Устройство для умножения напряжения Советский патент 1980 года по МПК H02M7/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности, к вьтрямителям с умножением напряжения.

Известен однофазный однополупериодичный выпрямитель с умножением напряжения.

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно имеет малую жесткость внешнейхарактеристики и, кроме того, при двухполупериодном выпрямлении с питанием от двух вторичных обмоток трансформато эа требуется двукратное повторение; многих элементов.

Известен также однофазный однополупериодный выпрямитель с умяо- жёнием напряжения, содержащий подключенный к выводам для источника переменного напряжения мост, два плеча которого образованы вентилями, два других конденсаторами, а диагойаль постоянного тока связана с цепЪю, состоящей из дополнительного вентиля и выводов для подк.лючения нагрузки. Для утроения напряжения иповышения жесткости внешней характер,истики кон;дёнсаторы включены в противолежащие плечи моста, а параллельно выводам для подключения

нагрузки подсоединен вспомогательный конденсатор.

Недостаток этого устройства состоит в том, что при пцтании от двух 5 источниковили при двухполупериодном выпрямлении с питанием от двух вторичных обмоток-трансформатора требуется двукратйое повторение всех элементов за исключением конденсато1С ра, подсоединенного параллельно нагрузке.

Цель изобретения - упрощение устройства и улучшения внешней характеристики выходного напряжения

5 при питании от двух источников переменйого напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для умножения напряжения, содержащем вып зямительный

20 мост, в двух противоположных пле- чах которого включены конденсаторы, в двух других - вентйли, а диагональ постоянного тока образована цепью/ . состоящей из вспомогательного вентй25 ля и дополнительного конденсатора, шунтирующего выходные выводы, последовательно с каждым из конденсаг торов моста включен дополнительный вентиль, причем общая точка соедине30 этого конденсатора с вентилем

смежного с ним плеча и общая точка соединения дополнительного вентиля с вентилем /ipyroro плеча образуют выводы для подключения соответствующего источника переменного напряжения .

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство подключается к двум источникам переменных напряжений с выводами 1-й 2,4 З.,и 4 соответственно. В частном случае при двухполупериоднЬм выпрямлении это могут :быть вторичные обмотки одного трансф6рматора1. Два1 противолежащих плеча моста образованы конденсаторами 5 и 6, а два других - вентилями 7 и 8. Диагональ постоянного тока связана с цепью, состоящей из вспомогательного вентиля -9 и выводов для подключения нагрузки 10, к которым подсоединен вспомогательный конденсатор 11. Дополнительные вентили 12 и 13 подключены последовательно с конденсаторами 5 и б в плечах моста, причем к зажимам дополнительных вентилей подсоединены выводы разных источников питания 1,3 и 2,4 соответственно. Через режимный переключатель 14 можно подсоединять дополнительную нагрузку 15, рассчитанную на пониженное (однократное) напряжение. В условиях переменного (выпрямленного) оперативного voKa для релейной защиты и автоматики нагрузкой 10 может быть соленоид отключения выключателя, а нагрузкой все

ййтальньаё реле оперативного тока и

сигнализация. Через режимный переключатель 16 можно в одну из питающих / цепей ввести контакт 17 переключающего реле,которое автоматически переводит питание на источник или с внврдами 3 и 4,или с выводами 18 и 1

При питании от двух источников с. выводами 1 и 2, и 3, и 4, когда входные напряжения равным по величине и . срй па дают по фазе, из-за чего отсутствует разность потенциалов между выводами 1 и 3, а также между выводами 2 и 4, устройство работает следующим образом.

