Преобразователь постоянного напряжения с многозонным регулированием выходного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 50 4 Н 02 М 3/3 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 6 льский инстиомеханики при атизированныхдиоэлектроники ьство СССР(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ П ПРЯЖЕНИЯ С МНОГОЗОННЫМ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относ технике, в частности к ся к электрореобразоваГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно"исследоваттут автоматики и электТомском институте автосистем управления и ра(56) Авторское свидетеУ 1096742, кл. Н 02 МАвторское свидетельУ 1086525, кл. Н 02 М ЯОЮ 02 З 0 Д 1 тельной технике, Цель - уменьшение массы и габаритов и повышение К 1 Щ. Преобразователь выполнен в виде М уп" равляемых с фазовым сдвигом 1/М групп 1,2, состоящих из И однотактных инверторных ячеек 3,6,7,8, Ячейка 3 содержит последовательно соединенные ключ 4 и диод 5. Первичные обмотки 9,10,11 трансформаторов инверторных ячеек 68 соединены последовательно. Начала всех обмоток 24-26 подключены через соответствующие диоды 29- 31 выпрямителя 27 к нагрузке 28. При максимальном выходном напряжении первую половину периода работают управляемые ключи 18, 19,20 и рекуперацион- ф ные диоды 21,22,23. В процессе регу- лирования осуществляется широтно-импульсная модуляция, 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано всистемах вторичного электропитаниядля преобразования и регулированияпостоянного напряжения.Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и. повышение КПД.На фиг, 1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2- 10временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя при регулировании напряжения на активной нагрузке.Преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержит две группы 15однотактных инверторных ячеек 1,2.Каждая группа состоит из Н инверторных ячеек. Ячейка 3 содержит последовательно соединенные ключ 4 и диод5.В каждой ячейке 6,.7.,8 один вьвод 20первичной обмотки 9, 10,11 выходноготрансформатора 12,13,14 подключен кодному выводу 15,16 источника 17 питания через управляемый ключ 18, 19,20, а к другому - через рекуперационный диод 21,22,23, Вторичные обмотки трансформаторов 24,25,26 соединенысогласно последовательно и предназначены для подключения через выпрямитель 27 к нагрузке 28. Первичные обмотки 9,10,11 трансформаторов инвер,торных ячеек 6-8 соединены последовательно, Вывод первичной обмотки 9первой инверторной ячейки б подключен к выходу ячейки 3. Ключи 18,20четных .инверторных ячеек 6,8 соеди 35иены с одним выводом 15 источника 17питания, а ключи нечетных " с другимвыводом 16. Начала всех вторичных обмоток 24-26 подключены через соответ 40ствующие диоды 29-31 выпрямителя 27к нагрузке 28.На фиг. 2 показаныф 32 - алгоритмработы ключа 4 инверторной ячейки 3 "при положительной полярности сигналаключ 4 открыт, при отрицательной -ключ 4 закрыт, 33-35 - алгоритм работы ключей 18-20; 36 - выходное напряжение первой группы ячеек 1; 37 - вьгходное напряжение второй группы ячеек2;, 38 - суммарное напряжение на на 50грузке. Ячейки группы 2 управляются аналогично соответствующим ячейкам группы со сдвигом на полпериода тактовой частоты.Преобразователь (фиг, 1) работает следующим образом. Ключ 4 инверторной ячейки 3 первой группы 1 работает с коэффициентом заполнения= а/Т, где а - длительность открытого состояния ключа; Т - период. Ключ 18 переключается синхронно и синфазно с ключом 4, но скважность открытого состояния регулируется при необходимости увеличения выходного напряжения 33 таким образом, что возможны режимы, когда ключ 18 полностью закрыт, а в другом случае работает аналогично, что и ключ 4, Когда ключи 4 и 18 открыты, напряжение питающей сети прикладьвается к первичной обмотке 9 трансформатора 12, В это время напряжение, наведенное на вторичной обмотке 24, открьвает диод 29. Когда ключи 4,18 закрыты, трансформатор 12 