Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1977 года по МПК H02M3/135 G05F1/56 

1

Изобретение относится к промьпцленной электронике и может применяться в устройствах электропигания двигателей постоянного тока, узлов автоматики и средств связи.

Известны схемы преобразователей постоянного напряжения, иотользуемые в качестве регуляторов постоянного напряжения, а также в устройствах электропитания двигателей постоянного тока. Эти схемы содержат силовой и коммутирующий тиристоры, разрядньш диод, шунтирующий нагрузку, и узел принудительной коммутации. За счет превышения напряжения на коммутирующем конденсаторе эти преобразователи обладают повыщенными коммутационными потерями энергии.

Наиболее близок к изобретению преобразователь постоянного напряжения, содержащий импульсный трансформатор, начало первичной обмотки которого через последовательно соединенные коммутирующие дроссель и конденсатор, а конец - через стабилитрон и конденсатор соединены со входным зажимом, подключенным через встречно-последовательно соединенные силовой тиристор и раздехзгтельный диод к началу и через вспомогательный тиристор - к концу вторичной обмотки,

соединенной с началом первичной обмотки и обратным диодом.

Недостатком преобразователя являются значительные коммутационные потери энергии, обусловленные повышенной установленной мощностью конденсаторов узла емкостной коммутации, что приводит к снижению к.п.д.

Цель изобретения - повьцпение кл.д. за счет уменьшения коммутационных потерь энергии в конденсаторах узла емкостной коммутации.

Это достигается тем, что. в известном преобразователе постоянного напряжения первичная обмотка импульсного трансформатора снабжена двумя согласно последовательно включенными секциями, начало первой и конец второй которых соединены с анодом обратного диода, а начало второй - с катодом вспомогательного тиристора и концом вторичной обмотки, а также через цепочку, состоящую из резистора и обратно включенного диода, - с концом первичной обмотки, связанным с точкой соединения коммутирующих дросселя и конденсатора через блокирующий конденсатор.

На чертеже дана схема преобразователя постоянного напряжения.

Преобразователь содержит силовой управляемый вентиль 1, соединенный с нагрузкой 2, которая шунтирована разрядным диодом 3. Параллельно вентилю 1 подключен вспомогательный улравляег ый вентиль 4, соединенный через вторичную обмотку 5 импульсного трансформатора 6 и разделительный диод 7 с нагрузкой 2. Параллельно вентилю 4 через дополнительную секцию 8 первичной обмотки импульсного трансформатора 6 подсоединен обратный диод 9. Соединенные последовательно коммутирующий конденсатор 10 и коммутирующий дроссель 11 подсоединены параллельно обратному диоду 9 через дополнительную секцию 12 первичной обмотки импульсного трансформатора 6. Параллельно конденсатору 10 через блокирующий конденсатор 13 подсоединен фильтровой конденсатор 14. К общей точке блокирующего и фильтрового конденсаторов подсоединена первичная обмотка секции 15 импульсного трансформатора 6 и размагничивающая цепочка, состоящая из последовательно соединенных диода 16 и резистора 17, второй вьшод резистора 17 подсоединен к общей точке первичной и вторичной обмоток импульсного трансформатора.

Преобразователь работает следующим образом. При подаче напряжения питания коммутирующий конденсатор 10 заряжается через дроссель 11 секции 12,8 первичной обмотки импульсного трансформатора 6, разделительный диод 7 и нагрузку 2. Одновременно происходит заряд фильтрового конденсатора 14. С включением силового управляемого вентиля 1 к нагрузке 2 прикладывается напряжение питания и протекает выходной ток. При включении вспомогательного вентиля 4 заряженный конденсатор 14 подключается к секциям 15,12,8 первичной обмотки импульсного трансформатора и на вторичной обмотке 5 возникает напряжение переключения, которое переводит ток с силового вентиля 1 на вспомогательный вентиль 4. Одновременно с включением вентиля 4 нашнается колебательньш процесс перезаряда конденсатора 10 в L С - контуре. При этом из напряжения на конденсаторе 10 вычитается напряжение секций 12, 8 первичной обмотки импульсного трансформатора, снижая переменную составляющую напряжения на коммутирующем конденсаторе 10. Коммутационные потери энергии, связанные с величиной переменной составляющей напряжения, таким образом снижаются, и это дает возможность уменьшить установленную мощность коммутирующего конденсатора 10, выбирая его на меньщее рабочее напряжение.

После изменения полярности напряжения на конденсаторе 10 его нарастающий отрицательный ток начинает уменьщать до нуля ток вспомогательного вентиля 4. Избыток емкостного тока над током нагрузки будет замыкаться через диод 9. Введением э.д.с. секции 8 первичной обмотки импульсного трансформатора 6 в цепь обратного диода 9 на вспомогательный вентиль 4 подается

дополнительное обратное напряжение. Это приводит к уменьщению схемного времени вьпслючения, необходимого для восстановления управляемости вспомогательного вентиля 4. Повыщение величины обратного напряжения на вспомогательном венТ1ше 4 позволяет уменьдшть установленную мощность коммутирующего конденсатора.

Введение блокирующего конденсатора 13 для связи конденсаторов 10 и 14 приводит к снижению переменной составляющей напряжения на фильтровом конденсаторе 14, так как трансформируемый ток колебательного контура замьпсается через блокирующий конденсатор 13. Одновременно снижается величина фильтрового конденсатора 14, так как параллельно ему оказьшаются подключенными эквивалентны конденсаторы 10 и 13. Таким образом, включение блокируюц го конденсатора позволяет снизить установленную мощность и фильтрового конденсатора, уменьщая установленную мощность конденсаторов узла емкостной коммутации в целом.

Когда отрицательньш емкостной ток снова станет равным току, протекавщему через вспомогательньш вентиль 4, диод 9 выключается. К этому моменту основной вентиль 1 и вспомогательный вентиль 4 выключены, происходит дозаряд конденсатора 10 за счет энергии, накопленной в дросселе при протекании выходного тока. Затем напряжения на конденсаторах 10 и 14 выравниваются и начинается размагничивание сердечника импульсного транформатора 6 через цепочку, состоящую из диода 16 и резистора 17. Энергия, накопленная в магнитном поле сердечника трансформатора 6, рассеивается в резисторе 17.

При последующем включении силового вентиля 1 процессы в схеме преобразователя повторяются.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий импульсный трансформатор, начало первичной обмотки которого через последовательно соединенные коммутирующие дроссель и конденсатор, а конец - через фильтровой конденсатор соединены со входным зажимом, подключенным через встречно-последовательно соединенные силовой тиристор и разделительный 1шод к началу и через вспомогательный тиристор - к концу вторичной обмотки, причем первичная обмотка связана с обратным диодом, отличающийся тем, что, с целью повыщения к.п.д , первичная обмотка импульсного трансформатора снабжена двумя согласно последовательно включенными секциями, начало первой и конец второй которых соединены с анодом обратного диода, а начало второй - с катодом вспомогательного тиристора и концом вторичной обмотки, а также через цепочку, состоящую из резистора и обратно включенного диода, - с концом первичной обмотки, связанным с точкой соединения коммутирующих дросселя и конденсатора через блокирующий конденсатор.