Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразователям, выполненным на полупроводниковы приборах с управляющим электродом, и может быть использовано в качестве вторичных источников питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повьшшние точности стабилизации выходного напря- лсения при работе на нагрузку импульсного характера.

На фиг,1 и 2 представлены функциональные схемы вариантов стабилизированного преобразователя,

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит силовой преобразователь 1 постоянного напряжения, состоящий из регулируемо го -инвертора 2 с выходным трансформатором 3, вторичная обмотка которого через выпрямитель А и сглаживающий фильтр 5 подключена к выходным .вьгоодам блока 6 управления, вход которого подключен к выходу, а первы выходы соединены с управляющими входами регулируемого инвертора 2. Устройство содержит также регулируемый

преобразователь 7 избыточной реактив- 30 я на нагрузке в пределах статичесной энергии, входные зажимы которого подключены к нагрузке, выходные связаны с входными зажимами силового преобразователя 1 постоянного напряжения, а управляющие входы соединены с вторыми выходами блока 6 управления. Регулируемый инвертор 2 силового преобразователя 1 постоянного напряжения выполняется на транзисторах 8 и 9,; выпрямитель 4 - на диодах , а сглаживающий фильтр 5 - на дросселе 14 емкости 15. Преобразователь 7 избыточной реактивной энергии вьшолняется на регулируемом инверторе 16, собранном на транзисторах 17-18, с входным дросселем 19 и выходным трансформатором 20, к вторичной обмотке Которого каскадно подключается выпрямитель 21, выполненный

на диодах 22-25 сглаживающего-конден- 50 вого преобразователя 1 постоянного сатора 21. Блок 6 управления может быть выполнен по схеме связанных генераторов, один из которых ведомый, а друго-й задающий, синхронизирующий ведомый. Величина задержки прямоуголь 55 ряжения ток в цепях регулируемого

напряжения и преобразователя 7 р:збы точной реактивной энергии равно еди нице. При сбросе тока нагрузки и по явлении на нагрузке повышенного нап

ного напряжения, вырабатываемого ве- , домым генератором, по отношению к задающему регулируется по цепи обратной связи за счет изменения степени насыщения коммутирующих транзисторов ведомого генератора.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Постоянное входное напряжение, подаваемое на входные зажимы силового преобразователя 1 постоянного напряжения, преобразуется регулируемьЫ инвертором 2 за счет поочередного включения и выключения транзисторов 8-9 в двуполярные прямоугольные импульсы с широтно-импульсной модуляцией, передаваемые через выходной трансформатор 3, выпрямитель 4 и сглаживающий фильтр 5, где из вьшрямленных -импульсов выделяется постоянная составляющая, в нагрузку, Уровень выходного напряжения определяется шириной импульсов на выходе регулируемого инвертора 2, которая зависит от величины входного напряжения и тока нагрузки и задается блоком 6 управления В стационарном режиме изменение напряжения на входе регулируемого инвертора 2, например увеличение, вызывает уменьшение ширины импульсов на его выходе и компенсирует возможное увеличение стабилизированного напряжекой ошибк и. Регулируемый преобразователь 7 избыточной реактивной энергии работает в режиме слежения за напряжением на выходе регулируемого инвертора 2, т.е. напряжение на его выход- ньпс зажимах (сглаживающем конденсаторе 26) также возрастает при росте напряжения на входе регулируемого инвертора 2, оставаясь .равным этому

напряжению. При этом преобразователь 7 избыточной реактивной энергии находится в режиме холостого хода (ток в его цепях практически равен нулю), Этот режим обеспечен во всем диапазоне возможного изменения входного напряжения и плавного (без скачков) изменения тока нагрузки, если-вьшол- няется условие: произведение коэффициентов передачи по напряжению силового преобразователя 1 постоянного ряжения ток в цепях регулируемого

напряжения и преобразователя 7 р:збы- точной реактивной энергии равно единице. При сбросе тока нагрузки и появлении на нагрузке повышенного наппреобразователя 7 избыточной реактивной энергии возрастает, обеспечивая тем самым возврат во входную цепь силового преобразователя 1 постоянного напряжения излишка реактивной энергии. Повышение напряжения на нагрузке зависит от падения напряжения в цепях преобразователя 7 избыточной реактивной энергии, величина которого не превышает статической ошибки регулирования. Для конкретной реализации стабилизированного преобразователя постоянного напряжения (фиг.2) условие работоспособности (условие равенства единице произведения коэффициентов передачи по напряжению силового преобразователя 1 постоянного напряжения и преобразователя 7 избыточной реактивной энергии) можно получить из равенства напряжений на входе регулируемого инвертора 2 и. сглаживающего конденсатора 26. Для силового преобразователя 1 ГО напряжения на нагрузке

и. К

постоянно

UH

к

сх

q.

