Управляемый высоковольтный преобразователь Советский патент 1985 года по МПК H02M7/19 

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для питания нагрузок повышенным напряжением с возможностью регулировани его и переключения пределов. Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное с переключением пределов выходного напряже ния, содержащий однофазный выпрямительный мост, умножитель напряжения в виде цепочки двух последовательно соединенных конденсаторов, с помощью переключателя подключаемых в соответ ствии с требованиями нагрузки к двум диодам моста 1 . Недостатком известного устройства является невозможность плавного регу лирования выходного напряжения. Наиболее близким к изобретению является управляемый высоковольтный преобразователь, содержащий трансформатор, один вывод вторичной обмотки которого подключен к первому выводу диагонали переменного тока однофазного мостового выпрямителя с тиристором в диагонали постоянного тока, второй вывод диагонали переменного тока подключен к входу диодно-конденсаторного умножителя напряжения, выход которого подключается к нагрузке через два переключателя пределов выходного напряжения, при этом другой вьгоод вторичной обмотки трансформатора подключен к умножителю напряжения CZj, Недостатки данного устройства заключаются в том, что, во-первых, независимо от режима работы все конденсаторы умножителя напряжения находятся под напряжением и, во-вторых, переключение пределов выходного напряжения производится в высоковольтной части. Все это понижает надежность устройства. Цель изобретения - повьяпение надежности. Цель достигается тем, что в управ ляемом высоковольтном преобразователе, содержащем трансформатор, один вьшод вторичной обмотки которого подключен к первому выводу диагонали переменного тока основного однофазно го мостового выпрямителя с тиристоро в диагонали постоянного тока, другой вывод диагонали переменного тока выпрямителя подключен к входу диодно-конденсаторного умножителя напряжения с двумя переключателями пределов выходного напряжения, диоды умножителя напряжения образуют первый и второй дополнительные однофазные мостовые выпрямители, в диагональ постоянного тока каждого из которых включена цепочка из двух,последовательно соединенных конденсаторов, точка соединения их подключена к подвижному контакту соответствующего переключателя, две цепочки последовательно включенных диода и конденсатора, точки соединения которых образуют выходные выводы, соединяют между собой объединенные одноименные электроды допол.нительных мостовых выпрямителей, при этом анод диода одной цепочки подключен к объединенным катодам диодов первого дополнительного выпрямителя, а катод диода другой цепочки подключен к объединенньм анодам диодов первого дополнительного выпрямителя, конденсаторы указанных цепочек зашунтированы обратньми диодами, один вывод диагонали переменного тока первого дополнительного выпрямителя образует вход умножителя напряжения, а другой вьшод, подключен к двум неподвижным контактам первого переключателя, другому выводу вторичной обмотки трансформатора, одному неподвижному контакту второго переключателя и одному выводу диагонали переменного тока второго дополнительного выпрямителя, а другой неподвижньй контакт второго переключателя соединен с другим вьшодом диагонали переменного тока второго дополнительного выпрямителя и с входом умножителя напряжения. С целью снижения пульсаций выходного напряжения в устройство введен дроссель, включенный между входом умножителя напряжения и вторьад выводом диагонали переменного тока основного однофазного мостового выпрямителя. На чертеже представлена принципиальная схеме, преобразователя. Устройство содержит трансформатор1, вторичная обмотка 2 которого подключена к основному мостовому выпрямителю 3 и диодно-конденсаторному умножителю напряжения 4. В диагонали постоянного тока вьшрямителя 3 установлен тиристор 5, управляемый гене-, ратором 6. Второй вывод диагонали

