Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1991 года по МПК H02M3/135 

VJ

О

ю о о

Ulsofcjt i пие относится к эл-зк отехни- ке и может бь,-ь применено А транспорте например в электроприводах управления

Известен преобразователь посто иного напряжение в постоянное содержащ и включенный последовательно между ВУ.Д- ными / выходными ВЫ8СД1МИ пс ровод- никоэыи дьухобмоточныи .. рогсеаь насыще i с рэСзчей и подмагничивгшщи ми л а-фядии диод включенный тсьльмо с рабочей обмоткой с обрззорз u Ni цеп -1 включенной межд пы- тдными /да

Недг то v 13ЭЧНОГО устг-оиг-ь со с опт в ro.v( оно не может быть применено в -реоЬраэователе напряжение на i . анзистг гчз г%к л в нем отсутствует до полните i ыи контур коммутации

Извес он также прробразоеэтеть посеянного напряжения в постоянное содер жащий входной выходной и общий выводы для подключения источника постоянного напряжения и нагрузки соответстренно двухобмоточный дроссель насыщения с рабочей и подмагничивающей обмотками первый ущ jb/i eMbiu ключевой элемент од ним из BL ьодов соединенный с входным выводом ) другим - с одним из выводов обмо(ки подмэ ичиьания, другой вывод которой иГоазует у/азанный выходной вывод а так к первый разрядный диод включенный MS А у общим выводом и одним из выводоь ей обмотки Нагрузи подключена к средней точке двухобмоточиого доосселя

Недос ок известного устройства обуслоплен т°м что при ограничении сквоз ного тока обмогки дросселя насыщения ра бочая и подмагничивающая обмот и включаются последовательно и встречно и для снижения величины сквозного тока не обходимо повышать коэффициент трчнс- чирмзции дросселя насыщения, т е увеличивать число витков обмотки подмаг- ничивзния что приводит к увеличению мае сы и габаритов дросселя

Цель изобретения - повышение надеж ности и снижение массогабаритных показателей

Поставленная цель достигается тем что в преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения источника постоянного напряжения и нагрузки соответственно двухобмоточный дроссель насыщения с рабочей и подмагни нивзющей обмотками, первый управляемый ключевой элемент, одним из выводов соединенный с входным выводом, а другим - с одним из выводов обмотки подмагничива

ния друго i вывод которой образует указанный ЭЫУОДНОЙ пывод а также первый разрядный диод включенный между общим ыводом ч одним из пыводов оабоч и обмотки дополнитол1 но введены второй управляемый ключевой элемент и итсрой разрядный диод, причем второй уппаегяе- мый ключ юи элемент соединен последователь ij L перьым и cwCoAMtiiv ем гр,оь

0 подмк IPH общему riiy одном/ вь сд оазрядны. ,51/0 j ВКЛЮЧРН ч то ) же ичпрэ«1ьнии что и L 4f ме д7 о j;et тот 41 i .ния и . с т п

Pf M иЯЗПЯДНЫМ ДИоДОМ И ВХОДНЫЕ 3N if

5 дом а т я б ч i rf)M( i ч i i ч о н а в наг р iBiiei ии обратно -i .«с4 тнои к н прн пению рклю1 иодм

С,ПМО ,1 И Гг ИК СВОбОД о М ВЫВОДОМ ПОД

ючен к общей ю РК.Г с )рдин ния первого

J , i р u HOI ч f ЛЮЧОРО о леме(и с поцмзг чичиьаюи;ри о( О oи

На фиг i изображена принципиальная схема гфеобрэзояэтетя в котором нагруз кои является элестричрский двигатель а поЬ лупровсдниковые ключи - транзисторы на / диаграмма работы дросселя насы Р рржимах движения и торможения, не фиг 3 к 4 осциплограммы апряжения и TOKd через юб ппупроводниковыи

0 ключ без росселя насыщения и с дросое лем нась ЩРНИЯ

Преоб}. Tjcsa ГРЛЬ содержит двухобмо- ючный дроссель 1 г рабочей обмоткой 2 и вторичной обм /ткои j подмагничивапия

