Управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 Н 02 М СССРНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ БРАЗОВАЖЕНИЯ В преобразова использовано лирования, лизаторах нарасширени ов нагрузки иодно-конден М параллель табиния -я тоеле дна из ул и ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54) УПРАВЛЯЕМЫЛ ПТЕЛЪ ПЕРЕМЕННОГО НАППОСТОЯННОЕ(57) Изобретение относитсятельной технике и может бытв системах управления и реключевых усилителях и спряжения. Цель изобретедиапазона регулированиДля этого в преобразоватсаторная цепь 6 составле но соединенных звеньев, а индуктивно-тиристорная цепь 7 - из Х тиристоров, объединенные катоды которых соединены с одним из выводов индуктивности 8, другой вывод которой соединен со средней точкой конденсаторного фильтра 2. Аноды тиристоров цепи 7 соединены со средними точками цепи 6, а управляющие электроды - с выходами формирователя 9 запускающих импульсов, входы которого связаны с цифровыми выходами аналого-цифрового преобразователя 10, подключенного аналоговым входом к выводам введенного в цепь эмиттера ключа 5 токоизмерительного резистора 11, а входом синхронизации - к второму выходу генератора 3 синхроимпульсов, к третьему выходу которого подключены входы синхронизации формирователя 9. В результате указанных усовершенствований обеспечиваются безава- р р рийное выключение ключа 5 и управляемость Ъф Ф преобразователя в широком диапазоне изменения тока нагрузки, так как суммарная емкость цепи 6 пропорциональна величине то- ф ка, текущего в соответствующий момент через ключ 5. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.маТмиН М 0 Изобретение относится к силовой преоб. разовательной технике и может быть использовано в системах управления и регулирования, ключевых усилителях и стабилизаторах напряжения.Цель изобретения - расширение диапазона регулирования токов нагрузки.На фиг. 1 изображена принципиальная схема управляемого преобразователя переменного напряжения в постоянное; на фиг. 2 - временная диаграмма работы элементов схемы.Преобразователь содержит выпрямитель 1 с конденсаторным фильтром 2 на его выходе, генератор 3 сихроимпульсов, широтно-импульсный модулятор 4 и силовой транзисторный ключ 5, подключенный базой через импульсный модулятор 4 к первому выходу генератора 3 синхроимпульсов, а коллектор-эмиттерный переход которого зашунтирован последовательной цепью 6 из диода и конденсатора, к общей точке соединения которых подключен один из выводов последовательной разрядной цепи из тиристоров 7 и индуктивного элемента 8.В преобразователе диодно-конденсаторная цепь 6 составлена из М параллельно соединенных звеньев, а разрядная индуктивнотиристорная цепь - из М тиристоров 7 и индуктивного элемента 8, соединенного одним выводом со средней точкой конденсаторного фильтра 2, а другим - с объединенными катодами тиристоров 7, аноды которых соединены с общими точками соединения диода и конденсатора звеньев цепи 6. Управляющие электроды тиристоров 7 соединены с выходами управления формирователя 9 запускающих импульсов, входы которого связаны с цифровыми выходами аналогоцифрового преобразователя 10, подключенно го аналоговым входом к выводам введенного в цепь эмиттера транзисторного ключа 5 токоизмерительного резистора 11, а входом синхронизации - к второму выходу генератора 3 синхроимпульсов, к третьему входу которого подключены входы синхронизации формирователя 9. Преобразователь работает на индуктивную нагрузку 12, зашунтированную обратным диодом 13 и соединенную одним выводом с катодным выходом выпрямителя 1, а вторым выводом - с коллектором транзисторного ключа 5.Выражение для коэффициента регулирования тока нагрузки предлагаемым устройст вом выглядит следующим образом: где Ко- начальный коэффициент регулирования с одним конденсатором;М - число конденсаторов в цепи 6.Для практических нужд удовлетворяет комбинация из трех - шести конденсаторов 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 в цепи 6, что в двоичном коде позволяет набирать комбинацию емкостей, оперируя тремя - шестью величинами, достаточными для эффективного регулирования.Формирователь 9 запускающих импульсов состоит из ряда схем И с гальванической развязкой по числу разрядов преобразователя 10, один из входов (входы управления) каждой из которых соединен со своим выходом преобразователя 10. Вторые входы схем И соединены с третьим выходом генератора 3 синхроимпульсов и являются синхронизирующими входами формирователя 9. Выход каждой схемы И подключен к базе своего транзистора, в коллекторной цепи которого размещена первичная обмотка импульсного трансформатора, а вторичная обмотка этого трансформатора связана с управляющим электродом соответствующего тиристора 7 индуктивно-тиристорной цепи.Величина емкости первой последовательной цепи из диода и конденсатора равна:С 2 Хмасс-)где Хмакс-максимальная величина тока черезключ 5;ОО 1 - максимально допустимая скорость 0/маффнарастания напряжения на ключе5 при выключении максимального тока,Преобразователь работает следующим образом.