Выходной блок многоячейкового преобразователя Советский патент 1989 года по МПК H01L25/02 

(Л

СП

to

СП

СП

На одноименных концах стержней закреплены теплоотводы 8 и 9. Диоды 10 и 11, установленные, на теплоотво- дах, подсоединены к первому тоководу 155через отверстие, в котором пропу- 0;ены изолированные прокладками 16 вторые концы стержней. На вторых концах стержней закреплен второй токовод 18. Многозвенный LC-фильтр размещен на токоведущем стержне, соединенном с вторым тоководом, Каждое звено

фильтра выполнено в виде секции, состоящей из двух пластин, между которыми размещен блок 19 конденсаторов и дроссель 22, выполненный в виде магнитопровода с уплотнитель- ными прокладками, надетого на токо- ведущий стержень. Одна из пластин подключена к первому тоководу, а другая крепится на токоведущем стержне, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструированию выходных блоков многоячейковых преобразователей. Цель изобретения - повышение надежности и качества выходной энергии. Выходной блок многоячейкового преобразователя содержит трансформатор, первая 1 и вторая 2 вторичные одновитковые обмотки выполнены в виде стержней. На стержнях размещены две группы магнитопроводов 5 с первичными обмотками, разделенных изоляционными прокладками 7. На одноименных концах стержней закреплены теплоотводы 8 и 9. Диоды 10 и 11, установленные на теплоотводах, подсоединены к первому тоководу 15 через отверстие, в котором пропущены изолированные прокладками 16 вторые концы стержней. На вторых концах стержней закреплен второй токовод 18. Многозвенный LC - фильтр размещен на токоведущем стержне, соединенном с вторым тоководом. Каждое звено фильтра выполнено в виде секции, состоящей из двух пластин, между которыми размещен блок 19 конденсаторов и дроссель 22, выполненный в виде магнитопровода с уплотнительными прокладками, надетого на токоведущий стержень. Одна из пластин подключена к первому тоководу, а другая крепится на токоведущем стержне. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструированию выходных блоков мног.оячейковьгх преобразователей, и может быть использовано в устройствах электропитания на токи в сотни и тысячи ампер на основе преобразователей напряжения со звеном повышенной частоты.

Цель изобретения - повьшение надежности и качества выходной энергии,

1

На чертеже(Приведена конструкция выходного блока многоячейкового преобразователя.

Выходной блок многоячейкового преобразователя содержит трансформатор, первзпо 1 и вторую 2 вторичные одновитковые обмотки, выполненные в виде стержней, на которых размещены соответственно первая 3 и вторая 4 группы из пмагнитопроводов 5 с первичными обмотками 6, разделенных изоляционными прокладками 7, причем на одноименных концах первого 1 и второго 2 стержней закреплены Первый 8 и второй 9 теплоотвод на которых установлена первая 10 и вторая 11 группы диодов соответствено, причем теплоотводы выполнены из двух пластин: алюминиевой 12, снабженной ребрами, и медной 13, соединенных вместе и расположенных таким образом, что со стороны медной пластины 13 установлены первыми выводами диоды, вторые вьшоды которых подсоединены проводниками 14, расположенными снаружи магнитопроводов 5 с первичными обмотками 6, к первому тоководу 15, Через отверстие в котором пропущены изолированные прокладками 16 вторые концы первого и второго 2 стержней, на которых через изоляционную прокладку 17

0

5

0

5

0

0

5

закреплен второй токовод 18, блок конденсаторов 19, соединенных с первым тоководом 15, к секций фильтра, разделенных изоляционными прокладками 20, токоведущий стержень

21,соединенный с вторым тоководом 18, дроссель 22 в каждой секции фильтра, выполненный в виде магнитопровода 23 с уплотнительными прокладками 24, первую 25 и BTOpjno 26 пластины, между которыми крепится блок конденсаторов 19 и дроссель

22,расположенный таким образом, что токоведздций стержень 21 проходит через отверстие в первой пластине 25, противоположные стороны которой кренятся к первому тоководу 15, магнитопровод 23 и отверстие во второй пластине 26, которая крепится к токоведущему стержню 21 при помощи контактной втулки 27.

Выходной блок многоячейкового преобразователя работает следующим образом.

К Первичным обмоткам 6, расположенным на магнитопроводах 5,. прикладывается напряжение повьппенной частоты, сформированное однотактными инверторами. Число магнитопроводов равно числу одйотактных инверторов в преобразоватеше, Магнитный поток в каждом из п магнитопроводов можно

модулировать независимо. Суммирование ЭДС, наведенных этими магнитными потоками, происходит в каждом из двух общих контуров, которые образованы стержнями 1, 2Jпроходящими соответственно внутри первой 3 и второй 4 групп магнитопроводов с первичными обмотками. Исключить влияние магнитопровода трансформатора, не участвующего в передаче энергии на ток в общем контуре, можно, закорачивая

его первичную обмотку при помощи ключей соответствующего однотактного инвертора. В первый полупериод частоты преобразования выходное напряжение, наведенное в стержне 1, выпрямляется группой диодов 10, во второй полупериод выходное напряжение, наведенное в стержне 2, выпрямляется группой диодов 11. Выпрямленное напряжение подается нд сглаживающий фильтр. Для эффективного использования блока конденсаторов 19 в сглаживающий фильтр введен одно- витковый дроссель 22, выполненный в виде магнитопровода 23, расположенного на токоведущем стержне, между двумя пластинами, первая из которых припаяна к первому тоководу, а

