Регулируемый преобразователь постоянного напряжения

,8013 М 3/335 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Ь ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и м. б. использовано в системах вторичного электропитания. Цель - повышение надежности путем повышения точности симметрирования входного напряжения на инверторных ячейках. Устр-во содержит две инверторные ячеики 1, 2, соединенные по входу последовательно, а по выходу - параллельно. Управление инверторными ячейками 1, 2 осуществляется с помощью широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 7. Два трехвходовых сумматора 12,3 подключены через коммутатор 14 к управляющему входу ШИМ 7. При максимальном управляющем сигнале силовые ключи 8, 9 работают в противофазе, а в нагрузке формируется максимальное напряжение. При этом, когжа открыт силовой ключ 9, происходят намагничивание сердечника трансформатора 24, разряд конденсатора 3, заряд конденсатора 4 и принудительное размагничивание сердечника трансформатора 25. При равномерном делении напряжения между ячейками на выходе делителя будет нулевой потенциал и система симметрирования не будет влиять на процесс преобразования. 2 ил.13962 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования уровня и стабилизации напряжения.Цель изобретения - повышение надежности преобразователя путем повышения точности симметрирования напряжения на инверторных ячейках.На фиг. 1 приведена электрическая схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - пример выполнения нреобразователя по полумостовой схеме.Регулируемый преобразователь напряжения (фиг. 1) содержит две инверторные ячейки 1 и 2 с фильтром в каждой (конденсаторы 3 и 4) и последовательно подключенные к питающей сети через входной выпрямитель 5, задающий генератор 6 и ши. ротно-импульсный модулятор (ШИМ) 7, который соединен с управляющими входами силовых ключей 8 и 9 ячеек 1 и 2, Делитель входного напряжения на два выполнен на резисторах 10 и 11 и подключен к выходу выпрямителя 5. Два трех- ходовых сумматора 12 и 13 подключены через коммутатор 14 к управляющему входу ШИМ 7. Точка соединения резисторов 10 и 11 подключена к инвертирующему входу сумматора 13 и неинвертирующему входу сумматора 12. Неинвертирующие входы сумматоров 12 и 13 объединены и образуют управляющий вход 15 преобразователя, а другие одноименные входы предназначены для подключения цепей обратных связей. Управляющие входы ключей коммутатора 14 подключены к выходам задаюшего генератора 6, Точка соединения инверторных ячеек 1 и 2 по первичной и вторичной цепям соединена со средней точкой цепи питания сумматоров 12 и 13.ШИМ 7 содержит генератор 16 пилообразного напряжения (ГПН), подключенный входом к задающему генератору 6, а выходом -- к входу компаратора 17, к другому входу которого подключен выход коммутатора 14. Выход компаратора 17 соединен с двумя логическими элементами И 18 и 19, вторые входы которых подключены соответственно к прямому .и инверсному выходам генератора 6, а выходы предназначены для подключения к управляющим входам силовых ключей 8 и 9 ячеек 1 и 2. Коммутатор 14 содержит два ключа 20 и 21, которые поочередно подключают выход одного (12) или другого (13) сумматора к входу компаратора 17 ШИМ 7. Каждая инверторная ячейка содержит транзисторный ключ 8 (9), рекуперационный диод 22 (23), конденсатор 3 (4) и силовой высокочастотный трансформатор 24 (25), средняя точка первичной обмотки 26 (27) которого подключена к общей шине, адин вывод этой обмотки через транзисторный ключ 8 (9) соединен с положительным (отрицательным) выводом выпрямителя 5, а второй вывод 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 162этой обмотки соединен с этим же выводом выпрямителя 5 через конденсатор 3 (4). Средняя точка обмоток 26 и 27 и общая точка последовательно соединенных вторичных обмоток 28 и 29 образуют общую шину. Вторичные обмотки 28 и 29 через выпрямитель на диодах 30 - 32 фильтр 33 подключены к нагрузке 34.В устройстве по фиг. 2 противотактный выход преобразователя организован двумя обмотками 28 и 29 двухтактного трансформатора 24.Регулируемый преобразователь напряжения (фиг. 1) работает следующим образом.