Б ДРЭ последовательно соединенных диода 4 i5 образующие дигдныи г олумост два последовательно ооединенних полупроводни ковых ключа 6 и 7 образующие полупроводниками полумост электродви0 гательЗ « i иющиися нагрузкой преобразо РЯТРЛЯ Диодный (4 и 5) и

P0«iv ОСЮДНЧКОВЫИ (6 И /) ПОЛУМОСТЫ F3K ЛЮчены парчалел но и no/жл счены к и то1 i/ ty пита1 я (ЧОЧРЦ оЬ-ютки 2

5 дросселя и .1антпо обмотки 3 подмагничивэ ния подсоеди снны к сррднеи точке 9 полу- провпдникиво о полумоста 6 7 начало рабочей обмотки 2 подсоединено к средней точке 10 диодного попумоста 4 5 а конец обмо чи 3 подмтгничивания связан с одним

С выводным концом электродвтателя b что- рой конец KOiCDoro подсседине i к отрицательному (общему) выводу источника

,i /1ТЭНИЯ

реооразовтг лпь постоянного нгзпоя 5 v°HHrf в iorTo hHoe работает следующим чоа пом

r- ежим движения

При .и полупроводникового ключа 8 подмзтичивающтя оОмотк J на

магничивает дроссель 1 насыщения таким образом, что е о рабочая точка перемещается в точку 1 (фиг. 2) при выключении полупроводникового ключа 6, рабочая обмотка 2 дросселя 1 насыщения включается в разрядную цепь с диодом 4 согласно с обмот- кой ° подмагни ичччия и рабочая точка дроссет насыщения перемещается р точку ($иг. 2), не мэе.ь гстеуч протеканию тока.

npv к.о едующем включении полупро- водн. .. aorj ключа 6 подмг начинающая обмоткз дросселя I HJCS , Щения под слючо- егся е uens разряди- дис/т, и на время перемсгкичивания дросгрпя 1 ограничивает сквозной ток через полупроводниковый ключ б и диод 4 пр; этом рабочая точка дросселя насыщения перемещается в ,счку 3 (фиг. 2}

Режим тормохения.

При включении полупроводникового кпюча 7 подмагничивающаи обмоткг 3 на- магничивает дроссель 1 насыщении -ким образом, что его рабочая точка перемещается в точку 1 (фиг. 2), при выключении полупроводникового кл-оча 7 рабочая обмотка 2 дросселя 1 насыщения включается в раз- рядную цепь с диодом 5 соглас о с обмо1 кой 3 подмагничлргнир, рб ч,,/& дэп , встречную источнику питания, с раЬочта точка дросселя насыщения перемещается в точку 2 (фиг. 2), не препятствуя протеканию тока.

При последующем включении полупроводникового ключа 7 рабочая обмотка 2 дросселя 1 насыщения подключаемся в цепь разрядного диода Г и на время перемагни- чивания дросселя 1 ограничивает сквозной ток через полупроводниковый ключ 7 и диод 5, при этом рабочая точка дросселя насыще ния перемещается в точку 3 (фиг, 2)

Применение такой схемы включения дросселя насыщения позволяет при том же коэффициенте трансформации, т е. при тех же массе и габарите дросселя насыщения. уменьшить величину сквозного тока через разрядные диоды.

Для случая включения дросселя насыщения (фиг. 1) величина сквозного тока через полупроводниковый ключ б или 7 и разрядный диод 4 или 5 составляет

(1 + 1),(1)

КТр

где 1гэ ток орез коллектор-эмиттер, 1Н - ПК нагрузки; kTp - коэффициент трансформации

wr

дроссетя насыщения, -- ;

W3 и vv4 - количество витхов в обмотках.

На фиг. 3 и 4 приведены осциллограммы напряжения и тока через ключ и диод без ограничивающего дросселя насыщения и с дросселем насыщения.

Как видно из осциллограмм, в данной схеме обеспечивается надежное ограничение СКРОЗНОГО тока через полупроводниковый ключ. Например, при kTp 4 для известного преобразователя и предлагаемой схемы сквозные токи через полупровод- никозый ключ и разрядный диод соответственно для известного устрой с1 в ч

1к, +-44-j) 1.33L:

н (л 33 1ц, дтя прешла) аемого устройстья ,э 1н(1 f 1.251Н

1добр - 0,25 н

Как видно из приведенного примера, для предлагаемого устройства при одном и том же дросселе и разном включении его обмоток получается меньшее значение сквозною тока, г.е. при тех же заданных зняченчях сквозных токоа можно уменьшить коj ; ициент т.лнсфорг-тэц: 1 дросселя и таки.м обрг снизить массу и габариты псего устройства.

