Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК H02M3/315 

(5) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

I

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого уровня, например, во вторичных источниках питания.

Известны преобразователи постоянного напряжения в постоянное, содержащие последовательный резонансный инвертор на тиристорах, выпрямитель, включенный на выходе трансформатора инвертора, транзисторный коммутатор и емкостный сглаживающий фильтр

тор I 1.

Недостатками данных преобразователей является низкая функционал.ьна|;п) надежность, обусловленная невозможностью работы на холостом ходу, и срывами инвертирования в переходных режимах.

Известны преобразователи, в которых выпрямитель выполнен на полностью управляемых вентилях, а транзисторный коммутатор подключен по переменному току к отпайкам вторичной обмотки силового трансформатора 2.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий входной LC-фильтр, последова- тельйый тиристорный резонансный инвертор, выходной выпрямитель и обратный выпрямитель, присоединенный по переменному току к дополнительной обмотке трансформатора инвертора, а по постоянному току - к входным выводам инвертора L3J.

Недостатком данного преобразователя является пониженный КПД, так как обратный выпрямитель, о.беспечивающий работу преобразователя в режиме холостого хода и в переходных режимах, работает также и в режиме номинальной нагрузки. Ток, протекающий через обратный выпрямитель, увеличивает загрузку элементов инвер39тора, вызывает дополнительные потери мощности в них, что снижает КПД преобразователя. Цель изобретения - повышение КПД преобразователя, путем.уменьшения загрузки обратного выпрямителя в номинальном режиме. Доставленная цель достигается тем Мто преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий входной LC-фильтр, последовательный тиристорный резонансный инвертор с выходным трансформатором, выходной выпрямитель, транзисторный комму татор с вспомогательным коммутирую щим конденсатором, обратный выпрямитель, вход которого подключен к вспо могательной обмотке выходного трансформатора, а выход связан с входными выводами инвертора, и блок управлеиия, снабжен датчиком тока и ши ротно-импульсным модулятором, выход обратного выпрямителя связан с - входными выводами инвертора через введенный транзисторный ключ с шунтирующей его последовательной RC-цепоч кой, причем датчик тока включен в вы ходную цепь инвертора, выход его подключен к входу широтно-импульсног модулятора, а выход последнего связа с входом транзисторного ключа. Для повышения надежности обратный выпрямитель.выполнен управляемым,причем управление им может отключаться по сигналу датчика срыва коммутации. По входу преобразователь может быть отделен от цепи питания дополнительным ключом, запираемым по сигналу этого датчика. Кроме того, в него введены дополнительный транзисторный ключ и обратный диод, причем дополнительный ключ включен последователь но, а обратный диод - параллельно вх ду LC-фильтра. На чертеже приведена схема преобразователя. Преобразователь состоит из инвертора на тиристорах 1-, управляющие электроды которых связаны с блоком 5управления инвертором. На выходе инвертора включена первичная обмотка 6силового трансформатора 7, последо вательно с которой включен коммутирующий конденсатор 8. В цепи постоянного тока инвертора имеется дроссель 9. Силовой трансформатор 7 имее вторичную обмотку 10, к которой подключен выходной выпрямитель 11, вто4ричную обмотку 12, подключенную через транзисторный коммутатор 13 к вспомогательному коммутирующему конденсатору 1, и обмотку 15 рекуперации, подключенную к обратному выпрямителю на тиристорах1б и 17 и диодах 18 и 19. По постоянному току выпрямитель подключен к входу инвертора через транзисторный ключ 20, зашунтированный цепочкой из конденсатора 21 и резистора 22. Входной фильтр состоит из дросселя 23 и конденсатора 2.Вход фильтра зашунтирован обратным диодом 25 и подключен к входным выводам через дополнительный транзисторный ключ 26. В цепь конденсатора 8 включен датчик 27 тока, например, трансформатор тока, выход которого подключен к входу широтно-импульсного модулятора 28. Выход модулятора через формирователь 29 связан с входом транзисторного ключа 20. К управляющим электродам тиристоров 1б и 17 подключены формирователи 30 и 31 импульсов, выполненные со входами запрет. На управляющие входы поступают сигналы из блока 5 управления, на запрещающие - сигнал с выхода датчика 32 срыва коммутации. Сигнал датчика 32 через формирователь 33 поступает На вход ключа 26. Преобразователь работает на нагрузку 3, зашунтированную конденсатором фильтра 35. Датчик 32 срыва коммутации состоит из датчиков 36 - 39 состояния тиристоров l-t, логических элементов И 0 и 41, одновибратора А2 и двух элементов ИЛИ 43 и kk. Ко входам элемента 40 подключены выходы датчиков Зб и 37, а к входам элемента 41 выходы датчиков 38 и 39. При работе преобразователя в нормальном режиме сигнал на выходе датчика 32 отсутствует, транзистор 26 открыт, а на управляющие электроды тиристоров 16 и 17 поступают отпирающие сигналы. Выходной ток инвертора разветвляется, на две составляющие - ток выпрямителя 11 и ток обратного выпрямителя. Длительность импульса управления транзистора 20 про- . порциональна среднему за полупериод току конденсатора 8, т.е. амплитуде напряжения на нем. Модулятор 28 поддерживает этот ток на заданном уровне путем изменения длительности управляющего импульса, подаваемого на транзистор 20, тем самым обеспечивая стабилизацию амплитуды напряжения на

конденсаторе 8, С увеличением тока нагрузки длительность управляющего импульса уменьшается вплоть до нуля, после чего амплитуда напряжения на конденсаторе 8 растет с ростом тока. Таким образом, в основном диапазоне изменения тока нагрузки обратный выпрямитель не работает.

При срыве коммутации, например, при одновременном отпирании тиристоров 1 и 3, датчик 32 выдает сигнал, запирающий транзистор 26 и запрещающий подачу управляющих сигналов на тиристоры 1-4 и 1б и 17.Тиристоры 16 и 17 запираются, конденсатор 24 колебательно перезаряжается через тиристоры 1-3 и они запираются , Конденсатор 24 далее перезаряжается током дросселя 23 через диод 25. После прекращения тока через тиристоры 1-3 с некоторой задерж кой сигнал датчика 32 исчезает, и восстанавливается нормальный режим работы преобразователя.

Использование транзисторного ключа, управляемого модулятором, позволяет повысить КПД преобразователя за счет уменьшения тока обратного выпря мителя. Применение управляемого обратного выпрямителя, управляемого датчиком срыва коммутации, позволяет повысить его надежность.

Формула изобретения

285616

тора, а выход связан с входными выводами инвертора, и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения загрузки обратного выпрямителя в номинальном режиме, он снабжен датчиком тока и широтно-импульсным модулятором, выход обратного чыпрямителя связан с входными выводами инвертора через введенный транзисторный ключ с шунтирующей его последовательной RC-цепочкой, причем датчик тока включен в выходную цепь инвертора,выход его подключен к входу широтно-им15 пульсного модулятора, а выход последнего связан с входом транзисторного ключа.

25 причем входы управляющего сигнала подключены к соответствующим выходам блока управления инвертора, а входы запрета - к выходу датчика срыва коммутации.

30 3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в него введены дополнительный транзисторньгй ключ и обратный диод, причем дополнительный ключ включен последовательно, а обратный диод - парал35лельно входу LC-фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

40 № 547941, кл. Н 02 М 3/315, 1975. I 2. Авторское свидетельство СССР № 2680045/24-07, кл.Н 02 М 3/315, 1978.

45

С. 31.