Регулируемый преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/335 

ОО

;о

О5

ю

05

Hzid

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования уровня и стабилизации напряжения.

Цель изобретения - повышение надежности преобразователя путем повышения точности симметрирования напряжения на инверторных ячейках.

На фиг. 1 приведена электрическая схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - пример выполнения преобразователя по полумостовой схеме.

Регулируемый преобразователь напряжения (фиг. 1) содержит две инверторные ячейки 1 и 2 с фильтром в каждой (конденсаторы 3 и 4) и последовательно подключенные к питающей сети через входной выпрямитель 5, задающий генератор 6 и ши- ротно-импульсный модулятор (ШИМ) 7, ко- дорый соединен с управляющими входами силовых ключей 8 и 9 ячеек 1 и 2. Делитель входного напряжения на два выполнен на резисторах 10 и 11 и подключен к выходу выпрямителя 5. Два трехходовых сумматора 12 и 13 подключены через коммутатор 14 к управляющему входу ШИМ 7. Точка соединения резисторов 10

10

1396216

2

этой обмотки соединен с этим же выводом выпрямителя 5 через конденсатор 3 (4). Средняя точка обмоток 26 и 27 и общая точка последовательно соединенных вторичных обмоток 28 и 29 образуют общую 5 шину. Вторичные обмотки 28 и 29 через выпрямитель на диодах 30-32 фильтр 33 подключены к нагрузке 34.

В устройстве по фиг. 2 противотактный выход преобразователя организован двумя об.мотками 28 и 29 двухтактного трансформатора 24.

Регулируемый преобразователь напряжения (фиг. 1) работает следующим образом.

При подключении выпрямителя 5 к сети переменного тока на его выходе появляет- 15 СИ постоянное напряжение, которое через части первичных обмоток трансформаторов 24 и 25 инверторных ячеек и 2 заряжает конденсаторы 3 и 4, устанавливая магнитное состояние сердечников трансформаторов в область отрицательных значений индукции. За счет этого уменьщаются броски тока через выпрямитель и конденсатор. При наличии симметричного напряжения на ячейках 1 и 2 и конденсаторах 3 и 4 после пуска задающего генера20

и 11 подключена к инвертирующему входу 25 тора 6 и максимального управляющего сумматора 13 и неинвертирующему входунапряжения на входе 15 на выходах сумсумматора 12. Неинвертирующие входы сум-маторов 12 и 13 устанавливаются максиматоров 12 и 13 объединены и образуютмальные уровни напряжений. Задающий

управляющий вход 15 преобразователя, агенератор 6 поочередно открывает ключи

другие одноименные входы предназначены20 и 21 коммутатора 14, поочередно

для подключения цепей обратных связей. 30 подключая компаратор 17 ШИМ то к одному,

то к другому сумматору. В компараторе 17 напряжение сумматоров 12 и 13 сравнивают с пилообразным, которое формирует ГПН 16, и модулированные по длительности импульсы подают на логические элементы И 18 35 и 19, которые за счет сигнала с генератора 6 распределяют управляющие импульсы на ключи 8 и 9 ячеек 1 и 2. При максимальном управляющем сигнале ключи 8 и 9 работают в противофазе, а в на- другому входу которого подключен выход грузке формируется максимальное напряже- коммутатора 14. Выход компаратора 17 сое-„ие. При этом, когда открыт ключ 8,

динен с двумя логическими элементами Ипроисходят намагничивание сердечника

18 и 19, вторые входы которых подклю-трансформатора 24, разряд конденсатора 3,

заряд конденсатора 4 и принудительное размагничивание сердечника трансформато- предназначены для подключения к управ- 45 ра 25 за счет протекания тока заряда ляющим входам силовых ключей 8 и 9 53 часть первичной обмотки трансформаячеек 1 и 2. Коммутатор 14 содержит.р 25 в обратном направлении. Сердечники трансформаторов перемагничиваются по максимальному циклу. При уменьшении

, ....,,. „управляющего напряжения на входе 15

паратора 17 ШИМ 7. Каждая инверторная 50 осуществляется уменьшение длительности ячейка содержит транзисторный ключ 8 (9),

Управляющие входы ключей коммутатора 14 подключены к выходам задающего генератора 6. Точка соединения инверторных ячеек 1 и 2 по первичной и вторичной цепям соединена со средней точкой цепи питания сумматоров 12 и 13.

