Преобразователь постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А(191 (111 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский ордена Ленинаи ордена Октябрьской Революции энергетический институт(54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГОНАПРЯЖЕНИЯ, содержащий основной силовой управляемый ключ, первый электрод выходной цепи которого связан спервым входным з ажимом у строй ствачерез выходные выводы дл я подключения нагрузки, а второй соединен свторым входным зажимом, конденсатоШ Н 02 М 3/3351 Н 02 М 7/537 рно-диодную цепь, включенную параллельно выходной цепи основного силового управляемого ключа и выполненную в виде соединенных последовательно конденсатора и диода, подключенного к второму входному зажиму, магнитный реактор, первая. обмотка которого через рекуперационный диод подключена к приемнику энергии, дополнительный силовой управляежй ключ, первый электрод которого, общий для его входной и выходной цепей, подключен к средлей точке конденсаторно-, диодной цепи, а между его управляющим электродом и вторым входным зажимом устройства включена токоограни 1 й чивающая цепь, о т л и ч а ю щ и й -Ж с я тем, что, с целью повышения КПД устройства, в него введена вторая обмотка магнитного реактора, которая,рвавыходную цепь доп олнительн ого веее силового управляемого ключа,подключе н а параллель но кон ден сат ору .Изобретение относится к электротехнике и может найти применение всиловой полупроводниковой преобразовательной технике.Известно коммутационное устройство, содержащее силовой управляемый 5ключ, последовательно с выходнойцепью которого включена нагрузкаиндуктивного характера, подключеннаяк первому входному зажиму устройства, а параллельно выходной цепивключена конденсаторно-диодная цепьв виде соединенных последовательноконденсатора и диода, причем диодподключен к второму входному зажиму.и шунтирован резистором 1),Недостатком известного устройства являются потери энергии в резисторе и силовом управляемом ключеиз-за протекания через них тока раэ.ряда демпфирующего конденсатора.Наиболее близ ким к предлагаемомуявляется преобразователь постоянного напряжения, содержащий основной силовой управляемый ключ, первыйэле к трод выходной цепи которого с вязан с первым входным эажимом устройства через выходные выводы для подключения нагрузки, а второй электродсоединен с вторым входным зажимом,конденсаторно-диодную цепь, включенную параллельно выходной цепи основного силового управляемого ключа ивыполненную в виде соединенных последовательно конденсатора и диода, подключенного к второму входному зажиму, магнитный реактор, первая обмотка которого через рекуперационныйдиод подключена к приемнику энергии,дополнительный силовой управляемый,ключ, первый электрод которого, общий для его входной и выходной цепей, 40подключен к средней точке конденсаторно-диодной цепи, а между егоуправляющим электродом и вторым входным зажимом устройства включена токоограничивающая цепь 2 3.45Недостатком данного устройстваявл яются дополнительные потери энергии в основном силовом управляемомключе иэ-эа протекания через неготока разряда демп фирующего конденсаттора,Цель изобретения - повыщение КПДу строй ст ва,Поставленная цель достигается .тем что в преобразователь постоян 55ного напряжения, содержащий основной силовой управляемый ключ, первый электрод выходной цепи которогосвязан с первым входным зажимом устройства через выходные вывода дляподключения нагрузки, а второй элект род соединен с вторым входным зажимом, конденсаторно-диодную цепь,включенную параллельно выходной цепи основного силового управляемогоключа и выполненную в виде соединен ных последовательно конденсатораи диода, подключенного к второмувходному зажиму, магнитный реактор,первая обмотка которого через рекуперационный диод подключена к приемнику энергии, дополнительный силовойуправляемый ключ, первый электродкоторого, общий для его входной ивыходной цепей, подключен к среднейточке конденсаторно-диодной цепи,а между его управляющим электродоми вторым входным зажимом устройствавключена токоограничивающая цепь,введена вторая обмотка магнитногореактора, которая через выходнуюцепь дополнительного силового управляемого ключа подключена параллельно конде нсатору .На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.В преобразователе к первому и второму входным зажимам 1 и 2 подключенистбчни к питания. Нагруз ка 3 инду ктивного характера включена междупервым входным зажимом 1 и первымэлектродом выходной цепи основногосилового управляемого ключа 4, авторой электрод его выходной цеписоединен с вторым вхоцным зажимом 2устрой ства. Выходная цепь основногосилового управляемого ключа 4 шунтирована конден саторно-диоднойцепью, выполненной в виде соединенных последовательно конденсатора 5и диода б, причем электрод последнеГо соединен с вторым входным зажимом 2.