Регулируемый двухтактный конвертор

Союз Советских Соцналистических Республик(51)М. Кл.2 Н 02 М 3/335 Й 02 "Р 1 3/1 6 Государствеиинй комитет СССР по делам изобретеии й и открытий(53) УДК 621. 314 . 58088.8) Дата опубликования описания 0505.79 /) . . Д ордена Ленина энергетический инс ель оско 4) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ДВУХТАКТНЫЙ КОНВЕРТО с е модуляция шессе регулиронеполную глуиты Фильтрующ ытроя О Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания для преобразования постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого регулируе- мого уровня.Известны регулируемые двухтактные конверторы, содержащие выходной трансформатор, основные управляемые ключи, выходной выпрямитель и сглаживающий Ь-С фильтр, состоящий из дросселя и конденсатора 1).Для уменьшения габаритов сглаживающего Фильтра в подобные конверторы введены дополнительные управляемые ключи, шунтирующие первичную обмотку выходного трансформатора совместно со сглаживающим дросселем, включеннымв цепь питания конвертора 2).Недостатком конверторов 1 Ц 2) является сниженный КПД и значительные габариты фильтрующих элементов из-,за перерывов в процессе передачи мощности в нагрузку или ее потребления от источника питания,так как модуляция ширины имйульсов в этих схемах осуществляется на полную глубину, и импульсная величина передаваемой или потребляемой) мошно ти значительно превышает ее среднюювеличину.Известен также регулируемый двухтактный конвертор, содержащий дополнительную преобразовательную ячейку дополнительным выходным трансформатором и дополнительными управляемыми ключами 3.В этом конвертор ирины импульсов в проц вания производитсяна бину, и поэтому габар их элементов уменьшены.Недостаткомконвертора при включении сглаживающего дросселя в цепи питания является отсутствие защит от перенапряжений, выводящих из с управляющие ключи при случайных сбоях или отказах в цепи управления этими ключами.Цель изобретения - повышение Функциональной надежности конвертора.Эта цель достигается тем, что в конвертор., содержащий основную преобразовательную ячейку на управляемыключах с основным выходным трансформатором, вторичная обмотка которого через выпрямитель связана с выходными выводами конвертора, а в цепь питания661696 включен сглаживающий дроссель, и дополнительную преобразовательную двухтактную ячейку с дополнительным выходным трансформатором, первичные обмоткикоторого подклюЧены. одним концом к,первичной обмотке основного трансформатора, а другим концом через дополнительные;управляемые ключи к первомувыводу источника питания, введеныуправляемые вентили, подключающие вторичные обмотки дополнительного трансформатора ко второму выводу источника 10питания и соединены по цепи управления с точкой соединения первичной ивторичной обмотки дополнительноготрансформатора противоположного плечачерез цепь автоматической коммутации.15Эта цепь выполняется либо в виде резистора, либо в виде двух последовательно соединенных резисторов, один,из которых шунтирован диодом,На фиг.1 изображена схема устройст ва; на фиг.2 - диаграмма работы управляемых ключей в этом устройстве.В конверторе (фиг.1) шина питания1 через обмотку 2 дросселя 3 подключена к одному выводу источника питания и непосредственно соединена собщей точкой первичных обмоток 4 и 5основного выходного трансформатора б.Укаэанные первичные обмотки черезосновные управляемые ключи 7 и 8 подключены ко второй шине питания 9,которая соединена непосредственно сдругим выводом источника питания.В устройстве содержится дополнительный выходной трансформатор 10. Точка" соединения первичной обмотки 4 (5)трансформатора б с электродом силовой цепи основного управляемого ключа7 (8) связана с общей шиной 9, соединенной непосредственно с одним полюсом истбчника питания и со вторыМ 40элетродом основного управляемого ключа 7 (8); общим для силовой и управляющей цепей этого ключа, через соединенные последовательно первичнуюобмотку 11 (12) дополнительного тран 45сформатора 10 и дополнительный управ-,ляемый ключ 13 (14). Кроме тсго точкасоединения обмотки 4 (5),с электродом основного ключа 7 (8) связана свыводом источника питания через вторйчную обмотку 15 (16) дополнительнбго трансформатора 10 и управляемыйвентиль 17 (18) . Со вторым полюсомщгточника питания непосредственносоединен электрод управляемого вентиля 17 (18), являющийся общим длясиловой цепи и цепи управления этоговентиля. 35 второго полупериода замкнут ключ 8,а в течение 1-Т/2 - ключ 14 ивентиль 18.Изменением относительной продолжительности упоминавшихся частей : полупериодов работы преобразовате ля достигается регулирование напряУправляющий электрод управляемого вентиля 17 (18) связан через резистор 19 (20) с точкой соединения цер- вичноЯ ивторичной обмоток 12 и 16 (11 ьГ 15) . Вторичные обмотки 21 и 22 трансФорматора б череэ выпрямитель, образованный диодами 23 и 24, подключены к нагрузке 25, шунтированнойконденсатором 26,Управляющие электроды основныхключей 7 и 8 и дополнительных ключей13 и 14 соединены с выходами устроЯства управления 27.Принцип действия устройства состоит в следующем.