиристора, последний закрывается (момент времени t , фиг. 2 а) и начинается резонансный заряд конденсатора при отрицательном начальном напряжении на конденсаторе Uj. -Е, так как в процессе разряда происходит его переразряд через индуктивность первичной обмот ки трансформатора 4. При прохождении максимального значения напряжения на конденсаторе 2, которое может превышать удво.енное значение напряжения Е источни ка из-за наличия указанного начального отрицательного напряжения, про исходит резонансный переразряд конденсатора через дроссель, напряжение на нем уменьшается и при достижении максимального значения напряжения Up времени , фиг. 2 а) производится подключение конденсатора 2 к цепи нагрузки путе открывания тиристора 3 импульсом управления от генератора 6. При это iB результате разряда конденсатора 2 в цепи нагрузки образуется импульс тока t j (фиг. 2 в) с минимальной амплитудой пропорционально величине и,...,.-, (фиг. 2 а) , После разряда кон, ИИ т денсатора 2 и запирания тиристора 3 начинается новый цикл формирования выходного импульса. Таким образом, при периодической коммутации конденсатора 2 с частотой F,(, равной частоте F собственных колебаний резонансной зарядной цепи, состоящей из последовательно соединенных дросселя 1 и конденсато ра 2, получают выходные импульсы с минимальной амплитудой и периодом следования F. При уменьшении частоты F собственных колебаний резонансной зарядной путем изменения ее параметров (увеличение индуктивности дросселя 1 или емкости конденсатора 2) подключение конденсатора к нагрузке и его разряд происходят при больших значениях напряжения на конденсаторе, так как частота коммутации остается постоянной, и, следовательно, возрастает амплитуда импульсов тока и, соответственно, выходных импульсов напряжения на нагрузке 5. Кроме того, вследствие изменений начальных условий резонансного заряда конденсатора 2 (увеличения отрицательного напряжения на нем в результате перезаряда), максимальное значение напряжения нем также возрастает (фиг. 2 г) и при частоте собственных колебаний зарядной цепи F г Of5F, , т.е. при подключении конденсатора 2 к цепи нагрузки 5 в моменты времени, близкие к моменту прохождения напряжения на нем через максимальное значение, оно достигает максимально возможного значения, значительно превышающего удвоенное напряжение источника питания ( ) Вследствие этого амплитуда импульсов тока 1у (фиг. 2 д) также резко возрастает и достигает максимального значения, пропорционального JCWO(K( Ввиду этого обеспечивается широкий диапазон регулировки амплитуды выходных импульсов при изменении частоты собственных колебаний резонансной зарядной цепи в пределах О, 5 Гц. F F . При этом частота F следования выхсдных импуЛьсов оста ется неизменной. Наиболее выгодно производить коммутацию конденсатора во время его резонансного перезаряда (разряда на дроссель через источник питания), т.е. после прохождения мгновенного значения напряжения на конденсаторе через максимальное значение. При этсм соотношение частоты f собственных колебаний аарядной цепи и частоты FH коммутации конденсатора лежит в пределах F/Рц.0,5 - 1. Если ,5, то коммутация конденсатора происходит во время заргща накопительного конденсатора, постоянная составляющая тока, потребляемого от источника питания, резко возрастает без заметного увеличения выходного напряжения и КПД преобразователя падает. Креме того, при коммутации конденсатора с помощью тиристорных ключей затрудняется надежное запирание их в мoмeнtы коммутации, особенно при воздействии электромагнитных помех.

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, включающего резонансную LC-цепь заряда, при котором изменяют соотношение между частотой собственных колебаний резонансной цепи заряда накопительного конденсатора и частотой подключения конденсатора к цепи нагрузки на время, равное требуемой длительности выходного импульса, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения независимости регулировки амплитуды и периода следования выходных импульсов, устанавливают заданное значение периода следования выходных импульсов и для достижения требуемого значения амплитуды выходных импульсов изменяют указанное соотношение в преде- g лах от 0,5 до 1 путем регулирования значений параметров реактивных эле- |ГЛ ментов цепи заряда.W/