Преобразователь с прямоугольной внешней характеристикой

(59 Н ГОСУДАРСПО ДЕЛ ПИСАНИ ВТОРСКОМУ БРЕТЕ ТЕПЬСТВУ фиг.ВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР915186, кл. Н 02 М 3/335, 1981.2. Авторское свидетельство СССР по заявке3552017/24-07, 1983.(54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ, содержащий входной преобразуюший блок, стабилизатор тока, разделенный на М ячеек, и возвратный стабилизатор напряжения, шунтируюший стабилизатор тока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем секционирования блоков, входной преобразующий блок и стабилизатор напряжения разделены на М ячеек, причем вход каждой ячейки стабилизатора тока соединен с выходом соответствующей ячейки входного преобразуюшего блока и с выходом соответствуюшей ячейки стабилизатора напряжения, а выход каждой ячейки стабилизатора тока соединен через первый разделительный диод с выходным выводом преобразователя и через. второй разделительный диод с входом соответствуюшей ячейки стабилизатора напряжения.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высоконадежных системах электропитания и автоматики, например, для имитации источников ограниченной мощности типа солнечных батарей.И звестен п реоб раз овател ь с прямоугольной внешней характеристикой, используемый для имитации солнечных батарей, и содержащий многояцейковый стабилизатор тока, выходы которого шунтированы транзисторными ключами, датчик тока и линейный регулятор напряжения 13Однако данный преобразователь имеет низкие КПД и быстродействие.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь с прямоугольной внешней характеристикой, содержащий входной преобразующий блок, стабилизатор тока, разделенный на У ячеек, возвратный стабилизатор напряжения, шунтирующий стабилизатор тока и выходной коммутатор, управляемый от канала измерения тока нагрузки. Введение возвратного стабилизатора напряжения повышает быстродействие преобразователя 2.Однако наличие коммутатора и канала измерения тока вызывает усложнение известного устройства и снижение его надежности.Цель изобретения - повышение надежности путем секционирования блоков.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе с прямоугольной внешней характеристикой, содержащем входной преобразующий блок, стабилизатор тока, разделенный на У ячеек, и возвратный стабилизатор напряжения, шунтирующий стабилизатор тока, входной преобразующий блок и стабилизатор напряжения разделены на М ячеек, причем вход каждой ячейки стабилизатора тока соединен с выходом соответствующей ячейки входного преобразующего блока и с выходом соответствующей ячейки стабилизатора напряжения, а выход каждой ячейки стабилизатора тока соединен через первый разделительный диод с выходным выводом преобразователя и через второй разделительный диод с входом соответствующей ячейки стабилизатора напряжения.На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг, 2 - его внешняя характеристика.Преобразователь (фиг. 1) содержит входной преобразующий блок 1, разделенный на М ячеек 1.1 -1 Х 1, стабилизатор 2 тока, разделенный на М ячеек 2.1 - Я.Л, выходы каждой из которых через первые разделительные диоды 3.1 - З.М соединены с выходным выводом преобразователя, и возвратный стабилизатор 4 напряжения, также разделенный на М ячеек 4.1 - 4.М. Входы ячеек 2.1 - 2.М соединены соответственно с выходами ячеек 1.1 - 1.У и 4.1 - 4.Ч, а входы ячеек 4.1 - 4.Л/ через вторые разделительные диоды 5.1 - 5 Х - с выходами ячеек 2.1 - 2,Х.Преобразователь работает следующим образом.На выходе ячеек блока 1 формируется напряжение, уровень которого определяется максимальным выходным напряжением преобразователя.Через ячейки 2.1 - 2.1 х 1 стабилизатора тока проходят постоянные стабилизированные токи 1 определенная часть которых через диоды 3.1 - З.Л/ поступает в нагрузку, обобразуя выходной ток 1 вых, а оставшиеся части токов черед диоды 5.1 - 5.У поступают во входные цепи соответствующих секций стабилизатора 4 напряжения, образуя ток регулирования 1.При 1 гах(У 1 ст работой стабилизатора 4 обеспечивается поддержание выходного напряжения преобразователя 1.)