размагничивается через диоды 5, 21, На выходе выпрямителя 27 формируется напряжение в Е-ой зоне 36. При дальнейшем увеличении выходного напряжения включает ключ 19 формируя напряжение на вторичной обмотке 25 трансформатора 13, которое открьвает диод 30 и запирает диод 29. Осуществляется регулирование длительности импульсов во ЕЕ-ой зоне 36, Затем аналогичным образом включают ключ 20 " идет регулирование напряжения в Т 1 т-ой зоне 36. Второй модуль формирует аналогичные импульсы напряжеО ния, сдвинутые по фазе на 180 -37. Суммарное напряжение 38 от обоих ячеек поступает на нагрузку 28. Таким образом, в цепи протекания тока всегда включен лишь один диод. При максимальном выходном напряжении первую половину периода открыты ключи 4, 18, 19,20 первой группы Е и диод 31 выпрямителя 27, а вторую половину периода аналогично работают ключи и диоды группы ЕЕ. В процессе регулирования осуществляется широтно-импульсная модуляция, например, в трех зонах (см. фиг. 2), В общем случае число регулируемых зон зависит от числа ячеек. Возможно выполнение преобразователя и с большим числом групп, тогда алгоритм работы осуществляется по многозонной схеме, Таким образом, при регулировании выходного напряжения с постоянной мощностью на нагрузке, инвертор и Е-ую ячейку расчитывают на номинальную мощность, диод 29 на максимальный ток. Ключи ячейки 7 рассчитывают на половинную мощность, а диод 30 - на ток, равный полови"не максимального. Ячейка 8 рассчитана на 1/3 - часть номинальной мощности, а диод 31 - на минимальный ток нагрузки. По сравнению с прото 5 типом КПД данного преобразователя выше, а габариты и масса меньше,Формула изобретенияПреобразователь постоянного напря жения с многозонным регулированием выходного напряжения, содержащий М управляемых с фазовым сдвигом 2%/М групп иэ И однотактных инверторных ячеек с выходным трансформатором в 15 каждой иэ них, 0+1 управляемых ключей.и И+1 рекуперационных диодов в каждой группе, включенных в цепи первичных обмоток выходных трансфор- . маторов, причем вторичные обмотки 20 выходных трансформаторов однотактных инверторных ячеек, принадлежащих к данной группе, соединены между собой согласно последовательно, образуя М цепочек, начала которых подключены 25 к первому выходному выводу преобразоватЕля, а концы через выпрямительные диоды - к второму выходному выводу преобразователя, о т л и ч аю щ и й с я . тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и повышения КПД, первичные обмотки выходных трансформатороводнотактных ииверторных ячеек, принадлежащих данной группе, соединены между собой в последовательную цепочку так, что первичныеобмотки выходных трансформаторов всехчетных однотактных инверторных ячееквключены встречно, а всех нечетныходнотактных инверторных ячеек согласно по отношению к первой ячейке,вторичная обмотка выходного трансформатора которой соединена непосредственно с выходным выводом преобразователя, точки соединения начал первич-.ных обмоток выходных трансформаторовсмежных однотактных инверторных ячееки началопервичной обмотки выходноготрансформатора первой однотактной инверторной ячейки через соответствующий управляемый ключ соединены с первым входным выводом преобразователя ичерез рекуперационный диод - с вторым выходным выводом преобразователяа точки .соединения концов первичныхобмоток смежных однотактных инверторных ячеек и конец первичной обмоткипоследней однотактной инверторнойячейки соединены через соответствующий управляемый .ключ с вторым входным выводом преобразователя и черезрекуперационный диод - с первым входным выводом преобразователя, при этомточки соединения вторичных обмотоквыходных трансформаторов смежных однотактных инверторных ячеек каждойгруппы через дополнительные введенные диоды соединены с вторым выходным выводом преобразователя,1410230 Составитель В. Моин.Редактор М. Товтин Техред М,Дидык орректор А.Тяск Заказ 3493/55 Тираж 665 П ВИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5