Вторая обмотка 7 магнитного реактора 8 через выходную цепь дополнительного силового управляемого ключа 9 подключена параллельно конденсатору 5, причем электрод дополнительного ключа 9, являющийся общимдля его входной и выходной цепей,соединен с средней точкой конденсаторно-диодной цепи 5 - б.Через рекуперационный диод 10 первая обмотка 11 магнитного реактора 8 подключена параллельно конденсатору 12 входного фильтра (приемник энергии), включенному междувходными зажимами 1 и 2,Между управляющиМ электродом дополнительного силового управляемогоключа 9 и вторым входным зажимом 2устройства включена токоограничивающая цепь 13, выполненная в виде резистора.Предлагаемое устройство работаетследующм образом.Перед очередным отпиранием основного силового управляемого ключа 4конденсатор 5 заряжен до напряженияпитания,При отпирании основного силового управляемого ключа 4 одновременноотпирается дополнительный силовойуправляемый ключ 9, так как через1072209 5 10 15 20 25 30 Составитель А.СелезневРедактор М.Янович Техред С,Ригунова КорректорИЭрдейи Заказ 141/49 Тиражбб 7. Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб д, 4/5Ф щ Ф Е Е 4Филиал ППППатент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 его входную цепь протекает ток разряда конденсатора 5, ограничиваемый резистором 13, Конденсатор 5 при этом начинает разряжаться током по контуру: конденсатор 5 - вторая обмотка 7 магнитного реактора 8 - дополнительный силовой управляемый ключ 9 - конденсатор 5 .Таким образом, ток разряда конденсатора 5 практически йолностью замыкается вне выходной цепи основного силового управляемого ключа 4, а через его выходную цепь протекает лишь ток управления дополнительного силового управляемого ключа 9. Этот ток, ограничиваемый резистором 13, незначителен, если ключ 9 выполнен по схеме составного транзистора или в качестве ключа 9 использован полевой транзистор.Ло мере разряда конденсатора 5 его энергия переходит в магнитный реактор 8, ток через обмотку 7 которого возрастает. Одновременно с этим уменьшается ток входной цепи допол,нительного силового управляемого ключа 9. Когда конденсатор 5 разрядится полностью, ток входной цепи снизится до нуля, и дополнительный силовой управляемый ключ 9 перейдет в з ап ертое состояние. При этом на обмотках магнитного реактора 8 изменяется полярность напряжения, рекуперационный диод 10 переходит в проводящее состояние (до этого он был блокирован напряжением на кон - денсаторе фильтра 12 и напряжением на обмотке 11), и энергия, переданная в магнитный реактор 8 от конденсатора 5, перекачивается в конденсатор 12 входного фильтра, т.е. возвращается в источник питания.Если рекупврационную обмотку 11 через рекуперационный диод 10 подключить параллельно активной части нагрузки 3, то энергия конденсатора 5 будет передана в нагрузку 3. Однако при этом возрастает время вывода энергии из магнитного реактора 8, что не всегда является приемлеьим.При запирании основного силового управляемого ключа 4 действием внешнего сигнала конденсатор 5, разряженный вследствие описанного выше про-цесса, начинает заряжаться током индуктивной нагрузки 3. При этом напряжение между электродами выходной цепи основного силового управляемого ключа 4. нарастает плавно (эамед" ленно), что обусловливает улучшение коммутационного процесса запирания и, как следствие, повышение КПД и надежности устройства.Процесс эапирания дополнительного силового управляемого ключа 9 может быть улучшен, если в устройст- во ввести дополнительные обмотку магнитного реактора, резистор и диод, образующие последовательную цепь импульсного запирания, выводы которой должны быть подключены к входной цепи дополнительного силового управл яемого ключа 9, Когда через обмотку 7 происходит разряд конденсатора 5, дополнительный диод блокирован напряжением на дополнительной обмотке магнитного реактора,. и цепь импульсного запирания разорвана. Когда начинается снижение тока выходной цепи дополнительного силового управляемого ключа 9, полярность напряжения на обмотках магнитного реактора изменяется на обратную, и во входной цепи дополнительного силового управляемого ключа 9 появится запирающее смещение, форсирующее процесс его выключения. Для обеспечения снижения суммарных коммутационных потерь в силовыхуправляемых ключах 4 и 9 индуктивность обмотки 7 магнитного реакто ра 8 должна выбираться так, чтобыамплитуда тока разряда конденсатора 5 была бы существенно меньше, чемвеличина тока в основном силовомуправляемом ключе 4.40 Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет повыситьКПД и улучшить использование основного силового управляемого ключа потоку вследствие того, что основнаядоля тока разряда демпфирующегоконденсатора 5 запекается по контуру, в который не включена выходйаяцепь основцого силового управляемогоключа. Кроме того, в устройстве может быть осуществлена передача энергии иэ конденсатора в нагрузку,даже не связанную гальванически систочником питания, что дает допалнительную возможность для повышения 55