Преобразователь постоянного напряжения в переменное

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублттк(22) Заявлено 291079 (21) 2833758/24-07с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 150282. Бюллетень МобДата опубликования описания 15, 02, 82 13 т 1 М. Кп.фН 02 М 7/537 Гоеударствеяиый комитет СССР но делам изобретений и открмтяй(72) Автор изобретения Б.А.Глебов 3сМосковский ордена Ленина энергетический институт5(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем питания.Известен преобразователь, содержащий последовательно соединенные по входу преобразовательные ячейки,включающие трансформатор, выходные обмотки которого соединены последовательно с нагрузкой, выравнивающие обмотки трансформаторов соединены попарно через ограничивающие резисторы, а параллельно ячейкам по питанию включены конденсаторы 111.Недостатками такого преобразователя является возможность питания лкаь одной нагрузки и наличие больших . потерь в ограничивающих резисторах.Известен преобразователь, содержащий последовательно соединенные по входу преобразовательные ячейки, каждая из которых содержит конденсатор, включенный параллелЬно ее входным выводам, трансформатор и выпрямитель, причем перваяобмотка транСформатора и выпрямитель соединены последова.25 тельно в цепь, выводы которой подключены ко входным выводам предыдущей ячейки 2).Такой преобразователь позволяет питать несколько гальванических раз вязанных нагрузок, однако при первоначальном включении возможна импульс ная перегрузка силовых транзисторов, а при работе в стационарном режиме не происходит выравнивание напряжений:питания". различных ячеек, так как, если напряжение на какой-либо ячейке меньше, чем на остальных, выпрямитель этой ячейки постоянно находится в запертом состЬянии и обмена энергии, необходимого для выравнивания напряжений между этой ячейкой и соседними, не происходитЦель изобретения - повышение надежности и уменьшение потерь энергии.Поставленная цель достигается тем, что в каждую ячейку преобразбвателя введены дроссель с двумя обмотками, дополнительные выпрямитель и обмотка трансформатора, причем пер вая обмотка дросселя включена последовательно в упомянутую цепь, а вторая обмотка дросселя, дополнительная обмотка трансформатора н дополнитель ный выпрямитель соединены последовательно и включены между входными выводами последующей ячейки.На чертеже представлена принципиальная схема преобразователяПреобразователь содержит даннуюК-ю и предыдущую (К)-ю ячейки иэобщего числа М, включенные последовательно по входу.Эмиттеры транзисторов 1 и(К)-й ячейки соединены с отводом 3первичной обмотки трансФорматора 4 5следующей (К-й) ячейки. Каллекторы транзисторов 1 и 2 данной К-йячейки соединены с выводами 5 и 6первичной обмотки трансформатораданной ячейки непосредственно, а че- Орез выпрямитель 7 и двухфазную обмотку (палуобмотки) 8 и 9 дросселя 10с отводом 3 первичной обмотки трансформатора предыдущей (К)-й ячейки.Вторая обмотка 11 дросселя 1 О черездополнительную обмотку 12 трансформатора соединена со входом дополнительного выпрямителя 13, выход которого - вывбды 14 и 15 включены междуэмиттером транзисторов (К)-й и сле Одующей К-й ячеек. Кроме того, междувыводами 15 и 14 дополнительного выпрямителя 13 включен конденсатор 16.Пусть напряжение питания К-й ячейки (напряжение конденсатора 16) больше, чем напряжение питания .(К)-йячейки. Тогда во время проводящегосостояния транзистора, 1 в ячейкес номером К обмотке 9 дросселя 1 Оэтой ячейки приложено напряженнеравное разности между напряжениямипитания ячеек с номерами К и (К).Ток обмотки 9 дросселя 10 нарастаетпостепенно и это означает постепенность нарастания тока, передаваемо"го через выпрямитель 7 от К-й ячейки к (К)-й, а следовательно,постепенность нарастания тока транзистора 1 в К-й ячейке. Это упрощает защиту транзистора ключа от перегрузки по току. В частности, если 4 Оуправление ячеек осуществляется поавтогенераторной схеме, то переключение транзисторов происходит при.