1
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания, преобразующего переменное напряжение в постоянное повьпиенного уровня.
Известен регулируемый источник повышенного постоянного напряжения, содержащий вентильный мост и подключенную к его выводам постоянного тока цепочку из последовательно соединенных конденсаторов, общей точкой подключенных через выключатель ко входному выводу т J.
Известен также стабилизатор выпрямленного напряжения содержащий вентильный мост, сглаживающий дроссель , фильтровой конденсатор, причем сглаживающий дроссель выполнен с отводом и подключен к управляющему тиристору, позволяющему регулировать выходное напряже+ние L2J.
Недостатками известных устройств являются низкие энергетические характеристики, так как энергия от источника переменного напряжения потребляется в течение части полупериода питающей сети, когда входное напряжение выше напряжения на конденсаторе фильтра. Ток заряда ограничен лишь внутренним сопротивлением источника и сопротивлением вентилей. Малое время протекания тока, его большая амплитуда приводят к низкому
to значению коэффициента искажения тока и уменьшению коэффициента мощности устройства в целом.
Наиболее близким к изобретению (является преобразователь переменного напряжения в повышенное постоянное, „содержащий разнополярно подключенные к одному из входных выводов вентили, другими концами соединенные с двухобмоточным дросселем, свободные
20 выводы которого подключены к цепочке из последовательно соединенных конденсаторов, общей точкой связанных с другим входным выводом з Недостаток этого преобразователА относительно низкий коэффициент мощности и высокий уровень амплитуды пульсаций выходного напряжения, что влияет на качество энергетических характеристик устройства.
Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик.
Эта цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в повышенное постоянное, содержащем основной выпрямитель, двух - обмоточный дроссель, концы которого соединены с цепочкой из последовательно соединенных конденсаторов, общей точкой подключенных к одному из входных выводов, двухобмоточный дроссель выполнен с отводами от обеих обмоток, подключенными к выводам постоянного тока основного выпрямителя, и введен дополнительный выпрямитель, выводы постоянного тока которого подключены к свободным концам двухобмоточного дросселя, а между общей точкой соединения конденсаторов и входным выводом включен ключевой элемент.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы(с(Д-8)напряжений и токов, потребляемых из сети и на дросселе.
Преобразователь содержит основной выпрямитель, выполненный на вентилях 1 - k, дополнительный выпрямитель на вентилях 5-8, двухобмоточный дроссель 9 выполненный t отводами, подключенными к выводам постоянного тока основного выпрямителя. Выводы постоянного дополнительного выпрямителя соединены с концами двухобмоточного дросселя 9, свободные концы которого подключены к цепочке из последовательного соединенных конденсаторов 10 и 11, общей точкой подключенных через ключевой элемент 12 ко в: одному выводу. Нагрузка 13 подсоединяется к выводам конденсаторов 10 и 11.
На фиг. 2 представлены следующие диаграммы: а) напряжения на дросселе и токов в его обмотках при разомкнутом ключе 12; б) напряжения на дросселе и токов в его обмотках при замкнутом ключе 12; в), сетевое напряжение и потребляемый из сети ток.
Устройство работает следующим образом.
Если ключевой элемент 12 разомкнут, то выпрямленный i, ток замыкается
через последовательно соединенные обмотки дросселя W и W. В соответствии с фиг. 1, витки одной обмотки двухобмоточного дросселя Э, W2- витки другой обмотки двухобмоточного дросселя 9.W| , W. W2.+ Wj и W. - части витков соответствующей обмотки от вывода постоянного тока дополнительного выпрямителя от отвода;
