Преобразователь постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(11) 547941 1) Дополнительно авт. свид 1) 2139905 22) Заявлено 04.0 11. Л.Е соединением заявки Ъе сударствеииый иомите авета Министров ССС по делам изооретенийи открытий) Заявител шский государственный университет имени И. Н. Улы 1 и(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Известны преобразователи постоянного напряжения, содержащие последовательный резонансный инвертор на тиристорах, выпрямитель, включенный на выходе трансформатора инвертора, и емкостный сглаживающий фильтр. 5Цель изобретения - расширить диапазон регулирования тока нагрузки.Это достигается тем, что преобразователь снабжен дополнительным коммутирующим конденсатором, подключенным к зажимам постоянного тока О мостового транзисторно - диодного коммутатора, а зажимы переменного тока подключены к дополнительной обмотке трансформатора инвертора.На фиг. 1 представлена схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - кривые изменения напряжений и токов при работе преобразователя, где Озг - напряжение на выходе задающего генератора; 1 с и Ос - ток в конденсатореС - контура инвертора и напряжение на этом конденсаторе; Отр 1 - напряжение на первичной обмотке трансформатора инвертора; 1, - ток намагничиьаьил ТраиеформаТОра; Оа - НанрьЖЕНИЕ МЕжду анодом и катодом тиристора;с доп и Ос доп - ток в дополнительном конденсаторе и напряжение наэтом конденсаторе. 25 Предчагасмый 1 шсООразоватсль содержит пос;1 е. довательный резонансный цнвсртор на тиристорах 1 - 4, ко входам которых по,1 к 111 очен форм 11 рователь 5 отпнрающих 11 мпудьсов, последовательный .С - контур инвертора, состояицсй иэ дросселя 6:1 конденсатора 7. выпрямитель на диодах 8 - 11, Вк 1 юченнъ 1 Й на выходе трансформатора 1. ие 1 верто ра, и конденсатор 13 сглаживающего фильтра.Преобразователь снабжен дополнительным конденсатором 14, подключенным к диагонали мостового коммутатора., выполненного на транзисторах 15 - 18, встречно в параллель которым включены диоды 19 - 2". Вторая диагональ мостового коммутатора присоединена через разделитель 1 п 111 конденсатор 23 к дополнительной обмотке трансформатора 12 инвертора. Входь 1 транзисторов мостового коммутатора и формирователь 5 отпирающих импульсов присоединены к общему задающему генератору 24.К конденсатору 14 через диод 25 присоединен зарядный источник 26.Резонансный инвертор на тирпсторах 1-4 и выпрямитель на диодах 8 - 11 служат для преобразования постоянного напряжения одного уровня в "остоянное напряжение другого уровня. Параллель.но указанным тиристорам присоединены ЯС - цепи,которые предназначены для устранения паразитныхвысокочастотных колебаний и выбросов напряжения, появляющихся в моменты запирания тиристо.ров. 5Для увеличения коэффициента сглаживания кконденсатору 13 фильтра может быть присоединенодополнительное Г - образное звено фильтра,Мостовой коммутатор на транзисторах 15 - 18выполняет роль переключателя, подключающегодополнительный конденсатор 14 к дополнительнойобмотке трансформатора с полярностью, изме.няющейся синхронно с работой резонансного инверТора. Это обеспечивает поддержание обратного на.пряжения на закрывшихся тиристорах даже прималой амплитуде напряжения на конденсаторе 7,Диоды 19 - 22 уменьшают инверсный ток, про.текающий в транзисторах 15-18 в начале каждогополупериода работы преобразователя, и потеримощности в транзисторах.Вспомогательный источник 26 служит длясоздания начального напряжения на конденсаторе 14 перед пуском преобразователя и исключения:чрезмерного снижения напряжения на конденсато.ре 14 в процессе работы преооразователя. Тем саг,мым уменьшается величина зарядного конденсатора 14, протекающего через диоды 19 - 22, ивлияние цепи дополнительной обмотки на силовуюцепь преобразователи.Конденсатор 23 служит для устранения по.стоянной составляющей тока в цепи дополнительной обмотки трансформатора, которая могла быпоявиться иэ - эа небольшого различия длительностиполупериодов работы коммутатора на транзисторах15-18, разброса параметров транзисторов, неодинакового сопротивления цепи дополнительной обмот.ки для разных полупериодов. При выполнениитрансформатора на сердечнике из пермаллоя, чтоцелесообразно для уменьшения веса и габаритовпреобразователя, работающего на повышенныхчастотах (3 - 5 кГц и выше), даже небольшая постоянная составляющая тока может вызвать насыщение сердечника в один из полупериодов, Конденсатор 23 позволяет исключить насыщение сердечника. Если сердечник трансформатора выполняетсяиз электрстехнической стали, например, типаЭ - 350, конденсатор 23 можно не применять. Приэтом насыщения сердечника можно избежать неко.