Импульсный преобразователь постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 475 НН 02 М 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР По ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИй И ОТНРЫТИ(71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина(56) 1. Авторское свидетельство СССРФ 312363, кл. Н 02 Р 3/14, 1970.2; Авторское свидетельство СССР9 543106, кл. Н 02 М 3/04, 1977,3 Патент фРГ У 2424369,кл. Н. 02 М 3/135,1974.(54)(57) ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащийисточник питания, токоограничивающийреактор, основная обмотка котороговключена последовательно с силовымвентилем, а дополнительная - с рекуперирующим диодом, коммутирующийключевой элемент и выводы для подключения нагрузки,. о т л и ч а ю -щ и й с я тем,.что, с целью повышения КПД и надежности, а.также улучшения массогабаритных показателей,введены включенный между положительным и отрицательным полюсами источника питания емкостной.делитель напряжения с числом последовательно соединенных конденсаторов, равным Я, где Й = 2, 3 , и й) соединенных указанным образом аналогичных дополнительных обмоток токоограничивающего реактора и рекупериру щих диодов, причем начало основной и конец первой дополнительной обмотки подключены к положительному полюсу источника питания, а начало первой дополнительной обмотки подключено через первый рекуперирующий диод в обратном направлении, к общей точке соединения первого и последую щего конденсаторов делителя напряжения, а также конца последующей дополнительной обмотки, конец последней .дополнительной обмотки подсоединен к общей точке предпоследне го и последнего конденсаторов делителя, а начало этой обмотки через Ф последний рекуперирующий диод в . обратном направлении подсоединено к отрицательному полюсу источника питания.Изобретение относится к преобразовательной электротехнике, в частнос-,ти и импульсным преобразователямпостоянного напряжения, и может найти применение в системах электроприво.да, электроснабжения и электротехнологии.Известны импульсные преобразователи постоянного напряжения, которыесОдержат источник питания, силовыевентили и нагрузку, а в коммутирую-, 10щее устройство помимо коммутирующихвентилей и С-цепи входят токоограничивающий реактор с основной идополнительными обмотками и рекуперирующим вентилем 1 1 и 2,Если соотношение витков основной Иси дополнительной И обмоток реактора1И /ЯуЪ 1, то интервал размагничива;1ния магнитопровода сокращается, нопри этом напряжение на выходе коммутирующего устройства превышаетнапряжение источника питания на величину напряжения на обмотке И 1. Еслинагрузка некритична к этому, то длянадежной работы преобразователя необходимо применять коммутирующие исиловые вентили с увеличенным классом по напряжению, что повышает ихустановленную мощность.Если соотношение витков .Я 1/Ч 2 с 1,то указанные недостатки уменьшаются,Однако при подключении нагрузки ив коммутационном интервале накопле-ние энергии в магнитопроводе токоограничивающего реактора происходитпри напряжении на дополнительнойобмотке, значительно превышающем напряжение источника, Это напряжениеприкладывается в обратном направлении к вентилю, посредством которогопроисходит рекуперация энергии, накопленной в магнитопроводе, В указанных устройствах этот вентиль имеетвысокий класс по напряжению, либозаменяется последовательным соединением вентилей. с устройствами деления напряжения в статическом и динамическом режимах. Потери в делителенапряжения снижают, КПД преобразователя. Обмотки токоограничивающегореактора должны иметь высокий классизоляцин, чтО увеличивает габаритыэтого реактора.Наиболее близким к предлагаемомуявляетея импульсный преобразюйательпостоянного напряжения, содержащийисточник питания, силовые вентили,коммутирующий ключевой элемент,вКлючающий коммутирующую С-цепь икоммутирующий вентиль, токоограничивающий реактор с основной и дополнительной обмотками и рекуперирующий фдиод 3).Недостатками известного устройства являются уменьшенная надежностьработы вентилей, сниженный КПЦ преобразователяи ухудшение массогаба ритных показателей токоограничивающего реактора из-за перенапряжений,возникающих при работе устройства,Цель изобретения - повышение КПД и надежности, а также улучшение массогабаритных показателей импульсного преобразователя постоянного напряжения с токоограничивающим реактором.Поставленная цель достигается тем, что в импульсном преобразователе постоянного напряжения, содержащем источник питания, токоограничивающий реактор, основная обмотка которого включена последовательно с силовым вентилем, а дополнительнаяс рекуперирукнцим диодом, коммутирующий ключевой элемент и выводы дляподключения нагрузки, введены включенный между положительным и отрицательным полюсами источника питания емкостной делитель напряжения с числом последовательно соединенных конденсаторов, равным М, где М д 2,3,и Мсоединенных указан- . ным образом аналогичных дополнительных обмоток токоограничивающего реактора и рекуперирующих диодов, причем начало основной и конец первой дополнительной обмоток подключены к положительному полюсу источника питания, а начало первой дополнительной обмотки подключено через первый рекуперирующий диод в Обратном направлении к общей точке соединения первого и последующего конденсаторов делителя напряжения, а также конца последующей дополнительной обмотки, конец последней дополнительной обмотки подсоединен к общей точке предпоследнего и последнего конденсаторов делителя, а начало этой обмотки через последний рекуперирующий диод в обратном направлении нодсоединено к отрицательному полюсу источника питания.На фиг. 1 приведена. схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 временные диаграммы токов и напряжений, возникающих при работе устройства.Импульсный преобразователь постоянного напряжения содержит источник 1 питания, емкостной делитель 2 напряжения, состоящий из последовательно соединенных. конденсаторов 3-5; токоограничивакиций реактор б с основной 7 и дополнительными обмотками 8-10, рекуперирующче диоды 11-13, коммутируниций. ключевой элемент 14, блок 15 силовых вентилейи нагрузку 16.К положительному полюсу источника 1 питания подключено начало основной обмотки 7 токоограничивающего реактора б, конец обмотки 7 соединен с общей точкой подключения коммутирующего ключевого элемента 14 и блока 15 силовых вентилей, соединен1015475 Сост авитель Т. Доброволь скиседактор Н. Ковалева Техред.Ж.Кастелевич КорректорЕ. Рошко Тираж 687 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, РаушсПодписноемитета СССРткрытийя наб., д. 4/5 аказ 3228/5 илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная ния 0%=Ой/ЧЧ, определяющие классизоляции, При равенстве суммарногочисла витков дополнительных обмотокЦ:Ю и исходном условии Ф /Ф 1класс изоляции обмоток реактора впредлагаемой схеме определяется перенапряжениями, действующими толькона одной из дополнительных обмоток,так как эти обмотки разделены закрытыми рекуперирующими диодами, Снижение допустимого класса изоляцииобмоток ведет к уменьшению габаритовтокоограничивающего реактора. Исключение цепей выравниванияобратных токов последовательно соединенных рекуперирующих диодов схемыпрототипа снижает потери энергии иповышает, тем самым КПД предлагае мой схемы.Кроме того, при помощи нагрузки10-50 кВт и частоте коммутации 250 Гцв предлагаемом устройстве в сравнении со схемой прототипа габариты 10 токоограничивающего реактора меньшепримерно в 1,1 раза, а КПД выше примерно в 1,05 раза.