Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02M3/335 H02H7/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам питания и может быть использовано в системах питания устройства зёодиты и про тивоаварийной автоматики энергетических объектов. Известны стабилизированные источники питания , содержащие трансформатор, выпрямители, стабилизаторы, усилитель мощности, цепи управления L1J Известны преобразовательные устройства питания с независимым возбуж дением на тиристорах, используемывдля питания устройств защит и противоаварийной автоматики энергетических объектов. Указанные устройства питания содер жат входные фильтры, двухтактные пре образователи напряжения постоянного тока в переменный, выпрямители, сглаживающие фильтры, компенсационные ста билизаторы непрерывного регулирования и пусковую схему 2. Основной недостаток тиристорных устройств питания - срыв инвертирова ния при перегрузках, который сопровождается протеканием больших токов по входной цепи преобразователя, и необходимость оак.пючения таких устройств при помощи автоматических вык лючателей, снабженных защитой от ,сверхтоков. Известен также стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий выходной стабилизатор непрерывного действия, преобразователь постоянного тока, включающий в себя транзисторный инвертор, выпрямитель и сгла- живающий фильтр. Транзисторный инвертор выполнен с промежуточным насыщающимся трансформатором и содержит цеНь пуска, на резисторах и емкости. Однако такое устройство имеет ограниченное применение и не может быть использовано в системах питания устройств защиты и противоаварийной автоматики энергетических объектов. В схеме отсутствует устройство защиты , действующей на отключение устройства питания при возникновении неисправностей на его выходах (перегрузки, короткие вамыкания, снижение и повышение напряжения более допустимого значения) . что неприемлемо для систем питания устройств защиты и противоаварийной автоматики энергетических объектов, так как их эксплуатация может осуществляться вдали от диспетчерского пункта, например,в комплектных распределительных устройствах .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пробразователь напряжения, содержахций инверторную ячейку на силовых транзисторах, подключенных к первичной Ьбмотке выходного силового трансфорг матера ,управляющие электроды которых подсоединены к ненасыщакнцемуся трансформатору, соединенному с одной из обмоток силового трансформатора через регулятор напряжения, пусковой блок из резисторов и конденсатора, блок защиты от перегрузок/ исполнительные контакты которого присоединены к первичной обмотке насыщающегося трансформатора Г37.

Недостаток данного устройства в низких КПД и надежности из-за несовершенства цели запуска инверторной ячейки.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности устройства.

Поставленная цель дос1иг,ается тем, что в пусковой блок введены резистор, динистор и диод, причем силовой переход одного из транзисторов подключен к послеДовател-ьной цепочке состоящей из резистора, зашунтированного последовательной цепью диода и другого резистора, и конденсатора, общая точка которых подключена к одному из силовых электродов динистора через резистор подключенного другим силовым электродом к базе упомянутого транзистора.

В связи с высоким уровнем входного напряжения инвертор выполнен по мостовой или полумостовой схеме. Схема пуска должна обеспечить в момент пуска большой пусковой ток, а затем должна быть отключена.

На чертеже приведена схема стабилизированного преобразователя.

Стабилизированный преобразователь содержит переключатель 1, входной фильтр 2, резисторы 3-9, диод 10, динистор 11, силовые транзисторы 12 и 13, конденсаторы 14 - 16, силовой трансформатор 17, насыщающийся трансформатор 18, регулятор 19 напряжения стабилизаторы постоянного напряжения с выходными фильтрами 20 и 21, устройство 22 защиты от перегрузки и ко ротких замыканий с выходным контактом .

Схема работает следукнцим образом.

При вк 1ючении переключателя 1 входнЪе напряжение подается фильтр 2 на инвертор, который выполнен на полумостовой схеме, состоящей из транзисторов 12 и 13, конденсаторов 15 и 16, силового трансформатора 17 и насыщающегося трансформатора 18 Одновременно входное напряжение подается на схему пуска , состоящую из зарядного резистора 5, конденсатора 14, динистора 11 и разрядного резистора 7. Конденсатор 14 начинает заряжаться через резистор 5 до величины напр;1жения включения динистора. При включении последнего энергия, запасенная в конденсаторе 14, поступает f на базу силового транзистора 12 и открывает его. Поскольку величина зарядного резистора может быть выбрана достаточно большой, то потребление схемы пуска в рабочем режиме инвертоQ ра будет уменыиено.