торым снижением рабочей индукции,50Преобразователь работает следующим образом.При включении тиристоров 1 и 4 (момент 1 о на фиг. 2) в цепи резонансного контура: дроссель 6 - конденсатор 7 формируется положительный импульс токас, а конденсатор 7 перезаряжается от 55 напряжения О =.Ощ до напряжения О = О . Однос гпвременно с укаэанными тиристорами отпираются диоды 8 и 11 выпрямителя и диоды 19 и 22 коммутатора. Конденсатор фильтра 13 заряжается, пока ток вторичной обмотки трансформатора боль- бо ше тока нагрузки преобразователя и разряжается в в остальное время.Дополнительный конденсатор 14 подзаряжается током с доп проходящим через открывцыеся диодьг 19 и 22. По окончании полупериода колебаний резонансного контура (момент 1, ) тиристоры 1 - 4 и диоды 8 - 11, 19 - 22 запираются. В первичной и Рторичной обмотках трансформатора начинается бестоков ая пауза.Ток намагничивания трансформатора, достигший к этому моменту положительной величины. (ток втекает в начало обмотки), отмеченной на фиг. 1 точкой, начинает проходить по цепи дополнительной обмоткой через открытые транзисторы 15 и 18, на которые в момент 1 о было подано отпирающее напряжение от задающего генератора 24. Во время паузы напряжение на первичной обмотке тРансфоРматоРа Отр 1, опРеделЯемое пРиложенным к дополнительной обмотке напряжением дополнительного конденсатора 14, имеет такой же знак, как и в интервале открытого состояния тиристоров.Это увеличивает обратное напряжение на закры. вшихся тиристорах 1 и 4:т 11 ОоЮР=а= кгде Од - входное напряжение преобразователя.С задержкой после момента окончания импульса тока с, равной времени восстановления запирающих свойств тиристоров (в момент 1,), включаются тиристоры 2 и 3. Одновременно отпираются диоды 9,10,20 и 21 и запираются транзисторы 15 и 18, управляемые напряжением прямоугольной формы с выхода задающего генератора 24. Напряжение на обмотках трансформатора быстро меняет знак, В цепи резонансного контура снова формируется импульс тока с, а конденсатор 7 перезаряжается от напряжения Ос = Оп до напряже. ния Ос ="Од Конденсатор 14 сноваподзаряжается.После окончания импульса токаток намагничивания трансформатора замыкается по цепи до. полнительной обмотки через транзисторы 16 и 17, на которые в начале импульса было подано отпирающее напряжение от задающего генератора 24. Конденсатор 14 поддерживает на обмотках транс. форматора отрицательное напряжение, благодаря чему увеличивается обратное напряжение на тиристорах 2 и 3;Конденсатор 14 не перезаряжается, а только подзаряжается в начале каждого полупериода работы преобразователя (моменты 1 о,1, ) дополнительная обмотка трансформатора является слабо- точной по сравнению с остальными, Поэтому цепь дополнительной обмотки мало влияет на процесс формирования импульса тока в цели резонансного контура.Выбирая емкость конденсатора 14 такой величины чтобы уменьшение напряжения на нем при разряде током намагничивания было мало, можнообеспечить поддержание достаточного обратного напряжения на выключаемых тиристорах при малой (по сравнению со входным напряжением) амплитуде напряжения на конденсаторе резонансного контура, Это позволяет уменьшить вес и габариты и расширить диапазон регулирования тока нагрузки преобразователя. Вспомогательный источник 2 б позволяет исключить чрезмерное снижение напряжения на конденсаторе 14 в процессе работы преобразователя, уменьшить зарядный ток конденсатора, проте. кающий через диоды 19 - 22, и влияние цепи дополнительной обмотки на процесс формированияимпульса тока в резонансном контуре,Формула изобретенияПреобразователь постоянного нянрлже пч, годержащии последовательный резонансный инвертор на тиристорах, выпрямитель, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора инверторя, мосто.вой транзисторно.диодньпю коммутатор, подключен.ный по постоянному току через диод к зажимам дополнительного источника питания, о т л и ч а ющ и й си тем, что, с целью распгирения диапазона 1 О регулирования тока нагрузки, он снабжен дополнительным коммутирующим конденсатором, попилю.ченным в цепь постоянного тока упомянутого ком.мутатора, цепь переменного тока которого подклю. чена к дополнительной обмотке трансформатора 15 инвертора,547941 тр Г. Вотчицевфанта Состави Техред орректор С, Шек едактор 3. Афанасьева Заказ 788/108 Подписи Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Тираж 902 ИПИ Государственного к по делам изобр 113035, Москва,Ж-Змитета Совета Министров ний и открытий Раушская наб., д. 4/5