Регулируемый многоячейковый преобразователь Советский патент 1985 года по МПК H02M3/335 

I

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к преобразователям постоянного напряжения в постоянное с многозонной импульсной модулйцией, и может найти применение при регулировании напряжения в широком диапазоне с высоким качеством выходньгх параметров.

Известен преобразователь .постоянного 1 апряжения в постоянное с промежуточньм звеном повышенной, частоты, содержащий задающий генератор и несколько инверторных ячеек, соединенных по входу параллельно, а по Выходу последовательно 3Такой преобразователь .обеспечивает регулирование выходного напряжения от нуля до максимального знгчеНия.

Однако наличие пульсаций выходно го напряжения в виде провалов, возникающих в результате конечной крутизны фронтов прямоугольного напряжения првьшенной частоты, а также коймутадии выходного выпрямителя, ПРИВОДИТ к существенному ухудшению качества выходного напряжения, снижению энергетических и массогабаритных показателей фильтров, к снижению быстродействия.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь, которрый содержит п фазорегулирующих узлов, подклю-; чённых к цепям управления, ft инверторных ячеек, соединенных по входу параллельно с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и через . выпрямитель и LC-фильтр подключены к выходным выводам преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен с входами синхронизации всех фазорегулирующих узлов, .управляющие входы которых объединены и. образуют управляющий вход преобразователя, усилитель импульсов с выходньм трансформатором, вторичная обмотка которого включена через диод между- отводом обмотки дросселя указанного LC-фильтра и выходным выводом преобразователя,, а цепь управления усилителя соединена с выходом задающего генератора. Усилитель импульсов соединен с источником питания через регулятор амплитуды с узлом управления .

В указанном преобразователе в моменты гтереключения инверторных

591262

. . ячеек осуществляется компенсация

провала выходного напряжения с помощью усилителя мощности с трансформаторным выходом. Качество выхх)д5 ного напряжения повьшается, снижаются масса и габариты выходного фильтра.

Однако указанный преобразоватепь имеет следующие недостатки:

to регулятор амплитуды с блоком управ.ления усложняет схему преобразовате.пя, снижая тем самым надежность; . в преобразователях, питающихся от промышленной сети, необходимо обесJ5 печивать гальваническую развязку между регулятором амплитуды и.блоком управления с помощью, согласу)ющих трансформаторов или оптронных пар, что также приводит к снижению 20 надежности,- использование импульсного регулятора затруднено из-за большого диапазона регулирования напряжения от нуля до максимального значения, регулятор амплитуды, как правило, выполняется с проходным регулирующим элементом, имеющим низкий КПД, что снижает КПД преобразователя, в целом.

Целью изобретения является повыщение -КПД и надежности преобразователя. Указанная цель достигается тем,

что регулируемый многояч.ейковый прел образователь, содержащий п фазорегулирующих узлов, подключенных к