По открытому транзистору 12 и первичной обмотке трансформатора 17 протекает ток, который наводит ЭДС на вторичньос обмотках. Напряжение со вторичной обмотки через регулятор 19 напряжения поступает нг1 первичную обмотку насьвцаюдегося трансформатора 18, трансформируется и поступает на базы силовых транзисторов 12 и 13, обеспечивая открывающий потенциал для

0 транзистора 12 и закрывакадий для транзистора 13.. При насьвцении трансформатора 18 величина напряжения на базах трансформаторов 12 и 13 становится равной нулю, транзистор 12 закрывается и за счет электромагнитной энергии, запасенной в трансформаторе 18, происходит регенеративный процесс, сопровождаилцийся сменой полярности напряжения на его вторичньгх обмотках.Q При этом открывается транзистор 13 и через силовой трансформатор протекает ток обратной полярности.

Чтобы во время работы конденсатор 14 не заряжался до напряжения пробоя

с динистора, т.е. чтобы обеспечить однократность пуска, введена цепь разряда, состоящая из резистора 4 и диода 10. Когда транзистор 12 закрыт, онденсатор 14 заряжается, а когда транзистор 12 открывается, конденсатор 14 разряжается через диод 10 и резистор 4 до величины напряжения эмиттер-коллектор открытого транзистора 12 плюс падение напряжения на диоде 10, что меньше величины напряжения

5 включения динистора.

Срыв работы инвертора при возникновении неисправностей происходит следующим образом.

При возникновении перегрузки, коQ ротких замыканий, снижении или повышении напряжения на выходе блока питания больше допустимого срабатывает устройство 22 защиты и своим контактом шунтирует первичную обмотку насыщающегося трансформатора 18, что приводит к закрытию транзисторов 12 и 13. После закрытия транзисторов конденса-тор 14 начинает заряжаться до уровня открытия динистора 11. После зго включения током разряда емкости по

0 цепи динистор 11, транзистор 12 открывается, так как в этот момент первичная обмотка насыщающегося трансформатора 18 зашунтирована контактом защиты имеющим выдержку времени яа

5 возврат, то пуска инвертора не П{зоис ходит. Через откралыА транзистор 12 конденсатор 15 полумостовой схемы ра ряжается до ведичины падения напряже ния эмиттер-коллектор открытого тран зистора 12/ а конденсатор 16 заряжае ся до величины входного напряжения. Открытое состояние транзистора 12 поддерживается током через резистор 6, В этом состоянии запуск инвертора невозможен. После ликвидации неисправности необходимо отключить перек лючатель 1, пря этом конденсатор 16 разряжается через резистор 3 и схема инвертора готова к работе. Включением переключателя 1 осуществляется за пуск инвертора. Устройство позволяет повысить надежность эксплуатации защит путем предотвра1цения срабатывгшяя при возникновении неисправности в устройстве питания. Кроме того, предлагаемая схема пуска позволяет снизить потребление электроэнергии. 4хэрмула изобретения Стабилизированньйв преобразователь постоянного напряжения, содержащий инверторную ячейку на силовых транзисторах, подключенных к первичной обмотке выходного силового трансформатора, управляквдие электроды которых подсоединены к ненасыщающемуся транс форматору, соединенному с одной из обмоток силового трансформаторачерез регулятор напряжения, пусковой блок из резисторов и конденсатора, блок згиоиты от перегрузок, исполнительные контакты которого присоединены к первичной обмотке насьвцсыощегося трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в пусковой блок введены резистор, динистор и диод, причем силовой переход однох о из транзисторов подключен к последовательной цепочке, состоящей из резистора, зашунтированного последовательной цепью из диода и другого резистора и конденсатора, общая точка которих Лодключена к одному из силовых электродов динистора, через резистор подключенного другим силовым электродом к базе упомянутого транзистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Источники электропитания на полупроводниковых приборах . Проектирование и расчет. Под ред. С.Д.Додика.и Е.И.Ггшьперина. М., Советское радио, 1969. 2.Роман Э .М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной аппарату1эы. М., Энергия , 1975, с. 141. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2765217/07, ;кл. Н 02 М 7/537, 11.05.79.