Стабилизированный преобразователь напряжения постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК G05F1/64 H02M3/335 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехиики и может быть использовано в качестве источника электропитания потребителей постоянного тока. Известны преобразователи напряжения йосгоянного тока Ц, 2 н 3. Наиболее близким к предложенному является стабилизированнь1й преобразователь напряжения постоянного тока, содержащий силовую часть, выполненную на тиристорах, аноды которых через дроссель соединены сположительной входной клеммой, а катоды подключе ны к коммутирующему конденса1ору, анодом обратнь1х диодов и к крайним выводам перви ной обмотки силовоготрансформатора, имеющей среднюю точку, соединенную с отрицательной входной клеммой, выпрямитель, вход которого подключен к выводам вторичной обмотки силового трансформатора, сглаживающий фильтр, выход которого подключен к выходным клеммам, задающий генератор, первый выход которого соединен с управляющими электродами тиристоров, и щиротно-импульсный модулятор, первый вход которого подключен к выходным клеммам. Недостатком, этого преобразователя является резкое снижение КПД при уменьшении нагрузкн. Этот недостаток обусловлен тем, что нагрузочная способность такого преобразователя определяется величиной коммутирующей емкости, поэтому при уменьшении нагрузки величина коммутирующей емкости становится избыточиш и энергия, запасенная в коммутирующем конденсаторе, возвращается в источник Штания через обратные диоды. Цель изобретения - повышение нагрузочной способности и КПД. Поставленная цель достигается тем, что в известном стабилизированном преобразователе постоянного напряжения катодь обратных диодов соединены с положительной входной клеммой через ключевой транзистор, .база которого через фазоинвертор подключена к выходу широтно-импульсного модулятора, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, регулирующий элемент включен между выходом выпрямителя и входом 3. сглаживающего фильтра, а управляющий вход регулирукицего элемента соединен с выходом широтно импульсного модулятора. Такое построение преобразователя позволяет повысить нагрузочную способность при уменьшении елскости коммутирующего конДенсатора и повысить КПД. На фиг. 1 приведеда принципиальная схема щ)едлагаемого преобразователя постоянного напряжения; иа фиг. 2 а, б - графики, поясняющие пришхип на фиг. 3 - экспериментально полученные значения КПД предлагаемого (1) и известного (2) преобразователе (а - при минимальном и б - максимальном значении входного напряжения источника питания и соответственно максимальной и минимальной нагрузке. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит силовую часть , шл|1олненную на тиристорах 1 и 2, аноды этих тиртсторов через дроссель 3 подключены к голожительной входной клемме 4. Катоды Ш{Я1СТОрбв 1 и 2 погцслючены к обкладкам коммутирующего коденсатора 5 и соответствен но к анодам обратных диодоВ6, 7, Первичная обмотка трансформатора 8 подключена к катодам тиристоров 1 и 2, а ее средняя точка соеданена с отрицательной входной клеммой 9 Катоды диодов 6 и 7 соединены через ключевой транзистор 10 с положительной входной клеммой 4. Ко вторичной обмотке трансформатора 8 подключены последовательно соеданенные выпрямитель И, регулирующий элемент 12, сглаживающий фильтр 13, выход которого подключен к выходным клеммам. Задающий генератор 14 соединен первым выхо дом с управляющими электродами тиристоров 1 и 2 и вторым выходом со вторым входом широтно-импульсного модулятора 15. Выход модулятора 15 подключен к управляющему входу регулирующего злемента 12 и входу фазоинвертора 16. Выход фазоинвертора 16 льдключен к бязк ключевого транзистора ip. Преобразователь работает следующим обра - зОЙ.- --.-- Ч- -.-... с задающего генератора 14 на угфааяяющи электроды тиристоров 1 и 2 поступают поочередно импульсы Ei4 (фиг. 2). Такие же импульсы поступают на второй вход щиротноимпульсного модулятора 15, формируя; на его выходе импульсы управления Е|2 регулирующим злемеитом 12. Импульсы с широтно-импульсного модулятора 15 поступают на вход фазоинвертора 16, на вьхходе которото образуются импульсы управления ЕЮ ключевым транзистором 10. Таким образом открытое состояние ключевого транзистора 10 соответствует закрытому состоянию регулирующего элемента 12 (фиг. 2, ЕЮ, EU), Стабилизация выходного напряжения осуществляется путем изменения дпительностн импульсов на выходе щиротно-импульсного модулятора, которая уменьшается с увеличением напряжения источника питания и с уменьщением тока нагрузки (фиг. 2 а,б). Одновременно с- увеличением открытого состояния регулирующего элемента , 12 уменьщается длительность открытого состояния ключевого транзистора Ю. При минимальном значении входного иагряжения и максимальной нагрузке ключевой транзистор 10 находится в закрытом состоянии в течение всего полупериода работы преобразователя и силовая часть преобразователя имеет энергетические характеристики инверторов без обратных диодов, т. е. вся избыточная энергия коммутирующего конденсатора поступает в Нагрузку. При уменьщении нагрузки до холостого хода ключевой транзистор 10 находится в открытом состоянш в течение больщей части полупериода работы преобразова.теля и силовая часть преобразователя видоизменяется в инвертор с обратными диодами. Таким образом на время отключеш1я нагрузки происходит включение обратных диодов ключевым тиристором 10, а форма напряжения вторичной обмотки трансформатора 8 плавно видоизменяется от формы напряжения инвертора без обратных диодов к форме напряження инвертора с обратнымн диодами (Eg фиг. 2 а,б). Коммутация тиристоров 1 и 2 прсжсходйт в моменты времени, когда нагрузка отключена регулирующим элементом 12, т. е. величина коммутирующей емкости определяется только временем выключения тиристоров и практически не зависит от нагрузки. Поэтому Нагрузочная способность предложенного преобразователя гораздо выще, чем известного при той же величине емкости коммутирующего конденсатора. ,. .: ; „ .; :- . .... .: Уменьщение емкости коммутирующего конденсатора и отключение обратных диодов на время включения нагрузки обеспечивает уменьщенйе реактивного тока, пот ребляёмого от ио точ1шка питания и, следовательно, повышает ВД- ,..: - : Экспериментально установлено, что по сравнению с аналогами КПД преобразователя увеличивается на 10-20% с уменьшением нагрузки, а нагрузочная способность преобразователя. увеличивается в два раза при той же величине емкости коммутирующего конденсатора. Формула изобретения Стабилизированный преобразователь напряжения постоянного тока, содержащий силовую

576

часть, вьтолненную на тиристорах, аиоды которых через дроссель соединены, с положительной входной клеммой, а катоды подключены к коммутирукицему конденсатору, анодам обратных диодов и к крайним выводам первичной обмотки силового трансформатора, имекяцей q)eднюю точку, соединенную с отрицательной входной клеммой, выпрямитель, вход которого подключен к выводам вторичной обмотки силового трансформатора, сглаживающий

фильтр, выход которого пооключеи к выходным клеммам, задающий генератор, первый выход которого соединен с управляющими электродами .1 тиристоров, и широтио-импульскый модулятор, первый вход которого подключей к выходиым клеммам, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и нагрузочной способности, катоды обратных диодов соединены с положительной

входной клеммой через ключевой транзистор, база которого через фазоинвертор подключена к выходу широтно-импульсного модулятора, вtopoй вход которого соелшен со вторым выходом задающего генератора, регулирующий элемент включен между выходом выпрямителя и входом сглаживакш(его фильтра, а управляющий вход регулирующего элемента соединен с выходом щиротно-импульснсяо модулятора.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. 222-227.

WflVe.Jfd)

ппд

A/twwt

ГН/1мом.