вторая крепится к токоведущему стерж- 20 Цепи выходного тока, ню при помощи контактной втулки. Ta-fкая конструкция позволяет увеличить коэффициент сглаживания пульсаций, а следовательно, и качество выходного напряжения, за счет увеличения количества 1,С-сёкций, не увеличивая при этом количество контактов тоководов, и сохранить компактность выходного блока при увеличении габарита только по одной координате. Введение дросселя в сглаживающий фильтр также позволяет повысить надежность выходного блока за счет снижения амплитуды тока через диоды выпрямителя и ключевые элементы инверторов многоячейкового преобразователя при включении, малой длительности импульсов для регулятора с ШИМ многозонной иШМ и переходных процессах.

В связи с расширением применения сверхпроводников в электротехнике, электромашиностроении и т.п. растет потребность в устройствах электропитания с сильноточным низковольтны выходом, широким Диапазоном регулирования и малым; :уровнем пульсаций выходной величины. Устройства электропитания этого класса наиболее целесообразно выполнять на основе преобразователей-напряжения с многозонным широтно-импульсным регулированием в звене повыщенной частоты. Предложенный выходной блок может быть применен в таких преобразователях с выходным напряжением единицы десятки вольт при токе сотни - тысячи ампер.

Таким образом, по сравнению с известным устройством, предложенная компоновка позволяет ввести в сглаживающий фильтр одновитковый дроссель, что снижает амплитуду тока через диоды выпрямителя и ключевые элементы инверторов многоячейкового преобразователя при включении, малой

длительности импульсов для ре гуля торов с иВШ и многозонной 1ЧИМ и переходных процессах, а следовательно, повышает надежность., В предложен- ной конструкции введение дросселя не

нарушает компактности выходного блока, не увеличивает габаритов фильтра (для однозвенного LC-фильтра) и, что особенно важно, не увеличивается количество контактных соединений в

Введение дросселя в сглаживающий фильтр позволяет повысить качество выходной энергии (увеличить коэффи25 циент сглаживания) за счет повышения эффективности работы конденсаторов LC-фильтра. Эффективность работы конденсаторов увеличивается с увеличением отношения полного сопротив30 ления предвключенных-(выходного блока и дросселя фильтра) и послевклю- ченных (последующий дроссель и нагрузка) элементов и полного сопротивления блока конденсаторов. Особенн о

35 значительное влияние на коэффициент сглаживания фильтра введение дросселя оказывает на повьшенной частоте, при прямоугольной форме тока и напря-. жения, низком выходном сйпротивлении

40 многоячейкового преобразователя, низкой выходном напряжении вьгходного блока. Параллельное включение большого количества конденсаторов с цепью снижения коэффициента пульсаций не

45 позволяет добиться коэффициента

фильтрации С-фильтра, равного коэффициенту фильтрации LC-фильтра при одинаковых габаритах и надежности (из-за увеличения емкостного тика), т.к.

50 проявляется нелинейный характер полного сопротивления конденсаторов, т.е. с уменьшением переменного тока через каждый отдельный конденсатор его полное сопротивление увеличивается. Зна55 чит, полное сопротивление/блока параллельно, включенных конденсаторов снижается при увеличении их количества в меньшей степени, чем при обратно пропорциональном законе.

Кроме того, предложенная конструкUHfk предполагает установку К-секций ЪС- -фильтра при сохранении компактности и увеличении габарита только по одной координате. Возможность yctaHOBKH LC-фильтра любого расчет- но) о порядка {тозволяет компоновать фильтр с требуемыми (оптимальными) АЧ1С и ФЧХ из одинаковых (конструк- ти:шо) унифицированных узлов.

Формула изобретения

Выходной блок многоячейкового пр ;образователя, содержащий транс- фозматор, первую и вторую вторичные одювитковые обмотки, вьшолненные в зиде стержней, на которых размещены соответственно первая и вторая гр гппы из п магнитопроводов с первичными- обмотками, разделенных изо- лящонными прокладками, причем на од поименных бондах первого и второго ст гржней закреплены первый и второй те1лоотводы, на которых установлена первая и вторая группа диодов соответственно, причем теплоотводы вы- по1нены из двух пластин: алюминиевой снабженной ребрами, и медной, соеди- нежных вместе и расположенных так, чтЬ со стороны медной пластины

установлены первыми выводами диоды, вторые выводы которых подсоединены проводниками, расположенными снаружи магнитопроводов с первичными обмотками, к первому тоководу, через отверстие в котором пропущены изолированные прокладками вторые концы первого и второго стержней, на которых закреплены второй токовод, секцию фильтра с блоком конденсаторов, соединенного с первым тоководом, отл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и качества выходной знергии, дополнительно введены k секций фильтра, разделенных изоляционными прокладками, токо- ведущий стержень, соединенный с BTOpbiM тоководом, а в каждую секцию фильтра введены дроссель, выполненный в виде магнитопровода с уплот- нительными прокладками, первая и вторая пластины, между которыми установлены блок конденсаторов и дроссель, расположенный так, что то- коведущий стержень проходит через отверстие в первой пластине, противоположные стороны., которой подключен к первому тоководу, магнитопровод и отверстие во второй пластине, которая прикреплена к тОковедутцему стержню при помощи контактной втулки.