Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02M3/335 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к статическим полупроводниковым преобразователям постоянного напряжения в постоянное с промежуточным преобразованием в переменный ток и устройствам.автоматического управления.

Известны преобразователи, постоянного напряжения с широким диапазоном выходной мощности, составленные из ряда одинаковых преобразовательных ячеек малой номинальной мощности, каждая со своим выходным трансформатором, выпрямительными диодами и фильтром Ячейки соединены параллельно по входу и выходу, включены на общую нагрузку и синхронно возбуждаются общим задгиошим генератором. В состав указанных преобразователей входят датчик тока нагрузки и коммутатор, Представляющий собой набор пороговых элементов с ключами, коммутирующими напряжение возбуждения ячеек. Выходное напряжение выпрямителя датчика тока подается на вход коммутатора который включает в работе необходимой число ячеек в зависимости от величины тока нагрузки l, l2, З.

Недостатком таких преобразователей является их низкий КПД. обусловленный тем, что в результате того, что преобразователь составлен из ряда ячеек, КПД выходного трансформатора каждой ячейки будет ниже, чем КПД трансформатора, рассчитанного на полную мощность преобразователя, причем КПД падает с уменьшением номинальной мощн-ОЙ г и ячейки. Это объясняется снижением добротности опти0мального трансформатора при уменьшении его габаритной мощности. Вжсодная мощность задающего генератора должна быть рассчитана на одновременное возбуждение всех ячеек преобразователя, хотя все ячейку включаются лищь в .редких случаях достижения предельной мощности преобразователя. Поэтому средний КПД задающего генератора будет заведомо низким.

0

Наиболее близким к предлагаемому преобразователю .является; преобразователь постоянного напряжения, содержащий п преобразовательных ячеек,соединенных параллельно по входу и выходу и подключенных к выходным трансформаторам с отводом от средней точки вторичной обмотки и выпрямительными диодами, датчик тока

0 нагрузки и управляемый им коммутаор напряжения возбуждения в виде пороговых элементов с ключами И.

Недостаток этого Преобразователя акже низкий КПД.

Цель изобретения - повышение КПД преобразоватеяя,

Этодостигается тем, что отношение мощностей каждой последующей ячейки и соответственной предыдущей больше единицы, например значения выходной мощности ячеек могут быть подчинены закону возрастающей геометрической прогрессии. Поскольку в этом случае габаритная мощность выходного трансформатора каждой последующей ячейки будет соответственно больше, чем предыдущей, то и добротность трансформатора будет выше, Таким образом, при той же общей.модности и суммарной массе трансформаторов его средний КПД возрастает по сравнению с КПД преобразователя, составленного из идентичных: ячеек. Кроме того, для повышения стабильности вьаходного напряжения выходные трансформаторы ячеек выполнены с возрастающим коэффициентом трансформации, причем добавка коэффициента .трансформации каждой ячейки, начиная со второй, пропорциональна номинальной мощности ячейки.

Ячейки могут быть включены последовательно по возбуждению, так что каждая предыдущая ячейка ряда возбуждает последнюю. Это позволяет значительно уменьшить мощность задающего генератора (так как ему необходимо возбуждать только первую ячейку ряда) и тем повысить КПД преобразователя, В некоторых случаях первая ячейка может быть переведена в режим Ссшовозбуждения и сама играть роль задающего генератора.

Датчик тока нагрузки мажет быть выполнен в виде трансформатора тока, первичная обмотка которого имеет отвод o-f средней точки, подключенный к одному из входов общего выходного фильтра преобразователя, два крайних вывода обмотки подключены к соединенным вместе выводам одноименных выпрямительных диодов каждой ячейки йторичная обмотка присоединена к выпрямителю напряжения датчика, а средние точки вторичных обмоток выходных трансформаторов каждой ячейки соединены вместе и подключены к второму входу общего выходного фильтра преобразователя. Этим исключается расход мощности задающего генератора на питание датчика тока нагрузки и также повышается КПД преобразователя.

На чертеже изображена электрическая принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь состоит из задающего генератора 1 и преобразовательных ячеек 2, питаемых от песвичного

источника энергии. Ячейки 2 снабжены выходными трансформаторами 3 и выпрямительными диодами 4, Последовательно в цепь пульсирующего тока нагрузки включен трансформатор тока 5 с выпрямителем 6, Выходное напряжение преобразователя сглаживается фильтром 7, Выход выпрямителя б подключен к коммутаторам 8, состоящему из пороговых элементов 9 с ключами. Уровни срабатывания пороговых элементов пропорциональны выбраным значениям номинальной мощности ячеек,

Возможны два варианта применения преобразователя, В .первом варианте нагрузка в паузах отключена от преобразователя, работает только задающий генератор 1, который поддерживает в заряженном состоянии конденсаторы фильтра 7 (на чертеже цепь заряда конденсаторов не показана) , Во втором варианте нагрузка постоянно подключена и в промежутках между сеансами работы потребляет относительно небольшую дежурную мощность. Эта мощность обеспечивается первой ячейкой, которая может в этом слу.чае работать в режиме самовозбуждения, и тогда задающий генератор 1 и первый пороговый элемент 9 могут быть исключены из преобразователя.

Формула изобретения

1,Преобразователь по.стоянного напряжения, содержащий h преобразовательных ячеек, соединенных паралельно по входу и выходу, подключенных к выходным трансформаторам с отводами от средней точки вторичной обмотки и выпрямительными диодами, датчик тока нагрузки и управляемый им коммутатор напряжения возбуждения в виде пороговых элементов с ключами, о .т л и ч а ю щ и и .с я тем, что, с целью повышения КПД устройства, отношение мощностей каждой последующей ячейки и соответственной предыдущей больше единицы,

2,Преобразователь по п,1, о т личающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения., выходные трансформаторы ячеек выполнены с возрастающим коэффидиентом трансформации, причем добавка коэффициента трансфе мации каждой ячейки, начиная со второй, пропорциональна номинальной мощности ячейки,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Сб. Современные задачи преобразовательной техники , 4,2Киев: ИЭД АН УССР, 1975, с,371-379,

МДНТП им. Ф.Э.Дзержинского, 1976, G.32-36.

4. Сб. ЭТВА 8.-М,: Сов.радио, с.108-114.