(О

где К

трЗ

К

сх

т q

2 TpЭ

коэффициент трансформации трансформатора 3; схемный коэффициент силовго преобразователя 1 постоянного напряжения; напряжение на входе регулируемого инвертора 2;, период выходного напряжения регулируемого инвертора 2;

T-2tn X,

(t - длительность

паузы) коэффициент заполнения импульса выходного напряжения регулируемых инверторов 2 и 16.

Для регулируемого преобразователя 7 избыточной реактивной энергии напряжение на сглаживающей емкости 26 определяется

.lO С

/q,

(2)

где К

тр2о

К

ск т

коэффициент трансформации трансформатора 20; схемный коэффициент преобразователя 7 избыточной реактивной энергии.

Приравнивая напряжения на входе регулируемого инвертора 2 из (1) и сглаживающего конденсатора 26 из (2) получим

К

тр 10

К

СК 7

(3)

Из (3) следует, что произведение коэффициентов передачи по напряжению не зависит от коэффициента запол27248

нения импульса, т.е. остается посто- яннным при любой ширине импульсов на выходе регулируемого инвертора 2. Это обеспечивает исключение из работы преобразователя 7 избыточной реактивной энергии в стационарном режиме за счет подбора коэффициентов

трз .ао Ксх7 при любых 10 уровнях стабилизируемого напряжения на нагрузке (любых величинах коэффициента q) и включение в работу при появлении избытка реактивной энергии. При сбросе тока нагрузки начинает 15 расти ток преобразователя 7 избыточной реактивной энергии, который преобразует напряжение на нагрузке в

20

25

30

35

40

постоянное напряжение, снимаемое со сглаживающего конденсатора 26, за счет регулируемого инвертора 16 с дросселем 19 на входе и выходным трансформатором 20, выпрямителя 21 и сглаживающего конденсатора 26.Таким образом осуществляется подгрузка силового преобразователя 1 постоянного напряжения и обеспечивается стабилизация его выходного напряжения при импульсном характере нагрузки. Данное решение допускает вьшолнение силового преобразователя 1 постоянного напряжения по схеме регулируемого преобразователя 7 избыточной реактивной энергии при одновременной замене схемы регулируемого преобразователя 7 избыточной реактивной энергии схемой силового преобразователя 1 постоянного напряжения, В этом случае произведение коэффициента , Kj, , , К,-, также останется равным единице и не зависит от коэффициента q. Регулируемые инверторы 2 и 16 и выпрямители 4 и 20 могут быть выполнены и по другим схемам как однотактным, так и двухтактным,

45 например полумостовым, нес}мметрич- ным мостовым, со средней точкой обмотки трансформатора (для вьтрямите- лей)

При резком уменьшении тока нагруз50 ки и появлении на выходе силового преобразователя постоянного напряжения избыточной реактивной энергии регулируемый преобразователь избыточной реактивной энергии осуществляет

55 ее возврат на вход регулируемого инвертора, шунтируя таким образом нагрузку и исключая появление бросков напряжения на нагрузке в этом режиме В стационарном режиме, когда нагрузка постоянна или изменяется с постоянной времени, значительно большей, чем постоянная времени сглаживающего фильтра, регулируемый преобразователь избыточной реактивной энергии, если он выполнен с коэффициентом передачи по напряжению, обратно пропор- гщональным коэффициенту передачи по напряжению силового преобразователя постоянного напряжения, исключен из работы (по его цепям протекает лишь собственный ток холостого хода). Введение такого регулируемого преобразователя избыточной реактивной энергии не ариводит к увеличению потерь мощности и ухудшению энергетических показателей стабилизированного преобразователя постоянного напряжения.

Формула изобретения

1. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий регулируемый инвертор с выходным трансформатором, вторичная обмот- ка которого через выпрямитель и сгла

живающий фильтр йодключена к выхйд- ным выводам, блок управления, вход которого подключен к выходным выводам, а первые выходы соединены с уп- равляющими входами регулируемого инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации выходного напряжения при работе на нагрузку импульсного характера, введен регулируемый преобразователь избыточной реактивной энергии, входные выводы которого подключены к выходным выводам, выходные соединены с 1зходом регулируемого инвертора, а управляющие входы соединены с вторыми выходами блока управления.

2. Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что регулируемый преобразователь избыточной реактивной энергии вьшолнен на дополнительном регулируемом инверторе с выходным трансформатором и дросселем на.входе, выпрямителе и сглаживающем конденсаторе, включенных последовательно .

Фи8.2

ВНИИПИ Заказ 3406/53 Тираж 659 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение точности стабилизации выходного напряжения при работе на нагрузку импульсного характера. При резком уменьшении тока нагрузки на выходе силового преобразователя 1 постоянного напряжения появляется избыточная реактивная энергия. Регулируемьй преобразователь 7 избыточной реактивной энергии возвращает ее на вход регулируемого liHBepTopa 2. Нагрузка шунтируется и в ней исключены броски тока в этом режиме. В стационарном режиме преобразователь 7 исключен из работы. Введение преобразователя 7 в схему устройства не ухудшает его энергетических показателей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 1 i С ЧЭ ND 1: 00 Фи1.1