Описание работы в установившемся режиме следует начать с исходного момента, когда транзисторный ключ 5 выключен, а все конденсаторы звеньев диодно-конденсаторной цепи 6 заряжены до величины выходного напряжения выпрямителя 1 с конденсаторным фильтром 2. С приходом синхроимпульса с первого выхода генератора 3 на вход синхронизации широтно-импульсного модулятора 4 последний вырабатывает на выходе импульс, длительность которого пропорциональна уровню сигнала на входе управления. Этот импульс открывает транзисторный ключ 5 и ток индуктивной нагрузКи 12, замыкающийся до этого момента через диод 13, переключается через коллекторэмиттерный переход ключа 5 и токоизмерительный резистор 11 к полюсам выпрямителя 1. При этом энергия питающей сети начинает поступать в нагрузку 12 и запасаться в ее индуктивности.После завершения переходного процесса включения транзисторного ключа 5 с второго выхода генератора 3 на вход синхронизации аналого-цифрового преобразователя 10 поступает импульс, по которому преобразователь 10 преобразует напряжение на токоизмерительном резисторе 11 в пропорциональный его величине цифровой код, поступающий на входы формирователя 9. Уров 1436240ни напряжения каждого разряда преобразователя 10 подаются на один из входов схем И формирователя 9.С приходом синхроимпульса с третьего выхода генератора 3 на вторые входы схем И на выходе той схемы И, где на первом входе присутствовал уровень логической единицы, появится выходной сигнал, открывающий свой транзистор и запускающий свой импульсный трансформатор и соответственно свой тиристор 7 индуктивно-тиристорной цепи. На выходах тех схем И, у которых на первом входе присутствует уровень логического нуля, сигнал в это время отсутствует и соответственно связанные с ними тиристоры 7 не открываются. Через открытые тиристоры 7 и индуктивный элемент 8 начинается разрядка соответствующих конденсаторов цепи 6 на нижний по схеме конденсатор фильтра 2.За счет индуктивного элемента 8 происходит полный возврат энергии, накопленной в конденсаторах цепи 6, в источник питания. Величина индуктивного элемента 8 выбирается такой, что когда напряжение на разряжаемых конденсаторах цепи 6 падает до нуля, прекращается ток в индуктивном элементе 8 и включенные при разрядке тиристоры 7 выключаются. При этом оказываются разряженными конденсаторы цепи 6, суммарная емкость которых пропорциональна величине тока, текущего в данный момент через транзисторный ключ 5.С окончанием импульса на выходе широтно-импульсного модулятора 4, поступающего на базу транзисторного ключа 5, последний выключается, а ток индуктивной нагрузки 12 начинает заряжать разряженные конденсаторы цепи 6. Тем самым обеспечивается ограничение скорости нарастания напряжения на коллекторе транзисторного ключа 5 на время, необходимое для переключения тока нагрузки 12 в диод 13. Таким образом обеспечивается безаварийное выключение транзисторного ключа и управляемость преобразователя в широком диапазоне изменения тока нагрузки.Формула изобретения1. Управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий подключенный входом к питающей сети выпрямитель с конденсаторным фильтром на его выходе, подключенный базой через импульсный модулятор к первому выходу генератора синхроимпульсов силовой транзисторный ключ, коллектор-эмиттерный переход которого зашунтирован последоательной цепью из диода и конденсатора, к общей точке соединения которых подключен один из выводов последовательной разрядной цепи из индуктивного элемента и тиристора, и цепь нагрузки, шунтированную обратным диодом и соединенную одним выводом с катодным выходом выпрямителя, причем конденсаторный фильтр выполнен со средней точкой, к которой подключен второй вывод указанной разрядной цепи, а второй вывод цепи нагрузки подключен к коллектору транзисторного ключа, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования тока нагрузки, дополнительно введены И-разрядный аналого-цифровой преобразоатель и формирователь запускающих импульсов, а также М - 1 последовательных диодно-конденсаторных цепей, подключенных параллельно основной цепи, в каждой из которых к общей точке соединения диода и конденсатора подключен анод одного. из Х - 1 дополнительно введенных тиристоров, катоды которых объединены с катодом основного тиристора разрядной цепи, а последовательно в цепь эмиттера транзисторного ключа введен токоизмерительный резистор, причем управляющий электрод каждого из М - 1 тиристоров разрядной цепи подключен к соответствующему выходу формирователя запускающих импульсов, входы управления которого соединены с цифровыми выходами аналого-цифрового преобразователя, соединенного своим аналоговым входом с выводами токоизмерительного резистора, а синхронизирующие входы аналого-цифрового преобразователя и формирователя запускающих импульсов соединены с вторым и третьим выходами генератора синхроимпульсов соответственно.2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что величина емкости первой последовательной цепи из диода и конденсатора равна 2" 1(";) 1где 1 - максимальная величина тока через 45 ключ;Эд 1 -максимально допустимая скоростьЙнарастания напряжения на ключе при выключении максимального тока;Й -- количество последовательных диод" 50 но-конденсаторных цепей, а отношение величины емкости каждой последующей диодно-конденсатор-, ной цепи к величине емкости предыдущей цепи составляет 1/2;1.. Король открытий роектнаяедактор А. Мотыльаказ 5656/54ВНИИПИ Государстве113035, МПроизводственно-поли Составитель Т. ДоТехред И. ВересТираж 666ого комитета СССР посква, Ж - 35, Раушсафическое предприяти бровольскисКорректорПодписноеелам изобретенийая наб., д. 4/5г. Ужгород, ул. П