W. и W - части витков от отвода ао места подключения к выводам конденсатора.
Когда входное напряжение больше напряжения нагрузки,в двухобмоточном дросселе происходит накопление энергии, ток протекает через витки обмоток W, W конденсаторы 10 и М с нагрузкой 13 и вентили дополнительного моста (на диаграммах фиг.2 а
временные интервалы t, t .. и т.д.). При этом вентили 5-8 основного моста закрыты обратным напряжением, приложенным с обмоток V/xf , W-z. ,
Когда входное напряжение меньше
напряжения нагрузки, двухобмоточный дроссель отдает энергию, выпрямленный ток протекает через все витки обмоток W , . и вентили основного моста 5 3 (интервалы ta. 4 г 7
на фиг. 2 а). При этом к вентилям дополнительного выпрямителя приложено обратное напряжение и они заперты. Непосредственно в момент равенства входного и нагрузочного напряжений (t , t t, tg.) происходит коммутация тока из одних витков обмоток в другие с одновременным скачкообразным изменением его амплитуды. Так в моменты t, , потребляемый от сети и поступающий в конденсаторы и нагрузку, скачком возрастает, а соответственно в моменты t2, tg- - уменьшаемся. Скачкообразное изменение тока обусловлено тем,
что при переводе его из одних витков в другие в силу неизменности энергии дросселя до и после моментов коммутации выполняется равенство
C-w
.
где W , fu - число витков части
обмотки дросселя и ток, протекающий по ним; , - соответственно число витков всей обмотки дросселя и ее ток. Если двунаправленный ключ замкну то на каждом из полупериодов подзаряжается один из конденсаторов и то поочередно протекает по обмотке W или Wj.Так, при положительной полуволне входного напряжения на интервале tg- tf (фиг. 2 б) ток сети протекает через вентиль 5, обмотку Wf Wij, + W , конденсатор 10 и клю 12. На интервале 2. вентиль 5 закрыт, а заряд конденсатора 10 про изводится током. протекающим через вентиль 1 и обмотку W. На интервал t ток сети вновь замыкается через диод 5 и обмотку .При отрицательной полуволне входного напряжения заряжается конденсатор П током, протекающим на интервалах t, tj-- tfe через вентиль 7 и обмотку W,, V/JL а на интервале t,- tf- через вентиль 3 и обмотку W( Потребляемый из сети ток как при разомкнутом, так и при замкнутом ключе 12 имеет ступенчатую форму (фиг. 2 в) с уменьшенным содержани высших гармонических составляющих, причем первая гармоника тока совпад ет по фазе с питающим напряжением. Коэффициент мощности преобразовател зависит от соотношения витков W W+ W и при п 2 - 3 достигает значения 0,98- Величина выходного напряжения также зависит от- п. При разомкнутом ключе 12 в указанном диапазоне изменения п выходное напряжение составляет 0,72 - 0,77 от амплитуды питающего, а при замкнутом ключе увеличивается в 2 раза. Если в качестве ключа 12 использовать сикмстор с системой фазового управления, то, изменяя фазу его включения, можно в 2 раза регулировать выходное напряжение. Использование двухобмоточного дросселя и дополнительного выпрями36теля позволяет улучшить энергетические характеристики преобразователя. Так, в известном устройстве коэффициент мощности не превышает 0,9- В обычной однофазной мостовой схеме выпрямителя с индуктивной реакцией фильтра коэффициента мощности также составляет величину 0,9Отмеченное достоинство позволяет эффективно применять преобразователь для получения повышенного выпрямленного напряжения При средних и больших мощностях нагрузки. При этом по сравнению с классической схемой источника с согласующим трансформатором достигается значительное уменьшение массы и габаритов устройства. Формула изобретения Преобразователь переменного напряжения в повышенное постоянное, содержащий основной выпрямитель,двухобмоточный дроссель, концы которого соединены с цепочкой из последовательно соединенных конденсаторов, общей точкой подключенных к одному из входных выводов, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, двухобмоточный дроссель выполнен с отводами От обеих обмоток, подключенными к выводам постоянного тока основного выпрямителя, и введен дополнительный выпрямитель, выводы постоянного тока которого подклйчены к свободным концам двухобмоточного дросселя, а между общей точкой соединения конденсаторов и входным выводом включен ключевой элемент. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 10368,кл. G 05 F 1/24, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР , кл. Н 02 М 1/12, 1977. 3.Патент США № 3177 21, кл. 321-15, 1965.
7
Jl
Wf
7
