Преобразователь постоянного напряжения

Союз Советских Социалистических Республик(51)м. к . с присоединением заявки Но Н 02 М 3/335 Государетвенный комитет СССР но Амам зобретений и открытий(23 ПриоритетОпубликовано 07,06.81. Бюллетень Йо 21 И) УД 621. 314.058 (088. 8) Датв опубликования описания 0706.81(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГОНАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к статическим полупроводниковым преобразователям постоянного напряжения в постоянное с промежуточным преобразованием в переменный ток и устройствам автоматического управления.Известны преобразователи.постоянного напряжения с широким диапазоном выходной мощности, составленные из ряда одинаковых преобразовательных ячеек малой номинальной мощности, каждая со своим выходным трансформатором, выпрямительными диодами и фильтрам, Ячейки соединены параллельно по.входу. и выходу, включены на общую нагрузку и синхронно возбуждаются общим задающим генеоатором. В состав указанных преобразователей входят датчик тока нагрузки и коммутатор, Представляющий собой набор пороговых элементов с ключами, комму. тирующими напряжение возбуждейия ячеек. Выходное напряжение выпря,мителя датчика тока подается на вход коммутатора, который включает в работе необходимое число ячеек в зависимости от величины тока нагрузки 11 2 г С 3 1 еНедостатком таких преобразователей является их низкий КПД, обусловленный тем, что в результате того,что преобразователь составлен.из ряда ячеек, КПД выходного, трансформатора каждой ячейки будет ниже, чемКПД трансформатора, рассчитанногона полную мощность преобразователя,причем КПД падает с уменьшением номинальной мощнсРти ячейки. Это объясняется снижением добротности оптимального трансформатора при уменьшении его габаритной мощности. Выходная мощность задающегО генераторадолжна быть рассчитана на одновременное возбуждение всех ячеек преоб разователя, хотя все ячейки включаются лищь в .редких случаях достиженияпредельной мощности преобразователя,Поэтому средний КПД задающего генератора будет заведомо низким.20Наиболее близким к предлагаемомупреобразователю .является преобразователь постоянного напряжения,содержащий и преобразовательных ячеек, соединенных параллельно по входуи выходу и подключенных к выходнымтрансформаторам с отводом от средней точки вторичной обмотки и выпрямительными диодами, датчик тока ЗО нагрузки и управляемый им коммутатор напряжения возбуждения в видепороговых элементов с ключами 41,Недостаток этого Преобразователятакже низкий КПД.Цель изобретения - повышение КПДпреобразователя,Этодостигается тем, что отношение мощностей каждой последующейячейки и соответственной предыдущейбольше единицы, например значениявыходной мощности ячеек могут бытьподчинены закону возрастающей геометрической прогрессии, Посколькув этом случае габаритная мощностьвыходного трансформатора каждой последующей ячейки будет соответственно больше, чем предыдущей, то и добротность трансформатора будет вышеТаким образом, при той же общей,мощности и суммарной массе трансформаторов его средний КПД возрастает посравнению с КПД преобразователя, составленного из идентичных: ячеек,Кроме того, для повышения стабильности выходного напряжения выходные трансформаторы ячеек выполнены свозрастающим коэффициентом трансформации, причем добавка коэффициента,трансформации каждой ячейки, начинаясо второй, пропорциональна номинальной мощности ячейкиЯчейки могут быть включены последовательно по возбуждению, такчто каждая предыдущая ячейка рядавозбуждает последнюю, Это позволяетзначительно уменьшить мощность задающего генератора так как ему.необходимо возбуждать только первуюячейку ряда) и тем повысить КПДпреобразователя. В некоторых случаяхпервая ячейка может быть переведена в режим самовозбуждения и самаиграть роль задающего генератора. 40Датчик тока нагрузки может бытьвыполнен в виде трансформатора тока,первичная обмотка которого имеетотвод от средней точки, подключенный к одному из входов общего выходного фильтра преобразователя, двакрайних вывода обмотки подключены ксоединенным вместе выводам одноименных выпрямительных диодов каждойячейки, вторичная обмотка присоеди- унена к выпрямителю напряжения датчика, а средние точки вторичных обмоток выходных трансформаторов каждойячейки соединены вместе и подключенык второму входу общего выходногофильтра преобразователя, Этим исключается расход мощности задающегогенератора на питание датчика токанагрузки и также повышается КПДпреобраэователя,На чертеже изображена электрическая принципиальная схема преобразователя,Преобразователь состоит из задающего генератора 1 и преобразовательных ячеек 2. питаемых от первичного 65 источника энергии. Ячейки 2 снабжены выходными трансформаторами 3 и выпрямительными диодами 4. Последовательно в цепь пульсирующего тока нагрузки включен трансформатор тока 5 с выпрямителем 6, Выходное напряжение преобразователя сглаживается фильтром 7. Выход выпрямителя 6 подключен к коммутаторам 8, состоящему из пороговых элементов 9 с ключами. Уровни срабатывания пороговых элементов пропорциональны выбран. ным значениям номинальной мощности ячеек.Возможны два варианта применения преобразователя, В .первом варианте нагрузка в паузах отключена от пре-, образователя, работает только задающий генератор 1, который поддерживает в заряженном состоянии конденсаторы фильтра 7 (на чертеже цепь заряда конденсаторов не показана), Во втором варианте нагрузка постоянно подключена и в промежутках между сеансами работы потребляет относительно небольшую дежурную мощность. Эта мощность обеспечивается первой ячейкой, которая может в этом случае работать в режиме самовозбуждения, и тогда задающий генератор 1 и первый пороговый элемент 9 могут быть исключены из преобразователя,Формула изобретения1, Преобразователь постоянногонапряжения, содержащийпреобразовательных ячеек, соединенных параллельно по входу и выходу, подключенных к выходным трансформаторам сотводами от средней точки вторичной.обмотки и выпрямительными диодами,датчик тока нагрузки и управляемыйим коммутатор напряжения возбуждения в виде пороговых элементов сключами, о .т л и ч а ю щ и й .с ятем, что, с целью повышения КПДустройства, отношение мощностей каждой последующей ячейки и соответственной предыдущей больше единицы.2, Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения стабильности выходного напряжения., выходные трансформаторы ячеек выполнены с возрастающим коэффициентом трансформации,причем добавка коэффициента трансформации каждой ячейки, начиная совторой, пропорциональна номинальноймощности ячейки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сб. Современные задачи преобразовательной техники, ч,2 Киев: ИЭД АН УССР, 1975, с.371-379,2, Сб, Устройства вторичныхисточников электропитания РЭА,-М.836736 Составитель Т.Ершедактор Т.Загребельная Техред Т. Маточка ктор М.Шарош О/42 Ти ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москвар .Ж, аж 730комитета ССи открытийаушская наб,одпнсно ак