Устройство управления 27 реализуеталгоритм работы ключей 7, 8, 13 и 14,графически изображенный на фиг,2, гдесостоянию включено соответствует1, а состоянию выключено0Обмотка 2 дросселя 3 выступает поотношению к силовой цепи регулируемого преобразователя в роли источника тока. Когда открыты одновременносиловые ключи 7 и 13 (или только силовой ключ 7), энергия передаетсятолько через силовой трансформаторб. В эту часть полупериода Т/2 работы преобразователя, длительностькоторой обозначается 1 Т/2, силоваяцепь вентиля 17 находится под обратным напряжением,и вентильзакрыт,хотя на его управляющий электродпередается отпирающий сигнал черезрезистор 19. Что касается управляемого вентиля 18, то, хотя его силовая цепь в указанную часть полупериода находится под прямым смещением,этот вентиль закрыт под действиемзапирающего сигнала, поступающего науправляющий электрод через резистор20. Для исключения перенапряженийв цепях управления вентилями 17 и18 эти цепи могут быть шунтированыдиодами (не показаны).Когда в течение времени 1- уТ/2первого полупериода Т/2 ключ 7 находится в разомкнутом состоянии, аключ 13 - в замкнутом, ток обмотки2 дросселя 3 замыкается через пер. -вичные обмотки 4 и 11 трансформаторов б и 10, что вызывает появлениеотпирающего напряжения в силовойцепи вентиля 17. Этот вентиль переходит в открытое состояние, и поэтому энергия продолжает поступать внагрузку через трансформатор б ичастично возвращается в источникпитания через дополнительный трансформатор 10. Вентиль 18 при этомостается закрытым, так как на управляющий электрод его продолжает поступать запирающий сигнал черезрезистор 20. Во второй полупериод работы про.цессы в схеме повторяются с той лишь разницей, что в течение Т/2661696жения на нагрузке, причем регулировоч- Формула изобретенияная характеристика имеет вид/где Бн - напряжение нагрузки, приведенйое к первичной обмотке силового трансформатора 6, аИ 4 5 16ф / 14В схеме фиг.1 на вторичной сторонетрансформатора 6 показана одна нагрузка. Принцип действия схемы неизменяется при любом числе нагрузокна вторичной стороне.В случае, если управляющие цепивентилей 17 и 18 не имеют вентильного характера проводимости (напримересли использовано шунтирование этихцепей диодами), применейие резисторов 19 и 20 в цепи автоматическойкоммутации является энергетическиоправданным, Это обусловлено тем,что обычно ток, который. необходимозадавать в управляющую цепь вентилей 17 и 18 для их отпирания, существенно превосходит ток, необходимый для поддержания закрытогосостояния этих вентилей. С учетомэтого целесообразно последовательно с каждым иэ резисторов 19 и 20включить дополнительный резистор,шунтированный диодом, В этом случае ток, отпирающий вентиль 17 (18),будет определяться сопротивлениемтолько резистора 19 (20), а ток,поддерживающий закрытое состояниевентиля 17 (18), - существенно большим сопротивлением резистора 19 (20)и резистора, включенного с ним последовательно,Устройство может быть реализовано также и в мостовом варианте. В этом случае первичная обмотка основного трансформатора соединена с шиной питания 1 не средней точкой первичной обмотки, непосредственно, как на фиг.1,. а подключена крайними выводами через дополнительную пару основных управляемых ключей. Если по какой-либо причине исчезают сигналы на выходе устройства управления основными и дополнитель-. ными ключами, и эти ключи запирают- ся, в схеме не возникают перенапряжения, связанные с рассеянием энергии, накопленной в дросселе, так как в этом случае вентили 17 и 18 автоматически одновременно отпираются за счет действия цепи автоматической коммутации, обеспечивая путь для замыкания тока обмотки дросселя. 1. Регулируемый двухтактный конвертор, содержащий основную преобра.зовательную двухтактную ячейку науправляемых ключах с основным выход 5 ным трансформатором, вторичная об- мотка которого через выпрямитель связана с выходными выводами конвертора, а в цепь питания включен сглажи-.вающий дроссель, и дополнительную0 преобразовательную двухтактную ячейку с дополнительным выходным трансформатором, имеющим две первичныеобмотки, каждая обмотка одним концомсоединена с соответствующим крайнимвыводом первичной обмотки основноготрансформатора, а другим концом черездополнительный управляемый ключс первым выводом для источника питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения функциональной надежности, дополнительный выходной трансформатор снабжен второйвторичной обмоткой, каждая из кото-рых одним концом подключена к соответствующему крайнему выводу первичной обмотки основного трансформатора,а другим концом через введенныйуправляемый вентиль соединена совторым выводом для источника питания,причем электрод этого вентиля, явля 30 ющийся общим для силовой цепи и цепиуправления вентиля, соединен непосредственно со вторым выводом для источника питания, а управляющий электродуправляемого вентиля данного плеча35 конвертора соединен через цепь автоматической коммутации с крайним выводом,первичной обмотки основного трансформатора противоположного плечаконвертора.40 2, Конвертор по п.1,о т л и ч а ющ и й с я тем, что, цепь автома,тической коммутации выполнена в виде,резистора,3, Конвертор по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что цепь автоматической коммутации выполнена в виде двухпоследовательно соединенных резисторов, один из которых шунтировандиодом.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Моин В.С Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи, М Энергия, 1972,с.206, рис.7-4.55 2, Авторское свидетельство СССР9480160, кл. Н 02 М 7/527, 1972.3. Заявка Р 1962374/07,кл. Н 02 М 7/537, 1973, по которойпринято решение о выдаче авторско 60 го свидетельства,бб 1696 в и Составитель В.Моинехред О.Андрейко Корректор С.ПатрушеГ Редактор И.Ахмедова аказ 2503/59 113 Проектная, 4 Тираж 856 НИИЛИ Государственного но делам изобретений 5, Москва, У.-35, Раушс Ънлиал ППП Патент, г.ужгор Подписноекомитета СССРи открытийая наб., д.4/5