алых на постоянном уровне (фиг. 2). В этом режиме, всякое изменение Бв, вызванное нестабильностью входных или нагрузочных режимов преобразователя, кОмпенсируется отработкой стабилизатора 4 путем изменения тока регулирования 1 р.С целью обеспечения высокого КПД преобразрвателя мощность регулирования Рр = = 1 1 А передается силовой частью ста бил изатора 4 в выходные цепи блока 1 напряжения, уменьшая тем самым долю потребляемой от сети мощности, Так как выходное напряжение преобразователя Увы ниже уровня выходных напряжений блока 1, регулирующие органы ячеек стабилизатора 4 напряжений должны обладать вольтоповышающим свойством.Максимально возможное значение выходного тока преобразователя определяется величиной 1 х 11 т . Всякая попытка увеличить 1 х путем уменьшения нагрузочного сопротивления, сопровождается снижением выходного напряжения (фиг. 2). В этом режиме ток регулирования 1 равен нулю. Таким образом, предлагаемым преобразователем осуществляется воспроизведение прямоугольной внешней характеристики, свойственной источникам ограниченной мощности, например солнечным батареям.Введение диодов 5, 1 - 5.Я продиктовано необходимостью отделения выходной цепи преобразователя от входных цепей ячеек стабилизатора 4 напряжения, а именно в режиме короткого замыкания преобразователя эти диоды исключают возможность протекания по нагрузке добавочных токов, обусловленных наличием сглаживающих конденсаторов во входных цепях стабилизатора 4.Разделительные диоды 3.1 - 3.1 х выполняют две функции: позволяют ограничить ток регулирования 1 р каждой секции стабилизатора 4 величиной 1 и позволяют непосредственно параллельно объединять пре1149354 Ф 17 ИЫ,Г фи В. Морес Состав ител ь о Техред И. В Тираж 646 ВНИИ ПИ Государствен н по делам изобрете 113035, Москва, Ж - 35,илиал ППП Патент, г. УКорректор В. ГирняПодписноеета СССРрытийнаб., д. 4/5Проектная, 4 ого комитий иРаушскаяжгород, у образователи (фиг. 1) без дополнительных цепей токовыравнивания.В предлагаемом устройстве повышается быстродействие, т. е. скорость нарастания выходного тока. В известном устройстве быстродействие ограничено частотными свойствами датчика тока и транзисторно-диодного коммутатора.В предлагаемом устройстве увеличение выходного тока, например, при коротком замыкании приводит к резкому снижению 1 О напряжения 11 вых, а это в свою очередь ведет к закрытию (практически мгновенному) диодов 5.1 - 5.Х и скачкообразному уменьшению регулировочного тока 1, Выходной ток соответственно скачкообразно возрастает до своего максимального значения. Скорость нарастания 1 ограничивается при этом только индуктивными параметрами нагрузки.Кроме того, предлагаемый преобразователь более надежен. В известном устройстве отказ одной или нескольких ячеек стабилизаторов тока делает невозможной нормальную работу всего преобразователя, что и обуславливает его низкую надежность.В предложенном преобразователе отказ одной или нескольких ячеек стабилизатора 25 тока ведет лишь к уменьшению нагрузочной способности преобразователя, но не к выходу его из строя в целом. Секционирование стабилизатора 4 напряжения и подключение входа каждой из ячеек только к выходу соответствующей ячейки стабилизатора тока обеспечивают равномерную токовую загрузку силовых элементов стабилизатора 4 и гарантируют, что максимум этой загрузки не превысит величины 1 ст.Секционирование входного преобразующего блока 1 сделано с целью ограничения токов, протекающих по выходной цепи при отказе типа короткое замыкание вход-выход любой из ячеек стабилизатора 2 тока. В предложенном имитаторе ток потребления каждой ячейки 2.1 - 2.Я ограничен максимальным значением выходного тока ячейки блока 1. Ячейки выполняются обычно в виде мостовых или полумостовых транзисторных преобразователей на п ря жени я, и ри этом максимальный выходной ток одной из ячеек 1.1 - 1,Х в Х раз меньше аналогичной величины для максимального тока всего блока 1, поэтому отказ типа короткое замыкание вход-выход любой из ячеек стабилизатора тока лишь увеличивает регулировочный ток 1 р ячеек стабилизатора 4 напряжения без изменения выходных параметров преобразователя. Таким образом, надежность работы предлагаемого преобразователя повышается.