Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1992 года по МПК H02M7/08 

С/

с

Использование: изобретение может быть использовано в качестве источника питания радиоаппаратуры. Сущность изобретения1 устройство состоит из трансформатора 5 с двумя вторичными обмотками, к одной из которых подключен выпрямительный блок 1, а к другой - выпрямительный блок 6, выход которого через конденсатор 3 LC-фильтра подключен к нагрузке 4. Выход выпрямительного блока 1 через дроссель 2 LC-фильтра подключен к конденсатору 3, Указанное выполнение устройства обеспечивает снижение пульсаций выходного напряжения и массогабаритные показатели. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнической и радиотехнической промышленности, например, высококачественной приемной и воспроизводящей радиоаппаратуре в высоковольтных выпрямителях или в других устройствах подобного назначения.

Известны сглаживающие фильтры. Один из известных сглаживающий фильтр Г-образного типа, содержащий в последовательном звене реактор, а в параллельном - две или более резонансные цепи, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных конденсатора и индуктивно- сти,выполненные с индуктивной связью (1). Однако этот сглаживающий фильтр является сложным, дорогостоящим и габаритным фильтром, особенно для высоковольтных цепей. Второе устройство для сглаживания пульсации на выходе выпрямителя, содержащее электромагнитный умножитель частоты с обмоткой возбуждения и выходной обмоткой, включенной последовательно с нагрузкой, а также LC-фильтр, подключенный к выходным клемма м выпрямителя, а выход фильтра соединен с цепью, состоящей из выходной обмотки умножителя частоты и цепи нагрузки, причем обмотка возбуждения подключена к выходным клеммам выпрямителя . Однако и это устройство является сложным, дорогостоящим и габаритным фильтром.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для ослабления пульсаций постоянного тока на выходе или на входе, которое содержит два равнозначных выпрямителя с LC-фильтрами.

Переменная составляющая пульсации выпрямленного напряжения на конденсаторе фильтра компенсируется с помощью второго выпрямителя и конденсатора Однако

XJ 00

vl

О СП

анное устройство может применяться олькодля специальной аппаратуры, так как ля компенсации пульсации требуется две равнозначные по току нагрузки и кроме этого содержит лишний LC-фильтр, что увеличивает габариты и ( понижает КПД устройства.

Целью изобретения является повышение КПД и улучшение массогабаритных показателей. f .

Поставленная цет достигается тем, что преобразователь, сйдержа щии трансформатор с одной обмоткой, соединенной с входными выводами для подключения питающей сети и двумя вторичными обмотками соединенными последовательно, общая точка соединения образует среднюю точку, к которой подключен один из выводов конденсатора LC фильтра, а свободные выводы этих обмоток соединены с соответствующими входами блока выпрямителя, выходные выводы которого через дроссель LC-фильт- ра подключены к нагрузке.

Такой преобразователь прост в изготовлении, позволяет снизить коэффициент пульсации в 12 раз и одновременно утвердить остаточную частоту пульсации по отношению питающей сети.

Это повышает КПД и уменьшает объем и вес фильтра в два раза по сравнению с существующими фильтрами.

На фиг.1,2,3 представлены электрические схемы преобразователя.

Преобразователь по фиг.1 содержит трансформатор 5 с одной первичной обмоткой и двумя вторичными обмотками, подключенные к соответствующим входам выпрямительных блоков 1 и 6. Параллельно выходу выпрямительного блока 1 подключена последовательная цепь, состоящая из дросселя 2 и конденсатора 3 LC-фильтра, а выходы выпрямительного блока бчерез конденсатор 3 подключены к нагрузке 4,

Преобразователь по фиг.2 также содержит трансформатор 5 с одной первичной обмоткой и двумя вторичными обмотками, соединенные с соответствующим входом выпрямительных блоков 1 и 6 соединенные выходами последовательно, rfo прбхожде- нйю тока, причем параллельно выходу вы- простительного блока 1 подключена последовательная цепь, состоящая из дросселя 2 и конденсатора 3, а нагрузка 4 подключена к точке соединения дросселя 2 и конденсатора 3 и с другим выводом выхода в ыпрямительного блока 6.