ШИМ 7 содержит генератор 16 пилообразного напряжения (ГПН), подключенный входом к задающему генератору 6, а выходом - к входу компаратора 17, к

чены соответственно к прямому .и инверсному выходам генератора 6, а выходы

1 и

два ключа 20 и 21, которые поочередно подключают выход одного (12) или другого (13) сумматора к входу комрекуперационный диод 22 (23), конденсатор 3 (4) и силовой высокочастотный трансформатор 24 (25), средняя точка первичной обмотки 26 (27) которого подключена к общей шине, один вывод этой 55 обмотки через транзисторный ключ 8 (9) соединен с положительным (отрицательным) выводом выпрямителя 5, а второй вывод

импульсов управления ключами, при этом происходит обычный процесс регулирования с помощью ц:иротно-импульсной модуляции.

Несимметрия напряжения на ячейках может возникнуть по причинам различного времени рассасывания транзисторных ключей ячеек, различных значений емкостей конденсаторов 3 и 4, тока намагни

10

96216

2

этой обмотки соединен с этим же выводом выпрямителя 5 через конденсатор 3 (4). Средняя точка обмоток 26 и 27 и общая точка последовательно соединенных вторичных обмоток 28 и 29 образуют общую 5 шину. Вторичные обмотки 28 и 29 через выпрямитель на диодах 30-32 фильтр 33 подключены к нагрузке 34.

В устройстве по фиг. 2 противотактный выход преобразователя организован двумя об.мотками 28 и 29 двухтактного трансформатора 24.

Регулируемый преобразователь напряжения (фиг. 1) работает следующим образом.

При подключении выпрямителя 5 к сети переменного тока на его выходе появляет- 15 СИ постоянное напряжение, которое через части первичных обмоток трансформаторов 24 и 25 инверторных ячеек и 2 заряжает конденсаторы 3 и 4, устанавливая магнитное состояние сердечников трансформаторов в область отрицательных значений индукции. За счет этого уменьщаются броски тока через выпрямитель и конденсатор. При наличии симметричного напряжения на ячейках 1 и 2 и конденсаторах 3 и 4 после пуска задающего генера20

25 тора 6 и максимального управляющего напряжения на входе 15 на выходах сум осуществляется уменьшение длительности

импульсов управления ключами, при этом происходит обычный процесс регулирования с помощью ц:иротно-импульсной модуляции.

Несимметрия напряжения на ячейках может возникнуть по причинам различного времени рассасывания транзисторных ключей ячеек, различных значений емкостей конденсаторов 3 и 4, тока намагничивания трансформаторов, падения напряжений на ключах и диодах ячеек, а также при наличии быстроизменяющегося управления по входу 15.

Предположим, что напряжение на ячейке 1 больше, а на ячейке 2 меньше половины напряжения источника питания, тогда по отношению к обш,ей точке на выходе делителя напряжения на резисторах 10 и 11 возникает положительный потенциал, который суммируют с управляющим напряжением источника в сумматоре 12 и вычитают в сумматоре 13. Таким образом, когда открыт ключ 20, на компаратор 17 поступает большой уровень.

так как при насыщении сердечника увеличивается потребляемый ток и, следовательно, уменьшается напряжение на конденса- торе. Система регулирования уменьшает на этот полупериод длительность импульсов.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий две инвер- 10 торные ячейки с силовыми ключами и выходным трансформатором, включенные последовательно по входу и параллельно по выходу, блок управления с внешним управляющим выводом, задающим генератором и

а когда открыт ключ 21 - меньщий, ., щиротно импульсным модулятором, противо- следовательно длительность импульсов нафазные выходы которого соединены с цепявыходе компаратора в один полупериод боль-ми управления силовых ключей инверторных ячеек, и резистивный делитель входного напряжения преобразователя на два.