В первый полупериод, когда потенциалы на выводах.1 и 3 положительные, имеют место следующие контурные токи: от вывода 1 череэ вентиль

7JI Тко ндёнсатор б к выводу 2; от вывода 3 через конденсатор 5 и вентиль

8к выводу 4. Эти контурные токи заряжают конденсаторы 5 и б до напряжений, близких- к t. Если напряжение на конденсаторе 11 меньше амплитуды входного Ujp, то имеют место также

следующие контурные токи: от вывода 1 через вентили 7 и 9, параллельную пару из нагрузки 10 и конденсатора Ц, вентили 8 и 13 к выводу 2; or вывода 3 через вентили 12,7 и 9,

.748733

параллельную пару из нагрузки 10 у конденсатора 11,вентиль 8 к выводу 4

Во второй полупериод, когда потенциалы на вьгеодах 2 и 4 положительные, возникают следующие контурные токи: от вывода 2 через конденса тор б, вентил 9, параллельнуюпару из нагрузки 10 и конденсатора 11, онденсатор 5, вентиль 12 к выводу 1; от ВЕЛвода 4 через вентиль 13, конденсатор 6, вентиль 9, упомянутую параллельную пару, конденсатор 5 к , выводу 3. Этими контурными токами кажды|5 из источников питания последовательно с кэнденсаторгиии 5 и б заряжает конденсатор 11 до напряжения, близкого к 3Um. Если.из двухг питающих и совпадающих по фазе напряжений одно становится меньше, то оно перестаетучаствовать в упомянутой зарядке конденсатора 11.

При питании от двух источников с выводами 1 и 2,и 3, и 4,когда входные напряжения равны по величине и противоположны по фазе, устройство работает следующим образом.

В первый полупериод, когда потенциалы на выводах 1 и 4 положительные имеют место следующие контурные токи от вывода 1 через вентиль 7, конденсатор б к выводу 2; от вывода 4 чере вентиль 13, выводы 2 и 1, вентили 7 и 9, параллельную пару.из нагрузки 10 и крнЦЭнсатора 11, конденсатор 5 к выводу 3. Первый контурньай ток подзаряжает конденсатор б до напряжения, близкого к Up, а второй заряжает конденсатор 11 в прямом направлении и создает на конденсаторе 5 обратный заряд. Как только во второй части полупериода напряжение между ;выводами 4 и 3 становится меньше обратного напряжения на конденсаторе 5 то появляется дополнительный контурный ток, разряжающий конденсатор 5 на обмотКу с выводами 4 и 3. Благодаря этому к концу первого полупериода обратный заряд на конденсаторе5 практически исчезает.

Во второй полупериод, когда потенциалы на выводах 2 и 3 положительные, появляются следующие контурные токи:, от вывода 3 через конденсатор 5 и вентиль 8 к выводу 4; от вывода 3 через вентиль 12, выводы 1 и 2, конденсатор б, вентиль 9, параллельную пару из нагрузки 10 и конденсатора 11, вентиль 8 к выводу 4. Во второй прлупериод первый контурный ток заряжает конденсатор 5 в прямом направлении до напряжения, близкого к . Вторым контурным током два последовательно соединенных источника питания последовательно с конденсатором б заряжают конденсатор 11 до на пряжения,близкого к Зи.В третий полупериод, когда положительные потенциалы как и в первом полупериоде,на выводах 1 и 4,возникают следующие контурные токи: от вывода 1 через вентиль 7 и конденсатор 6 к выводу 2; от вывода 4 через вентиль 13, выводы 2 и 1, вентили 7 и 9, параллельную пару из нагрузки 10 и конденсатора 11, конденсатор 5 к выводу 3. 6 третий полупериод контурный ток заряжает конденсатор б до напряжения, близкого к UfT,, а вторым контурным током два последовательно соединенных источника питания последовательно с, конденсатором 5 заряжают конденсатор 11 до напряжения, близкого к 3 Urn .

Таким образом, когда входные напряжения равны по величине и противоположны по фазе, то предлагаемое устройство в установившемся режиме по сравнению с известными устройствами имеет меньшую пульсацию выходного напряжения, поскольку подзаряд конденсатора 11 происходит не один, а два раза в период, а также большую жёсткость внешней характеристики, потому что подзаряд конденсатора 11 производится не двумя ранее подзаряженными конденсаторами и одним источником, а двумя источниками и одним конденсатором.