достижении коллекторным таком граничного значения, определяемого конст- щрукцией цепи положительной обратнойсвязи, задающей базовый ток. Кактолько ток открытого транзистора,например 1, достигает указанногограничного значения, происходит ла- я)винообраэный процесс его запиранияи отпирания ранее запертого транзистора 2.. После отпирания транзистора 2 в К-,й ячейке сначала имеет место от" дача энергии, накопленной в дроссел 6 10, и ток обмоткиуменьшается, а затем начинается нарастание тока через обмотку 9, причем это нарасм тание, как и ранее через обмотку 8, происходит от нуля и с ограничен" ной скоростью. При этом процесс передачи энергии в конденсатор 16 (К) -й ячейки происходит аналогичТаким образом, при неравенственапряжений на конденсаторах 16 ячеек осуществляется подзаряд кондечсатора ячейки, имеющей меньшее напряжение, Из-за использования в цепи связи между ячейками дросселя на 1 растание тока заряда конденсатора 16в каждом такте работы ячейки, от которой поступает ток, происходит отнуля и с ограниченной скоростью.Этообуславливает ограниченность токов,переключаемых транзисторами. Приэтом разница между напряжениями наконденсаторах 16 двух соседних ячеек падает на обмотке дросселя, тоесть она не прикладывается к транзисторам ячейки, конденсатор 16 которой заряжен до большего напряжения, тем самым снижаются потери энергии при выравнивании напряжений между ячейками.Через несколько периодов из-заописанного процесса происходит увеличение напряжения на конденсаторе 16(К+1) -й ячейки и уменьшение напряжения на конденсаторе 16 К-й ячейки,т,е. выравнивание напряжений.Если соотношение между напряжениями на конденсаторах 16 К-й и (К"1)-йячеек обратно рассмотренному, то аналогичный процесс происходит в обратном направлении, т.е. от (К) -йячейки и К-й.Принцип действия не изменяется,если двухфазные обмотки трансформатора и дросселя заменены однофаэными, выпрямитель не является двухФазным, а ячейка и выпрямитель, например, выполнены по мостовой схеме.Принцип действия схемы сохраняется, если трансформатор 4 и дроесель10 выполнены в виде единой конструкции, а последовательно соединенныеобмотки (например 12 - 11) замененыодной общей обмоткой.Повышение надежности работы предлагаемого устройства в сравнении сизвестным обусловлено двумя основными причинами: нарастание токов, обеспечивающих выравнивание напряжениймежду ячейками в каждый такт работыячейки, отдающей энергию, начинается от нуля и происходит с ограниченной скоростью," указанный процесс выравнивания происходит при любом соотношении напряжений на конденсаторахячеек,Уменьшение потерь энергии обусловлено тем, что разность напряжений питания двух соседних ячеек прикладывается к обмотке дросселя, а не ктранзисторам ячейки, отдающей энергию,Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий сое/72 Тираж 718 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по Делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 4 илиал ППП Патент 1, г, Ужгород, у ктн диненные по входу последовательнопреобразовательные ячейки, каждая изкоторых содержит конденсатор, включенный параллельно ее входным выво;дам, трансформатор и выпрямитель,причем первая обмотка трансформатораи выпрямитель соединены последова-.тельно .в цепь, выводы которой подключены ко входньм выводам предыдущейячейки, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежности иумеиыаения потерь энергии, в каждуюячейку введены дроссель с двумя обмотками, дополнительные выпрямительи обмотка трансформатора, причем первая обмотка дросселя включена последователъно в упомянутую цепь, а вторая обмотка дросселя, дополнительная обмотка трансформатора и дополнительный выпрямитель соединены последовательно и включены между входными выводами последующей ячейки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Моин В.С., Лаптев Н.Н. Стаби-,лизированные транзисторные преобразователи. М., Энергия 1, 1972,с. 442, рис. 11-9 ц.2. Моин В.С., Лаптев Н,Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., Энергияф, 1972,с. 442, рис. 11-9 е.