отличающийся тем, что, с целью повышеше, а в другой - меньше. Большая длительность управляющего импульса поступает на ключ 8, а меньшая - на ключ 9 за счет чего от конденсатора 3 потребляется 20 ния надежности путем повышения точности большая мощность, что вызывает перерас- симметрирования входного напряжения на пределение напряжений на ячейках 1 и 2 до их выравнивания. При равномерном делении

инверторных ячейках, в блок управления введены два трехвходовых сумматора и два дополнительных управляемых ключа, причем

напряжения между ячейками на выходе деинверторных ячейках, в блок управления введены два трехвходовых сумматора и два дополнительных управляемых ключа, причем

лителя на резисторах 10 и 11 присутству-первые разноименные входы трехвходовых

лт nr TiiiiiiiJon ri /- ii о г гллжил т J /-1,-и.ляо Т . гч апитг ш-ч r г глапитлт г 1-1тпг пг я

ет нулевой потенциал и система симметрирования не влияет на процесс преобразования и регулирования. При увеличении напряжения на ячейке 2 и уменьшении на ячейке 1 на выходе делителя напрясумматоров соединены со средним выводом резистивного делителя входного напряжения преобразователя на два, вторые неинвертирующие входы трехвходовых сумматоров подключены к внещнему управляющему выжения возникает отрицательный потенциал, п воду преобразователя, третьи инвертирую- что приводит к увеличению напряжения на выходе сумматора 13 и уменьшению на выходе сумматора 12; и, следовательно, большая длительность импульсов поступает на ключ 9, а меньшая - на ключ 8. Коэффициент усиления сумматоров определяют из условия допустимой несимметрии и устойчивой работы системы регулирования.

При выполнении преобразователя на основе двухтактной полумостовой схемы (фиг. 2) возможные режимы односторонне35

щие входы трехвходовых сумматоров соединены с выходными выводами преобразователя, выходы трехвходовых сумматоров через дополнительные управляемые ключи соединены с цепью управления широтно-им- пульсного модулятора, управляющие входы дополнительных управляемых ключей соединены с соответствующими выходами задающего генератора, а точка соединения инвертирующих ячеек между собой подключена к средней точке цепи питания трехго насыщения автоматически исключаются, 40 входовых сумматоров.

так как при насыщении сердечника увеличивается потребляемый ток и, следовательно, уменьшается напряжение на конденса- торе. Система регулирования уменьшает на этот полупериод длительность импульсов.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий две инвер- торные ячейки с силовыми ключами и выходным трансформатором, включенные последовательно по входу и параллельно по выходу, блок управления с внешним управляющим выводом, задающим генератором и

отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения точности симметрирования входного напряжения на

ния надежности путем повышения точности симметрирования входного напряжения на

инверторных ячейках, в блок управления введены два трехвходовых сумматора и два дополнительных управляемых ключа, причем

/-1,-и.ляо Т . гч апитг ш-ч r г глапитлт г 1-1тпг пг я

сумматоров соединены со средним выводом резистивного делителя входного напряжения преобразователя на два, вторые неинвертирующие входы трехвходовых сумматоров подключены к внещнему управляющему воду преобразователя, третьи инвертирую-

35

щие входы трехвходовых сумматоров соединены с выходными выводами преобразователя, выходы трехвходовых сумматоров через дополнительные управляемые ключи соединены с цепью управления широтно-им- пульсного модулятора, управляющие входы дополнительных управляемых ключей соединены с соответствующими выходами задающего генератора, а точка соединения инвертирующих ячеек между собой подключена к средней точке цепи питания трех40 входовых сумматоров.

Изобретение относится к области электротехники и м. б. использовано в системах вторичного электропитания. Цель - повышение надежности путем повышения точности симметрирования входного напряжения на инверторных ячейках. Устр-во содержит две инверторные ячейки I. 2, соединенные по входу последовательно, а по выходу - параллельно. Управление инверторными ячейками 1, 2 осуществляется с помощью щиротно-импульсного модулятора (ШИМ) 7. Два трехвходовых сумматора 12, 13 подключены через коммутатор 14 к управляющему входу ШИМ 7. При максимальном управляющем сигнале силовые ключи 8, 9 работают в противо- фазе, а в нагрузке формируется максимальное напряжение. При этом, когжа открыт силовой ключ 9, происходят намагничивание сердечника трансформатора 24, разряд конденсатора 3, заряд конденсатора 4 и принудительное размагничивание сердечника трансформатора 25. При равномерном деленьи напряжения между ячейками на выходе делителя будет нулевой потенциал и система симметрирования не будет влиять на процесс преобразования. 2 ил. (Л