Оценка титлового воздействия токов для схемы по фиг. 1 дает следующие примерные результаты при Unm 30 В.

, з осцил/юграмм на фи. 3

Ри. пмэ«--икэ-1 э О В. 78 А-780 Вт:

1имп.

Римпср / UK-. IK э.,7 Вт,

где Симп - время действия сквозного тока.

1имп - 1,7 МКС

Из осциллограмм на фиг. 4 Римп макс Гв . 25 А 25 Вт;

импf

Римпср / Икэ . 1кэ 0.7ВТ. о

Гимп б МКС.

Пои этом мощность потерь в установившемся режиме; 30 Вт.

Как видно из расчетов разница в средней импульсной мощности не очень велика по срявне 1ию с мощностью потерь в уста- -швизшемся режиме, однако разница в ве- лииинзх мгновенной мощности потерь чел и ч - примерно в 30 раз.

Если величина максимальной импульсной мощности на транзисторе превысит максимальную допустимую, он выйдет из строя.

Величина сквозного тока в случае отсутствия дросселя насыщения определяется

только сопротивлением цепи: транзистор- диод-провода, и величиной напряжения источника питания. При Упит 30 В сквозной ток на фиг. 3 равен я; 80 А, при увеличении напряжения питания соответственно увеличивается и сквозной ток, что может привести к выходу транзистора из строя.

В случае применения дросселя насыщения схема по фиг. 1 работоспособна при больших напряжения питания, так как сквозной ток ограничивается дросселем насыщения и не превышает величины на фиг. 4.

Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения источника постоянного напряжения и нагрузки соответственно, двухобмоточный дроссель насыщения с рабочей и подмзгни- чивающей обмотками, первый управляемый ключевой элемент, одним из выводов соединенный с входным выводом, а другим - с

0

5

0

5

одним из выводов обмотки подмэгничива- мия, другой вывод которой образует указанный выходной вывод, а также первый разрядный диод, включенный между общим выводом и одним иэ выводов рабочей обмотки, отличающийся тем, что, с цепью повышения надежности и снижения массо- габарит ых показателей, дополнительно введены второй управляемый ключевой элемент и второй разрядный диод, причем второй управляемый ключевой элемент соединен последовательно с первым и свободным выводом подключен к общему выходному выводу, второй разрядный диод включен в том капраелении, что и первый, между общей ючкой соединения рабочей обмотки с первым разрядным диодом и входным выводом, а рабочая обмотка включена в направлении, обратном по отношению к направлению включения подмагничивающей обмотки, и своим свободным выводом подключена к общей точке соединения первого управляемого ключевого элемента с подмагничивающей обмоткой.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на транспорте, например, в электроприводах управления. Цель изобретения - повьиче- ние надежности и снижение массогабарит- ных показателей. Устройсво включает поспедовательную цепь из полупроводниковых ключевых элементов (ключей) 6. 7, включенную между входным и общим выводами, а также последовательную цепь из диодов 4, о, включенную также между входным общим выводами. Двухобмоточный дроссель 1 включает последовательно соединенные рабочую обметку 2 v обмотку 3 подмзгничивания, свободные выводы которых подключены соответственно к общей точке соединения диодов 4, 5 и к выгодному выво ту. О Лщая точ/- соедиг ния обмоток 2, 3 подключена к общей точке соединения ключей 6, 7. Указанное выполнение устройства позволяет за счет ограничения сквозных токов через диоды повысить надежность как в режиме движения, так и в режиме торможения, а также уменьшить коэффициент трянсформации дросселя и тем самым снизить массу и габариты устройства. 4 ил. 8х + k

«- 2

7k/

2

Фиг.З

МКС

-U-LU-lf-,

}„-м|

-1

:.-.-L-... A. J-j

t .z.b

LJ..

vtc