Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M7/537 

. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования постоянного напря жения S переменное прямоугольное напряжение с регулируемой частотой в системах электропривода, радиотехники и автоматики. Известны преобразователи постоянн го напряжения, содержащие два транзистора, выходной трансформатор и дроссель с дополнительной обмоткой для регулирования частоты преобразования с помощью измерения тока подмагничивания lj и . Недостатком известных преобразователей является малый диапазонрегулирования частоты преобразования. Наиболее близким к предлагаемому по технич ской сзш1ности является пре образователь постоянного напряжения, содержащий мостовой транзисторный ин вертор с переключающим трансформатором и балластным резистором, связанными с выходными выводами устройства . Недостатком преобразователя постоянйого напряжения является то,чтЬ в процессе регулирования одновременно с изменением частоты выходного напряжения изменяется уровень входного напряжения и входного тока трз зисторов инвертора, что ограничивает ширину диапазона регулирования частоты преобразования. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования частоты преобразования. Поставленная цель достигается тем что в преобразователь постоянного напряжения, содержащий подключенныйк входным выводам мостовой транзисторный инвертор с переключающим трансформатором и балластным резистором, связанными с выходными выводами устройства, введен дополнительный тран форматор, первичная обмотка которого, подключенная последовательно с первичной обмоткой дереключающего трансформатора, подсоединена к выхо ным выводам устройства и к крайним выводам балластного резистора, выполненного в виде потенциометра, средний вывод которого подключен к точке соединения первичных обмоток дополнительного и переключающего .трансформаторов, при этом в базовые цепи каждого из подключенных к первому входному выводу транзисторов инвертора включены согласно-последовательно вторичные обмотки дополнительного трансформатора, а в базовые цепи каждого из двух других транзисторов инвертора включена последовательная цепь из первого резистора и вторичной обмотки,дополнительного трансформатора, зашунтированная по|следовательной цепью из второго.резиртора и введенной вторичной обмотки переключающего трансформатора, причем указанные вторичные обмотки д-ополнительного и переключающего трансформаторов включены согласно с базовыми обмотками транзисторов инвертора. На. фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя постоянного напряжения, на фиг. 2 - зависимости, относительной частоты выходного напряжения i/i,OT уровня относительного напряжения на первичной обмотке переключающего трансформатора - ,/Ufj для значений ширины диапазона регулирования d 3,, на фиг. 3 - зависимость относительного уровня входного напряжения транзисторов Uj,,yUg,., от величины U,i/Un для значений соотношения коэффициентов трансформации Kj/K, 1v 1,5; 2; 3«, на фиг. 4 экспериментальные характеристики регулируемого инвертора номинальной мощности 400 Вт. Преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержит транзисторы 1-4 с обратными диодами 5-8 и базовыми сопротивлениями 9-12. Первичная обмотка 13 переключающего трансформатора 14 соединена согласно-последовательно с первичной обмоткой 15 дополнительного трансформатора 16. Обмотки обратной связи 17-20 и 21-24 трансформаторов 16 и 14 включены согласно-последовательно во входные цепи транзисторов 1-4. Балластный резистор вьтопнен в виде потенциометра 25, подвижный контакт которого подключен к точ-ке .соединения первичньпс обмоток 13 и 15, а два других - к диагонали переменного тока места. Каждая из дополнительных -обмоток обратной связи 26 и 27 переключающего трансформатора 14 включена согласно-па-. раллельно обмоткам обратной связи 23 и. 24 дополнительного трансформатора 16. Каждая из пар дполнительных сопротивлений 28 и 29, 30 и 31 общим выводом соединена с обмотками обрат ной связи 19 и-20 соответственно, а двумя другими - с обмотками обратно связи 23 и 26, 24 и 27 соответстве но. Нагрузка подключается непосредственно к диагонали переменного тока моста. Переключение транзисторов 1-4 пр исходит по насыщению.сердечника тра форматора 14, в связи с чем .число витков его первичной обмртки 13 выбирают из условия получения максима ной частоты, выходного напряжения,ко да к ней приложено все напряжение питания. Дополнительный трансформатор 16 предназначен для поддержания необходимого уровня входного напряж ния транзисторов, при этом выбранно число витков его первичной обмотки 15 обеспечивает работу сердечника в ненасьпценном режиме во всем диапазоне регулирования частоты. Коэффициенты трансформации между обмотками обратной связи и первичными обмотками трансформаторов 16 и 14 выбирают равными по величине с тем, чтобы суммарная ЭДС во входных цепях транзисторов 1 и 2 во всем дипазоне регулирования оставалась неизменной. Величину коэффициента трансформаций К данньЬг обмоток оп ределякзт из условия получения режим экономичной и надежной работы входных цепей транзисторов 1 и 2. Коэффициент трансформации Kj между допопнительными обмотками обратной связи 26 и 27 и первичной обмоткой 13 переключающего трансформатора по величине вьше коэффициента Кj (т.е. число витков обмоток 26 и 27 меньше числа витков обмоток 17-20). Преобразователь постоянного ,на-, пряжения работает следующим образом Транзисторы 1, 4 и 2,3 поочередно подключают к источнику постоянного напряжения первичные обмотки Трансформаторов 16 и 14, пр.и этом .на всех обмотках обратной связи 17-20, 21-24, 26 и 27 образуется на пряжение прямоугольной формы изменяющейся полярности. Напряжение на входе транзисторов 1-4 определяется алгебраической суммой ЭДС обмоток об ратной связи переключающего и дополнительного трансформаторов. Когда движок потенциометра- 2Ь находится в крайнем правом положении (4иг. 1), напряжение на первичной обмотке 13 переключающего трансфор-матор.а 14 (J|) максимально и равно по величине напряжению питания Uf, ( 1), при этом частота выходного напряжения максимальна (точки q на фиг. 2). Напряжение на входе транзисторов 1-4 полностью определяется обмотками обратной связи 17-20 и дополнительными обмотками обратной связи 26 и 27 переключающего трансформатора. Напряжение на входе транзисторов 1 и 2 равно своему оптимальному значению (точка сх| на фиг. 3), а напряжение на входе транзисторов 3 ц 4 максимально (точки иа% (фиг.. 3). При перемещении движка потенциометра 25 влево напряжение на первичной обмотке 13 уменьшается, а напряжение на первичной обмотке 15 увеличивается, приводя к с-нижению частоты выходного напряжения преобразователя, которая изменяется по линейному закону (фиг. 2). Одновременно с изменением напряжений на первичных обмотках изменяются и ЭДС, наводимые в обмотках обратной связи трансформаторов. мере уменьшения ЭДС обмоток обратной связи 17 и 18 увеличивается ЭДС обмоток обратной связи 21 и 22 и так как коэффициенты трансформации этих обмоток равны, то уровень входного напряжения транзисторов 1 и 2 остает-. ся неизменньм (на фиг. 3 совпадает с осью абсцисс). На начальном участке регулирования частоты от точек а, Otl ,2 ,а и а, соответственно, до точекЬ Ь5 иЬ (см. фиг. 3) напряжение транзисторов 3 и 4 Ц, опредевходеляется суммой ЭДС обмоток обратной связи 19, 20 и 26, 27 переключаю щего трансформатора 14. При уменьшении частоты напряжение U также уменьшается, и в тот момент, когда ЭДС параллельно соединенных обмоток обратной связи 23, 24 и 26, 24 становятся равными (фиг. 3, точки Ы « 4 41 1 (И . IV ч и7. Ьл,Ьп. Ьл Ug.снижается до величи Р2 1 , Р biUi,,,. , ТОМ напряжение на первичной обмотке 13. равно (J . При дальнейшем уменьшении частоты напряжениеи чц „ практиески не изменяется. Значение велиины U(, (см. фиг. 3) определяется ЭДС параллельз условия равенства ьк обмоток

