Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/337 

1

4ii

а а

00

/Ln

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг, 2 - его эквивалентная схема; на фкг. 3 - временные диаграммы протекающих процессов.

Преобразователь содержит полумостовой инвертор 1 с емкостным делите- лем 2 напряжения и силовой трансформатор 3, имеющий П-образньй сердеч- ник 4. Первичная обмотка силового трансформатора вьшол нена -в виде двух секций 5 и 6 с числами витков W, и W, , размещенных на разных стержнях сердечника А. Вторичная обмотка 7 размещена на одном стержне с секцией 5, Она подключена к выходному вьшря- мителю 8 с емкостным фильтром 9. Уп- равляемые ключи 10 и 11 переменного тока соединяют один из вьшодов выхода инвертора 1 через дополнительные реактивные элементы 12 и 13 соответственно с началом и концом пер- вой секции 5 первичной обмотки. Силовые транзисторы инвертора управляются задающим генератором 14.

В эквивалентной схеме (фиг. 2) емкость С, представляет собой сумму емкостей С делителя 2 напряжения инвертора 1, приведенную к вторичной обмотке 7 трансформатора 3, L - индукт1шность рассеяния трансформатора 3, приведенная к вто- ричной обмотке 7, К - коэффициент трансформации силового трансформатора 3. Выпрямитель 8 и сопротивление нагрузки R ц зам-енены источником про- тиво-ЭДС Up. Через Uc обозначено на- пряжение на выходе трансформатора 3. В высоковольтных преобразователях необходим учет емкости трансформатора С (приведена к вторичной обмотке 7).

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче сигналов возбуждения от генератора 14 и напряжения питания и на инвертор 1 он вырабатывает переменное напряжение, подаваемое на силовой трансформатор 3. Напряжение, индуктированное во вторичной обмотке 7, выпрямляется выпрямителем 8 и фильтруется ковденсато- ром 9.

Состояние преобразователя, когда закрыты диоды выпрямителя 8, определяются процессом в контуре L, С, С. Если полагать, что емкость трансформатора 3 имеет время перезаряда t, «Т, где Т 1/f - период частоты преобразования, и С ,, то емкость Ci, заряженная до напряжения Е, практически не успевает разрядиться, и процессы описываются системой дифференциальных уравнений

L i dt

и, Е; С f i. (О

Когда диоды открыты, то, пренебрегая потерями и учитывая, что ток через диоды i а ic процессы описываются системой уравнений

ь

и

о

- Г У

dt(2)

Пусть в момент времени t О первичное напряжение меняет полярность. Если принять, что ток i вторичной обмотки 7 в конце предыдущего полупериода достиг нуля, как показано на фиг. 3, то выражение (1) примет вид

и,

Е - (и, FOcosw.t;

i 7(0+ E)sinu).t,

(3)

где u)o 1 / LC,

p л/ L/C - собственная частота и волновое сопротивление трансформатора 3.

Выражение (3) справедливо до момента времени t ,, определяемого из уравнения U(- 11 ()cosWot, откуда

п

(4)

Выражение для тока i в интервале (t, Т/2), т.е. когда открыты диоды получаем решением системы (2) с начальными условиями (4) и условием U(t,; Е:

i р coscuot + - - --sin ,(

P,

где , VL/C, Ц / -/LC, , откуда получаем условие прохождения тока через нуль в конце полупериода

wU , -2 2

UoE

Uo- Е

(5)

Учитывая, что т/2

н

может быть достигнуто включением дп- полнительных реактивных элементов

12 10

13 И,

р ветви, содержащие ключи

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Цель - расширение диапазона регулирования выходного напряжения. Преобразователь содержит полумссто- вой инвертор 1 с емкостным делителем напряжения 2 и силовой трансформатор 3, вьтолненный на П-образном сердечнике 4. Первая обмотка силового трансформатора 3 Бьшолнена из двух согласно-последовательно соединенных секций 5 и 6, расположенных на разных стержнях сердечника 4. Вторичная обмотка 7 расположена на одном стержне с секцией 5 и соединена с выходным выпрямителем 8. Первичная обмотка подключена к выходу инвертора посредством -управляющих ключей переменного тока 10 и 11 так, что при замкнутом ключе 10 включены обе секции 5 и 6, а при замкнутом ключе П - только секция 6. Коммутация клю- чей 10 и И осугцествляется в процессе регулирования выходного напряжения преобразователя. 1 з.н. ф-лы, 3 ил. (Л

и емкость коммутирующего элемента k 2С, получаем уравнение для определения частоты преобразования

.8

Формула изобретения

2f /Т.

-А ().

Так как частота преобразования ограничена возможностями элементов, целесообразно, задавшись нужным значением f, определить из уравнения (6) 15 величину С. Поэтому значения С, обеспечивающие бестрковую коммутацию, находятся в пределах

.

К, ,-.

4rfn. fifn/ Это соотношение полезно для предварительных расчетов.

Эксперимент показывает, что при изменении коэффициента трансформации К до 3,5 раз, достигаемом коммутацией секций 5 и 6 первичной обмотки при W 0,8 - 2,5W, (при этом включена либо секция 6 - ключ 11 замкнут, ключ 10 разомкнут, либо последова1 , Преобразователь постоянного 1Q напряжения, содержащий полумостовой /gN инвертор с емкостным делителем напряжения, с выходом которого связана первичная обмотка силового трансформатора, к вторичной обмотке которого подключен выходной выпрямитель с фильтром, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения, трансформатор вьшолнен на 20 П-образном сердечнике с первичной обмоткой, разделенной на две согласно-включенные секции, одна из- которых расположена на одном из стержней сердечника вместе с вторич- 25 ной обмоткой, а другая - на другом стержне сердечника, причем указанная связь выхода инвертора с первичной обмоткой силового трансформатора осуществлена через введенные

тельно включенные секции 5 и 6 - ключ gg управляемые ключи переменного тока.

10 замкнут, ключ 11 - разомкнут), индуктивность рассеяния L трансформатора 3, приведенная к его первичной обмотке, изменяется слабо. Таким образом, указанное исполнение трансформатора 4 позволяет обеспечивать выг полнение соотнощений (6) и (7), т.е. бестоковую коммутацию в широком диапазоне изменения выходных параметров.

35

первые силовые выводы которых объединены и подключены к выходному выводу инвертора, а вторые силовые выводы соединены с началами каждой из секций первичной обмотки.

В зависимости от геометрии обмоток Q дополнительные реактивные элементы.

трансформатора 4 величина L может нес- несколько изменяться, В этом случае обеспечение бестоковой коммутации

включенные последовательно в цепь по меньщей мере одного из ключей переменного тока.

Формула изобретения

первые силовые выводы которых объединены и подключены к выходному выводу инвертора, а вторые силовые выводы соединены с началами каждой из секций первичной обмотки.

включенные последовательно в цепь по меньщей мере одного из ключей переменного тока.

Фиг.г

Фа.З