35 цепям управления, п соединенных по входу параллельно инверторных ячеек с выходными трансформаторами, вторич-ные обмотки которых соединены последовательно и через выпрямитель и LC-фильтр подключены к выходным выводам преобразователя, .задающий гвнератор, выход которого соединен е входами синхронизации всех фазорегулирующих узло5, управляющие входы которых, объединены и образуют управляющий вход преобразователя, усилитель импульсов с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого включена через диод между от водом обмотки Дросселя указанного LCj-фильтра и выходным вьгеодом преобразователя, а цепь управления усилителя соединена с выходом задающего генератора, дополнительно снаб55 жен выпрямителем с фильтром, а выходные трансформаторы вс«х Инверторных ячеек выполнены с дополнительными обмотками, которые включены. 3 последовательно и через упомянутые выпрямитель и фильтр подключены к входу усилителя импульсов. На чертеже приведена функционал ная схема регулируемого многоячейко вого преобразователя. Регулируемый многоячейковый пре образователь содержит п (для примера, принято ) фазорегулирующих узлов 1-3 с пocлeдoвaтe.J1ьнo карастающими уровнями сравнения, п ( .инверторных ячеек 4-6 с выходными трансформаторами 7-9, вторичные обмотки 10-12 которых соединены после довательно и через выпрямитель 13, дроссель 14 и конденсатор 15 фильтра 16 подключены к нагрузке 17, за дающий генератор 18, выходом соединенный, с входами синхронизации фазо регулирующих узлов 1-3, управляющие входы которьгх объёдинегсл и образуют управляющий вход 19 преобразователя Дополнительные обмотки 20-22 трансформаторов 7-9 соединены последовательно и через выпрямитель 23 с фильтром 24 подключены к входу усилителя 25 импульсов с выходным трансформатором 26, вторичная.обмот ка 27 которого подключена одним выводом через диод 28 к отводу дроссе ля 14 фильтра 16, а другим выводом .к нагрузке 17. Инверторные ячейки 4-6 могут быт выполнены на ключах с одиосторонней проводимостью и с обратными дио дами по мостовой или нулевой схеме. Фазорегулирующие узлы 1-3 выполнены на KOMnapaiTOpax напряжени, синхронизированных задаюищм генератором 18, который может быть собран на операционном усилителе с дальнейшим делением частоты триггер ными счетчиками. : Усилитель 25 импульсов выполнен по схеме импульсного усилителя мощности с трансформаторным выходом или по схеме блокинг-генератора. Длительность импульсов определяется длительностью паузы выходного напряжения. Преобразователь работает следующим образом.. При отсутст1вии напряжения и„ на управляющей входе 19 преобразова-т теля ключи инверторных ячеек 4-6 управляются по закону, исключающему возможность закорачивания источника питания, но при этом первич264ные обмотки трансформаторов 7-9 закорочены. На выходе преобразователя напряжение отсутствует. Появившееся напряжение Uy с управляющего входа 19 поступает иа управляющие входы фазорегулирующих узлов 1-3 с последовательно нарастающими уровнями сравнения, которые последовательно (по мере нарастания и, ) регулируют фазу управляющих напряжений инверторных ячеек 4-6, реализующих последовательное регулирОвание методом щиротио-импульсной модуляции напряжения на первичных- обмотках трансформаторов 7-9. Напряжение вторичных обмоток 1012, соединенных последовательно, суммируется и через выпрямитель 13 и фильтр 16 посту1тает на нагрузку 17. Таким образом, напряжение на нагрузке 17 регулируется по методу многозонной импульсной модуляции. в моменты коммутации слючей инверторных ячеек 4-6 и диодов выпрямителя 13 напряжение на его вьгходе , имеет нулевые паузы, которые по времени совпадают с импульсами напря женин задающего генератора 18. -В эти моменты включается усилитель 25 импульсов с трансформатором 26. |В его вторичной обмотке 27 появлят ется импульсное напряжение, которое через диод 28 и часть обмотки дросселя 14 прикладывается к нагрузке 17 и компенсирует провал напряжения. Напряжение на нагрузке 17 не имеет характерного провала. Амплитуда импульсов усштителя 25 всегда совпадает с величиной напряжения на нагрузке 17, так как усилитель 25 импульсов получает питание через выпрямитель с фильтром от дополнительных обмоток трансформаторов 7-9 инверторных ячеек 4-6, соединенных аналогично выходным обмоткам. Величина напряжения питания усилителя 25 импульсов значительно больше величины напряжения на нагрузке и выбирается в соответствии с ко эффициентон трансформации импульсного трансформатора 26 с учетом потерь в И1Шульсном усилителе 25 и на диоде 28. Таким образом, введение в регулируемый многоячейковый преобразователь дополнительных обмоток и выпрямителя с фильтром позволяет повысить КПД и надежность, а также

упроститрь его схему за счет исключения регулятора амплитуды с блоком управления, сохранив при этом высокое качество выходного напряжения без увеличения габаритов и массы фильтра.

РЕГУЛИРУЕМЫЙ МНОГОЯЧЕЙКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий п фазорегулирующих узлов, подключенных к цепям управления, п соединенных по входу параллельно инверт.орных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и через выпрямитель и ЪС-фильтр подключены к выходным выводам преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен с входами синхронизации всех фазорегулирующих узлов, управляющие входы которых объединены и образуют управляющий вход преобразователя, усилитель импульсов с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого включена через диод между отводом обмотки дросселя указанного LG-фильтра и выходным выводом преобразователя, а цепь управления усилителя соединена с выходом задающего генератора, отличающийс я тем, что, с целью повышения КГЩ и надежности, он дополнительно О) снабжен выпрямителем с фильтром, а выходные трансформаторы всех инверс: торных ячеек выполнены с дополнительньй4и обмотками, которые включены последовательно и через упомянутые выпрямитель и фильтр подключены ко входу усилителя импульсов. ел со