При питании от одного источника, например с выводами 3 и 4, когда равно нулю входное напряжение второго источника с выводами 1 и 2, устройство работает следующим образом-. В первый полупериод, когда на выводе 3 положительный потенциал,имеют место следующие контурные токи: от вывода 3 через конденсатор 5 и вентиль 8 к выводу 4; от вывода 3 через вентили 12, 7 и 9, параллельнуюпару из нагрузки 10 и конденсатора II, вентиль 8 к выводу 4. Первый контурный ток заряжает конденсатор 5 в прямом направлении до напряжения, близкого к , а второй возникает только в том случае, если напряжение на конденсаторе 11 меньше амплитуды напряжения источника с выводами 3 и 4. Во второй полупериод, когда на выводе 4 положительный потенциал, возникает контурный ток от вьгвода 4, через вентиль 13,параллельную пару и конденсатора 6 и последовательной ветви из выводов 2 и 1, вентиля 7, через вентиль 9, параллельную пару из нагрузки 10 и конденсатора 11, через конденсатор 5 к выводу 3. Контурный ток во втором полупериоде заряжает конденсатор б в обратном направлении, однако до весьма малого напряжения, причем конденсатор тут же разряжается через активное сопротивление обмотки с выводами 2 и 1, а также от последовательно соединенных источника (с выводами 4 и 3) и конденсатора 5 заряжает конденсатор 11 до напряжения, близкого к 20,,

Таким образом, при питании от одного источника, когда равно нулю входное напряжение второго источника, предлагаемое устройство работает как удвоитель напряжения. В некоторых случаях удвоения будет достаточно. В качестве такого примера можно привести питание от промежуточного насыщающегося трансформатора тока ( стабилизированного путем создания феррорезонан0сного контура), когда напряжение со стороны трансформаторов напряжения равно нулю. Если же питание происходит со стороны трансформаторов напряжения, когда близко к нулю напряже5ние со стороны трансформаторов тока, то выпрямления с удвоением напряжения может быть недостаточно.В таких условиях можно режимным переключателем 16 ввести в цепь переключающие

0 контакты 17, обмотки с выводами 1 и 2,и 3,и 4 поместить на промежуточном трансформаторе со стороны цепей напряжения, а обмотку с выводс1ми Г8 и 19 - со стороны цепей трансфор5маторов тока. При этом целесообразно реле с контактами 17 выполнить в виде двухобмоточного токового реле, включенного на разность токов, протекающих через первичную обмотку

0 упомянутого промежуточного насыщайщегося трансформатора и через конденсатор упомянутого феррорезонансного контура.

Предлагаемое устройство по сравнению с известными проще, поскольку

5 содержит три вместо пяти конденсаторов (одинаковой емкости) и пять вентилей вместо шести; при двухполупёриодном выпрямлении с питанием от двух вторичных обмоток трансформато0ра имеет более жесткую внешнюю характеристику,а также в условиях переменного (выпрямленного) оперативного тока при дополнительном использовании двухобмоточного токового реле позво5ляет уменьшить режимные изменения выходного напряжения.

Фору1ула -изобретения

Устройство для умножения напряжения, содержащее выпрямительный мост, в двух противоположных плечах которого включены конденоаторь, в двух других - вентили, а диагональ постоянного тока образована цепью, состоящей из вспомогательного вентиля и дополнительного конденсатора, шунтирующего выходные выводы, отличающееся тем,что,с целью упрощения и улучшения внешней характе-. ристики выходного напряжения при питании от двух источников переменного напряжения, последовательно с каждым из конденсаторов моста вклю

л Ш « ЙШ5;игсЙ Й15:- ;««г5я ; -- ---г;л

чей лополнительныя вентиль,причем общая точка соединения этого конденсатора с вентилем смежного с ним плеча и общая точка соединения доprvv-i

8

полнительного вентиля с вентилем другого плеча образуют выводы для подключения соответствующего источника переменного напряжения.