Стабилизированный полупроводниковый конвертор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 и) 5431 О 7 Союз Советских Социалистических РеспубликДЕТЕПЬСТВ ТОР СКОМУ СВ 3(51) М. Кл,- Н 02 М 3/33 вид-ву олнительное к а 5308,07 2) Заявлено 15,07,75 (21 присоединением заяв мит осударствеииык овета Министр(088,8) публиковано 15.01,77, Бю етень Хв 2 еиий о делам изо и открытата опубликования описания 14.02.7 72) Автор изобретения мольник 71) Заявител ена Л ина энергетический институт сковскИзобретение относится к области силовой электротехники, в частности к вторичным источникам питания.Известны стабилизированные полупроводниковые конверторы, содержащие генератор переменного прямоугольного напряжения с трансформатором, импульсный регулятор напряжения с транзисторным коммутирующим узлом и ЕС-фильтром, резисторный датчик тока, соединенный последовательно с дросселем 10 этого фильтра, и широтно-импульсный модулятор, включенный через токоограничивающие элементы между обмотками указанного трансформатора и переходами эмиттер-база транзисторов коммутирующего узла (1). 15Известно также устройство (2), в котором коммутирующий узел содержит двухтактный транзисторный прерыватель, регулирующий поступление энергии от источника питания в цепь нагрузки. 20Недостатком известного конвертора является то, что при подключении источника питания или переключении нагрузки возникает переходный процесс, во время которого мгновен 1 ое значение тока через транзисторы прерыва теля может значительно превысить максимальное для установившегося режима значение такого тока, что в существенной степени снижает надежность конвертора и может привести к выходу его из строя, 30 Для обеспечения защиты транзисторов коммутирующего узла от перегрузок по току в переходных режимах и, следовательно, повышения надежности предлагаемого конвертора он снабжен пороговым формирователем импульсов, вход которого подключен параллельно указанному резпсторному датчику тока, а выходы соединены с управляющими переходами тирпсторов, включенных параллельно широтно-импульсному модулятору.Пороговый формирователь импульсов может быть выполнен в виде порогового элемента и соединенных последовательно с выходом этого элемента резистором, одной пз обмоток указанного трансформатора и первичной обмоткой вспомогательного импульсного трансформатора, причем в качестве входа формирователя использован вход порогового элемента, а в качестве выходов формирователя - вторичные обмотки указанного импульсного трансформатора.На чертеже представлена схема описываемого транзисторного конвертора, где 1 - основной источник питания; 2 - вспомогательный источник питания; 3 - генератор прямоугольного напряжения; 4 - трансформатор генератора прямоугольного напряжения с обмотками 4 4 4,; 5 - коммутирующий узел;6 - импульсный регулятор напряжения; 7 - широтно-импульсный модулятор; 8 - дроссель50 55 60 05 1,С-фильтра; 9 - нагрузка конвертора; 10 - конденсатор 1.С-фильтра; 11 - резисторный датчик тока; 12 - пороговый элемент; 13 - стабилитрон; 14 - транзистор порогового элемента; 15 - выпрямительный мост; 16 - вспомогательный импульсный трансформатор с первичной 16, и вторичными 16, и 16 З обмотками; 1, 18 - тиристоры; 19 - резистор;20 - токоограничивающий элемент; 21 блок сравнения,При подключении к конвертору основного 1 и вспомогательного 2 источников питания генератор 3 обеспечивает формирование симметричного знакопеременного прямоугольного напряжения на всех обмотках 4 4, и 4 з трансформатора 4, и начинается переходный процесс изменения токов и напряжений на элементах конвертора. Коммутирующий узел 5 импульсного регулятора 6 напряжения, выполненный по любой известной однотактной или двухтактной схеме в бестрансформаторном, трансформаторном или автотрансформаторном вариантах, в зависимости от характера изменения коэффициента заполнения импульса на выходе широтно-импульсного модулятора 7 определяет процессы изменения тока через дроссель 8 С-фильтра и напряжения на шунтированном нагрузкой 9 конденсаторе 10 этого фильтра. Пока ток через дроссель 8 не превышает порогового значения, напряжение на резисторном датчике 10 тока, подаваемое на вход порогового элемента 12, содержащего стабилитрон 13, транзистор 14 и выпрямительный мост 15, недостаточно для пробоя стабилитрона 13, и транзистор 14 тока не проводит.