Преобразователь постоянного напряжения

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -31 М. Ки.з Н 02 М 7/537 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий( 088. 8) Дата опубликования описания 23 в,А.Е.Кузнецов, М.А.Сиверс, С.В.Томашевич и М,А.Уткинг2 с,с(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобрвтение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в преобразователях постоянного напряжения в переменное, во вторичных источниках питания, в технологических электроустановках, вусилителях электрических сигналов.Известны преобразователи, в которых дпя увеличения их мощности используется параллельное соединение ключевых элементов, в частности тиристоров или транзисторов. Для выравнивания токов ключевых элементов включаются резисторы 1.Недостатком этих устройств яв- . ляется снижение КПД из-за потребления мощности резисторами, выравнивающими токи ключевых элементов.Наиболее близким к изобретению является преобразователь, в котором выравнивание токов обеспечивается двухобмоточными трансформаторами . без затрат полезной мощности; Устройство содержит К ключевых элементов, управляющие электроды которых соединены между собой, а второй электрод каждого из ключевых элементов подключен к началу первичной обмотки одного из Й двухобмоточных трансформаторов, начала вторичных обмоток которых соединены между .собой, при этом соединены между собой третьи электроды, а также конецвторичной обмотки соответственнопервого, второго, , К -го двухобмоточного трансформатора с концомпервичной обмотки второгой-го,первого двухобмоточного трансформа тора 21.Недостатком известного устройства. является низкая надежность, обусловленная выходом иэ строя всего преобразователя при отказе в работеодного из ключевых элементов. Это 15 объясняется тем, что если сгорел"один из ключевых элементов, тообрывается одна из обмоток трансформатора и соответственно последовательно с каждым из оставшихся ключевыхэлементов действует большая индуктивность индуктивность холостого хода трансформатора), ограничивающаяток, из-за чего мощность преобразователя снижается практически до нуля.Целью изобретения является повышение надежности за счет сохраненияработоспособности прн выходе из строяодного из ключевых элементов.Поставленная цель достигается 30 тем, что в преобразователе, содер 983947жащем И ключевых элементов, управляющие электроды которых соединенымежду собой и подключены к задающемугенератору, одни из силовых электродов подключены к началу первичных обмоток соответствующих двухобмоточных трансформаторов, началавторичных обмоток каждого из которыхсоединены между собой и подключенычерез последовательно соединенныевходные и выходные выводы к другим 10 50 б 5 силовым электродам ключевых элементов, при этом соединены между собойсоответственно конец вторичной обмотки первого, второго ., М-годвухобмоточного трансформатора с кон цом первичной обмотки второгоМ-го, первого двухобмоточного трансформатора, между концами вторичнойи первичной обмотки каждого из двухобмоточных трансформаторов включендиод в прямом направлении.На чертеже представлена схемаустройства.Устройство содержит М ключевыхэлементов 1,1, 1.2, 1.3,1.М первая цифра означает элемент, а втораяего порядковый номер). При этом вкачестве примера ключевые элементывыполнены на транзисторах. Управляющие электроды соединены между собой и подключены к задающему генератору 2,Одни из силовых электродов каждого из ключевых элементов подсоединены к началам первичных обмоток(3,1, 3.2. . .З.М) соответствующих двухобмоточных трансформаторов4,1, 4,24.М, Начала вторичныхобмоток 5.1, 5,2, 5.3.5,М двухобмоточных трансформаторов 4.1, 4.2,4.34, соединены между собой и 4 Очерез источник б питания и нагрузку 7подключены к соединенным вместевторым силовым электродамв частности коллекторам транзисторов ) 1,1,1.2, 1.31.М. Конец обмотки 5.1соединен с концом обмотки 32,конец обмотки 5,2 соединен с концомобмотки 3;3 и т.д., а конец обмотки5. 8 соединен с концом обмотки 3.1,Между концами обмоток 5.1 и 3.1,5.2 и 3.2 и 5.М и З.М включенысоответствующие диоды 8.1,8,Мв прямом направлении.В нормальном режиме преобразователя диоды 8,1 . - 8,М в работе неучаствуют поскольку напряжения, возникающие на обмотках трансформаторов4.1 - 4,М из-за различия токов ключевых элементов малы и не превышаютпорога включения диода, Поясним,почему малы напряжения на обмоткахтрансформаторов 4.1 - 4.М . Еслитоки ключевых элементов одинаковы,то из-за того, что они протекаютпо первичной и вторичной обмоткекаждого трансформатора в противоположных направлениях, их магнитные потоки взаимно компенсируются и напряжения на обмотках равны нулю, т,е. последовательно с каждым ключевым элементом 1.1 - 1,М действует нулевая индуктивность. Как только токи начинают различаться, сразу возникает разностный магнитный лоток, который приводит к тому, что последовательно с ключевым элементом, ток которого больше, действует положительное сопротивление индуктивности, а у которого ток меньше - отрицательное сопротивление индуктивности. Это сразу же выравнивает токи ключевых элементов, не позволяя возрастать их различию. Таким образом, при наличии токов через ключевые элементы 1.1 1,М на обмотках трансформаторов 4.1 4,М всегда присутствуют незначительные напряжения.Если один из ключевых элементов например 1.1, вышел из строя ("сгорел", т.е. имеет место разрыв ), то ток по обмотке 3.1 и 5,М стает равным нулю и последовательно с ключевыми элементами 1.2 - 1.М действует индуктивность,равная индуктивности холостого хода трансформатора. На обмотке 5.1 возникает большое напряжение, которое приводит к открыванию диода 8.1. Этот диод закорачивает концы обмоток 3.1 и 5.1, как бы отключая трансформатор 4,1, и ток ключевого элемента 1.2 протекает через обмотку 3,2, диод 8.1, обмотку 5.М. Тем самым восстанавливается ток через обмотку 5,М, соответственно уменьшается индуктивность, последовательно действующая с ключевыми элементами 1,2 - 1,М, и преобразователь продолжает свою работу как и в нормальном режиме, только один из ключевых элементов в работе не участвует.Таким образом, выход из строя одного из ключевых элементов не приводит к выходу из строя всего преобразователя, что повышает надежность всего устройства.формула изобретенияПреобразователь постоянного напряжения, содержащий М ключевых элементов, управляющие электроды которых соединены между собой и подключены к задающему генератору, одни . из силовых электродов подключены к началу первичных обмоток соответствующих двухобмоточных трансформаторов, начала вторичных обмоток каждого из которых соединены между собой и подключены через последовательно соединенные входные и выходные выводы к другим силовым электродам983947 Составитель Т.Кршоваедактор Л.Филиппова Техред З.Палий Корректор Е. Рошк одписноССР э 9950/70 Тираж 72.1 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Мостква, Ж, Ракомитета открытиушская на а д. 4/5"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Филиа ключевых элементов, при этом соединены между собой соответственноконец вторичной обмотки первоговторого. , М -го двухобмоточноготрансформатора с концом первичнойобмотки второго, третьего М -го, 5первого двухобмоточного трансформатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежностипутем сохранения работоспособностипри выходе иэ строя одного иэ клю чевых элементов, между концами вторичной и первичной обмотки каждогоиэ двухобмоточных трансформатороввключен диод в прямом направлении.источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Моин В,С. и др, Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., "Энергия", 1972, с. 438.2. Патент США В 3,4 б 7851,кл. 321-27, 1967.