переменного тока выпрямителя 3 подключей через дроссель 7 к входу умножителя напряжения 4, выполненного в виде первого дополнительного однофазного мостового выпрямителя 8 и аналогичного второго выпрямителя 9, объединенные одноименные электроды которых соединены через цепочки последовательно включенных диода и конденсатора: объединённые катоды выпрямителя 8 соединены с анодом диода 10, катод которого подключен к конденсатору 11, соединенному с катодами выпрямителя 9, объединенные аиоды вьшрямителя 8 соединены с катодом диода 12, анод которого подключен к конденсатору 13, соединенному с анодами выпрямителя 9. Конденсаторы 11 и 13 зашунтированы обратными диодами 14 и 15. В диагональ постоянного тока выпрямителя 8 включена цепочка из двух последовательно соединенных конденсаторов 16 и 17. В диагональ постоянного тока выпрямителя включена цепочка из двух поелвдовательно соединенных конденсаторов 18 и 19, Первый переключатель 20 пределов выходного напряжения подключен своим подвижным контактом 20.1 к точке соединения конденсаторов 16 и 17. Второй переключатель 21 пределов выходного напряжения подключен свода подвижньм контактом 21.1 к точке соединения конденсаторов 18 и 19. Неподвижные контакты 20.2 и 20.3 объединены и подключены к вьтрямителю 8, выводу вторичной обмотки, неподвижному контакту 21.2 переключателя 21 н одному выводу диагонали переменного тока выпрямителя 9, другой вывод этой диагонали подключе к контакту 21.3 и входу умножителя напряжения 4. Точки соединения диода 10 и конденсатора 11, а также диода 12 и конденсатора 13 образуют выходные выводы для подключения нагрузки 22.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При подк аочении трансформатора 1 к сети при разомкнутых переключателя 20 и 21 мостовые выпрямители 8 и 9 выпрямляют поданное на них переменно напряжение, регулируемое тиристором 5, при этом заряжается конденсаторы I6j 17 и 18, 19. Напряжение на обкладках каждого конденсатора равно щ ловинз напряжения на выходе рмпрямителя.Оба выпрямителя 8 и 9 работают параллельно и подают через диоды 10.12 и 14.15 напряжение на нагрузку 22.Если переключатели 20 и 21 установить в положение, 20.2 и 21.2, то средние точки конден саторов 16, 17 и 18, 19 соединяются с одной фазой входного напряжения,поэтому оба выпрямителя 8 и 9 с подключенными к ним конденсаторами превращаются в схемы выпрямления с умножением в два раза, причем, как и в предьщущем случае, они подключены параллельно и подают через диоды 10,12 и 14, 15 удвоенное напряжение на нагрузку 22. При переключении переключателей 20 и 21 положение 20.3 и 21.3 на средние точки конденсаторов 16, Т7 и 18, 19 поступают противофазные напряжения. В этом случае на выходе каждой схемы умножения, собранной на выпрямителях 8 и 9 и конденсаторах 16, 17 и 18, 19, получается удвоенное напряжение. При этом между одноименными выходами схем удвоения приложено переменное напряжение, равное напряжению между фазами. После вьтрямления на диодах 14 и 15 и конденсаторах 11 и 13, образующих третью схему удвоения, на выходе получается учетверенное выпрямленное напряжение. Включение дросселя 7 последовательно с тиристорся 5 позволяет растянуть время открытия тиристора в результате чего уменьшается максимум импульса тока и уменьшается уровень помех и пульсации зьссодного напряжения.

В режимах выпрямления и выпрямления-удвоения происходит параллельное включение двух выпрямителей 8 и 9, это улучшает выходные параметры преобразователя в целом так как через каждую из мостовых схем выл- . рямления протекают токи, в два раза меньшие тока нагрузки что повьшает надежность работы преоб р)аз6вателя. В режиме учетверения все конденсаторы схемы умножения шунтированы диодами. При этом диоды включены таким образом, что находятся в закрытом состоянии, в результате чего исключается ёозможиость попадания на электрические конденсаторы напряжения переменной.полярности, которое может привести их к выходу из строя.

F

1. УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий трансформатор, один вывод вторичной которого подключен к первому ВЫВОДУ диагонали переменного тока основного однофазного мостового выпрямителя с тиристором в диагонали постоянного тока, другой вывод диагонали переменного тока выпрямителя подключён ко входу диодно-конденсаторного умножителя напряжения с двумя переключателями пределов выходного напряжения, отличающий-; с я r&Hf что, с целью повышения надежности, диоды умножителя напряжения образуют первый и второй дополнительные однофазные мосточые выпрямители, в диагональ постоянного тока каждого из которьтх включена цепочка из двухпоследовательно соединенных конденсаторов, точка соединения их подключена к подвижному контакту соответствующего переключателя, две цепочки последовательно включенных диода и конденсатора, точки соединения которых образуют выходные выводы, соединяют между собой объединенные одноименные электроды дополнительных мостовых выпрямителей, при этом анод диода одной цепочки подключен к объединенньм катодам диодов, первого дополнительного выпрямителя, а катод диода другой цепочки подк1шчен к объединенньм анодам диодов первого дополнительного выпрямителя, конденсаторы указанных цепочек зашунтированы обратными диодами, один вывод диагонали переменного тока первого дополнительного выпрямителя образует вход умножителя напряжения, а другой вывод подключен к двум неподвижным контактам первого переключателя, другому выводу вторичной обмотки трансформатора, одному неподвижному контакту второго переключателя и одному выводу диагонали переменного тока второго дополнительного выпрямителя, а другой неподвижный контакт второго переключателя соединен с другим вьаардом диагонали переменного тока второго дополнительного выпрямителя и с входом умножителя напряжения. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью снижения пульсащ выходного напряжения, введен дроссель, включенный между входом умножителя напряжения и вторым выводом диагонали переменного тока основного однофазного мостового выпрямителя.