Следовательно, первичная обмотка 16 вспомогательного импульсного трансформатора 16 отключена от обмотки 4, трансформатора 4 и в данном состоянии конвертора тиристоры 17 и 18 в любой момент времени выключены изза отсутствия отпирающих сигналов на вторичных обмотках 16, и 16, вспомогательного импульсного трансформатора 16.Прн увеличении тока дросселя 8 до порогового значения в базу транзистора 14 через стабилитрон 13 поступает ток, что обуславливает появление тока через резистор 19 и первичную обмотку 16, вспомогательного импульсного трансформатора 16. При этом в зависимости от полярности напряжения на обмотке 42 трансформатора 4 один из тиристоров 17 или 18 включается, вследствие чего блокируется широтно-импульсный модулятор и, следовательно, до конца данного полупериода прекращается управление транзисторами (или транзистором) коммутирующего узла. Энергия от источника 1 питания не передается в дроссель 8, и ток этого дросселя уменьшается. Резистор 20 обеспечивает ограничение тока через проводящий тиристор,Если в очередной момент изменения полярностей напряжения на обмотках 4 ь 4, и 4 З трансформатора 4 ток дросселя по-прежнему превышает пороговое значение, то в этот момент на всех обмотках 16 162 и 16, импульс 5 10 15 20 25 30 35 40 ного трансформатора 16 появляются импульсы противоположной по отношению к предыдущему полупериоду полярности и происходит включение второго из пары 17, 18 тиристоров.В этом случае в течение всего данного полу- периода широтно-импульсный модулятор 7 также блокирован, и, следовательно, ток дросселя продолжает уменьшаться. Одновременно происходит восстановление переключающих свойств тиристора, включенного на предыдущем полупериоде.В установившемся режиме ток дросселя меньше порогового значения, и, следовательно, через транзистор 14 и обмотки импульсного трансформатора 16 токи не протекают, а тиристоры 17 и 18 выключены.Блок сравнения 21, который может быть выполнен по любой известной схеме, обеспечивает обычным образом преобразование сигнала рассогласования между эталонным напряжением и напряжением, пропорциональным напряжению на нагрузке, в сигнал управления широтно-импульсным модулятором 7.Использование в схеме вспомогательного источника 2 для питания генератора 3 прямоугольного напряжения не является необходимым, так как этот генератор по питанию может быть подключен к основному источнику 1 или к выходу конвертора (т. е. к конденсатору 10), или при наличии в коммутирующем узле трансформатора или автотрансформатора - к их обмоткам.Возможно использование в конверторе для решения поставленной задачи тиристорных оптроновПри таком использовании светодиод оптрона включается непосредственно, или через один в т диода, или через стабилитрон параллельно резисторному датчику тока и выполняет функции порогового формирователя импульсов, а в качестве тиристора 17 или 18 используется тиристор самого оптрона. Формула изобретения 1. Стабилизированный полупроводниковый конвертор, содержащий генератор переменного прямоугольного напряжения с трансформатором, импульсный регулятор напряжения с транзисторным коммутирующим узлом и ЬС- фильтром, последовательно с дросселем которого включен резисторный датчик тока, а также широтно-импульсный модулятор, включенный через токоограничивающие элементы между обмотками указанного трансформатора и переходами эмиттер - база транзисторов коммутирующего узла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, конвертор снабжен пороговым формирователем импульсов, вход которого подключен параллельно указанному резисторному датчику тока, а выходы соединены с управляющими переходами тнристоров, включенных параллельно широтно-импульсному модулятору.543107 Составитель Г. Огневактор С. Хейфиц Техред Л. Гладкова Корректор Л. Брахнин Тираж 899 ПСовета Министров СССРи открытийская наб., д. 4/5 Заказ 29/16 Изд.103 ЦНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушсвое ипография, пр. Сапунова, 2 52, Конвертор по п, 1, о т л и ч а ю 1 ц и й с я тем, что пороговый формирователь импульсов выполнен в виде порогового элемента и соединенных последовательно с выходом этого элемента резистором, одной из обмоток указанно го трансформатора и первичной обмоткой вспомогательного импульсного трансформатора, причем в качестве входа формирователя использован вход порогового элемента, а в качестве выходов формирова 1 еля - вторичные 10 обмотки указанного вспомогательного импульсного трансформатора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Сб. Электронная техника в автоматике под ред. Ю. И. Конева, вып. 6, 1974, стр. 58, рис, 1.2. Авторское свидетельство501456, М Кч г Н 02 М 3/32 1974