Преобразователь по фиг.З содержит трансформатор 5 с одной первичной обмоткой и с одной вторичной обмоткой, содержащей средний вывод соединенный с выводом

конденсатора 3, концы вторичной обмотки подключены к входам выпрямительного блока 1, выходы которого соединены через дроссель 2 к нагрузке 4, а второй вывод

конденсатора 3 подключен к точке соединения дросселя 2 и нагрузки 4.

Преобразователь по фиг.1 работает следующим образом.

Вторичные обмотки трансформатора 5

подключены к соответствующим входам выпрямительных блоков 1 и 6. К выходам выпрямительного блока 1 включен LC-фильтр, состоящий из последовательно соединенных дросселя 2 и конденсатора 3, настроенный на частоту ниже частоты пульсации выпрямительного блока на 2 . Этим достигается в точке соединения дросселя и конденсатора сдвиг напряжения и тока на 90° по отношению питающего выпрямительного блока 1 и соответственно выпрямительного блока 6. Напряжение, образованное на конденсаторе 3, складывается с напряжением выпрямительного блока 6, в результате чего частота остаточной у пульсации на нагрузке 4 по отношению питающей сети учет- веряется, а коэффициент пульсации уменьшается с 67% до 5-7% в зависимости от питающей сети. На рис.4(а) показана форма напряжения на выходе выпрямительных

блоков 1 и 6, на рис.4 (б) форма напряжения на конденсаторе 3. Постоянная составляющая этих напряжений составляет приблизительно 0,3%. Форма суммарных напряжений рис.4 (а и б) на нагрузке 4 показана на рис,4 (в). При необходимости дальнейшего уменьшения пульсации выходного напряжения, можно применять любой дополнительный фильтр, который рассчитывается на учетверенную частоту пульсации и

по этому дополнительный фильтр будет в несколько раз меньше. При изменении напряжения питающей сети или сопротивления нагрузки, коэффициент пульсации практически не изменяется, так как нагрузка изменяет только ток подмагничивания дросселя, который незначительно изменяет его индуктивность.

Схемы фиг.1 и 2 равнозначны, отличаются только схемными соединениями. В

данных схемах напряжение вторичной обмотки трансформатора 5, питающей выпрямительный блок 1 должно быть выше на величину падения напряжений на дросселе 2.

Преобразователь по фиг.З работает следующим образом.

Допустим, в верхней части обмотки трансформатора 5 мдет напряжение и ток положительного полупериода, который проходит через выпрямительный блок 1 и через дроссель 2 в нагрузку и одновременно идет ток заряда конденсатора 3 через среднюю точку трансформатора 5. Таким образом, через дроссель 2 протекает два тока, ток нагрузки и ток заряда конденсатора. В момент времени, когда ток, идущий с выпрямительного блока, близок к О и ток дросселя будет падать, в это время начнет разряжаться конденсатор 3, ток которого будет проходить через нагрузку, через выпрямительный блок и через половину обмотки трансформатора 5 на вторую обкладку конденсатора 3.

В следующий полупериод напряжение и ток с нижней части вторичной обмотки трансформатора пройдет как было описано выше.

Таким образом, в каждый полупериод через нагрузку проходит ток и напряжение выпрямительного блока рис.4(а) и затем ток и напряжение заряда конденсатора рис 4 (б) сдвинутые во времени на 90°, как показано в графиках рис.4 (а, б, в). Это позволило пульсацию выходного напряжения снизить с 67% до 5-7% с остаточной пульсацией 200 Гц при частоте питающей сети 50 Гц.

Как видно из схем фиг 1,2 и 3 дроссель и конденсатор работают в цепи 0,5 выходного напряжения, это улучшает cos f, повышает КПД по отношению известного Г-образного фильтра, причем чем выше выходные напряжения и ток, тем выше эти показатели и особенно улучшаются габаритные и весовые показатели Величины индуктивности и емкости фильтра удовлетворяют условию, при котором

С 4 л2 f2

где L и С - величины индуктивности и емко- сти соответственно дросселя и конденсатора фильтра и f-частота выходного напряжения выпрямительного блока.

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

L--ЬггС 4 л2 f2

где L и С - величины индуктивности и емкости соответственно дросселя и конденсатора фильтра,

f - частота выходного напряжения выпрямительного блока.

5

Шаг 2

t

fflua,3