7 .1127060

пазоне регулирования выше 81%, потребляемый от сети ток Q не превосходит величины 18 А.

Применение предложенного управляемого инвертора в качестве органа оегулирования скорости вращения двигателя позволит значительно упростить схему инвертора, отказаться от ряда обратных связей между двигателем и преобразователем напряжения, снизить габариты изделия при неизменных энергетических и регулировочных характеристиках.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий подключенный к входным выводам мостовой транзисторный инвертор с переключающим трансформатором и балластньм резистором. Связанными с выходными выводами устройства, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты преобразования, в него введен дополнительный трансформатор, первичная обмотка которого, подключенная последовательно с первичной обмоткой переключающего трансформатора, подсоединена к выходным выводам устройства и к крайним выводам балластного резистора, вьтолненного в виде потенциометра, средний вывод которого подключен к точке соединения первичных обмоток дополнительного и переключающего трансформаторов, при этом в базовые цепи каждого из подключенных к первому входному выводу тран. зисторов инвертора включены соглас(Л но-последовательно вторичные обмотки дополнительного, трансформатора, а в базовые цепи каждого из двух других транзисторов инвертора включена последовательная цепь из первого резистора и вторичной обмотки, дополнительного трансформатора, зашунтированная последовательной цепью из второго резистора и -введенной вторичной обмотки переключающего трансформатора, причем указанные вторичные обмотки дополнительного и переключакядего трансформаторов включены согласно с базовыми обмотками транзисторов инвертора.

U 9 17 ф5 ( 10 Л 2 )

ve

-0 +

0, fipac

оЛ

,2 0, O.S

/ Угр

1,0

Q.2 (7,4 2 0,f 6 6/0,8 1,0

0,8 W

Pue.2 Ui.3