При подключении выпрямителя 5 к сети переменного тока на его выходе появляется постоянное напряжение, которое через части первичных обмоток трансформаторов 24 и 25 инверторных ячееки 2 заряжает конденсаторы 3 и 4, устанавливая магнитное состояние сердечников трансформаторов в область отрицательных значений индукции. За счет этого уменьшаются броски тока через выпрямитель и конденсатор. При наличии симметричного напряжения на ячейках 1 и 2 и конденсаторах 3 и 4 после пуска задающего генератора 6 и максимального управляюшего напряжения на входе 15 на выходах сумматоров 12 и 13 устанавливаются максимальные уровни напряжений. Задающий генератор 6 поочередно открывает ключи 20 и 21 коммутатора 14, поочередно подключая компаратор 17 ШИМ то к одному, то к другому сумматору. В компараторе 17 напряжение сумматоров 12 и 13 сравнивают с пилообразным, которое формирует ГПН 16, и модулированные по длительности импульсы подают на логические элементы И 18 и 19, которые за счет сигнала с генератора 6 распределяют управляющие импульсы на ключи 8 и 9 ячеек 1 и 2. При максимальном управляющем сигнале ключи 8 и 9 работают в противофазе, а в нагрузке формируется максимальное напряжение. При этом, когда открыт ключ 8, происходят намагничивание сердечника трансформатора 24, разряд конденсатора 3, заряд конденсатора 4 и принудительное размагничивание сердечника трансформатора 25 за счет протекания тока заряда через часть первичной обмотки трансформатора 25 в обратном направлении. Сердечники трансформаторов перемагничиваются по максимальному циклу. При уменьшении управляющего напряжения на входе 15 осу шествляется уменьшение длительности импульсов управления ключами, при этом происходит обычный процесс регулирования с помощью широтно-импульсной модуляции.Несимметрия напряжения на ячейках может возникнуть по причинам различного времени рассасывания транзисторных ключей ячеек, различных значений емкостей конденсаторов 3 и 4, тока намагни1396216 Формула изобретения ФиаЯ Составитель В.МоинРедактор А. Огар Техред И. Верес Корректор Г. РешетникЗаказ 1976/54 Тираж 665 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4,5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3чивания трансформаторов, падения напряжений на ключах и диодах ячеек, а также при наличии быстроизменяющегося управления по входу 15.Предположим, что напряжение на ячейке 1 больше, а на ячейке 2 меньше половины напряжения источника питания, тогда по отношению к общей точке на выходе делителя напряжения на резисторах 10 и 11 возникает положительный потенциал, который суммируют с управляющим напряжени О ем источника в сумматоре2 и вычитают в сумматоре 13. Таким образом, когда открыт ключ 20, на компаратор 17 поступает большой уровень, а когда открыт ключ 21 - меньший, следовательно длительность импульсов на выходе компаратора в один полупериод больше, а в другой - меньше. Большая длительность управляющего импульса поступает на ключ 8, а меньшая - на ключ 9 за счет чего от конденсатора 3 потребляется 20 большая мощность, что вызывает перераспределение напряжений на ячейках 1 и 2 до их выравнивания. При равномерном делении напряжения между ячейками на выходе делителя на резисторах 1 О и 11 присутствует нулевой потенциал и система симметрирования не влияет на процесс преобразования и регулирования. При увеличении напряжения на ячейке 2 и уменьшении на ячейке 1 на выходе делителя напряжения возникает отрицательный потенциал, что приводит к увеличению напряжения на выходе сумматора 13 и уменьшению на выходе сумматора 12; и, следовательно, большая длительность импульсов поступает на ключ 9, а меньшая - на ключ 8. Коэффициент усиления сумматоров определяют из условия допустимой несимметрии и устойчивой работы системы регулирования.При выполнении преобразователя на основе двухтактной полумостовой схемы (фиг, 2) возможные режимы одностороннего насыщения автоматически исключаются, 4 О так как при насыщении сердечника увеличивается потребляемый ток и, следовательно, уменьшается напряжение на конденсаторе. Система регулирования уменьшает на этот полупериод длительность импульсов. Регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий две инверторные ячейки с силовыми ключами и выходным трансформатором, включенные последовательно по входу и параллельно по выходу, блок управления с внешним управляющим выводом, задающим генератором и широтно импульсным модулятором, противофазные выходы которого соединены с цепями управления силовых ключей инверторных ячеек, и резистивный делитель входного напряжения преобразователя на два, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения точности симметрирования входного напряжения на инверторных ячейках, в блок управления введены два трехвходовых сумматора и два дополнительных управляемых ключа, причем первые разноименные входы трехвходовых сумматоров соединены со средним выводом резистивного делителя входного напряжения преобразователя на два, вторые неинвертирующие входы трехвходовых сумматоров подключены к внешнему управляющему выводу преобразователя, третьи инвертирующие входы трехвходовых сумматоров соединены с выходными выводами преобразователя, выходы трехвходовых сумматоров через дополнительные управляемь 1 е ключи соединены с цепью управления широтно-импульсного модулятора, управляющие входы дополнительных управляемых ключей соединены с соответствующими выходами задающего генератора, а точка соединения инвертирующих ячеек между собой подключена к средней точке цепи питания трехвходовых сумматоров.