Способ регулирования выходного напряжения преобразователя постоянного напряжения в постоянное и устройство для его осуществления

(22) Заявлено 221275 (21) 2301333/24-07 (51) М. Кл. с присоединением заявки Но Н 02 М 3/135 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621,314, .2(088.8) Дата опубликования описания 28.068 0(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для регулирования выходного напряжения вверх и вниз от напряжения источника питания, например в качестве вторичного источника гарантированного питания с нестабильным входным и стабильным регулируемым выходным напряжением,Известны способы и устройства регулирования постоянного напряжения вверх и вниз от наэпряжения источника питания 1) и 2).Наиболее близким является способ и устройство, содержащее последова тельный и параллельный преобразователи, для регулирования выходного напряжения ниже входного, включают последовательный прерыватель с переменным коэФфициентом заполнения им пульсного цикла (первая эона регулирования). Для регулирования выход ного напряжения на уровне вьхое входного включают последовательный прерыватель, и с определенной задержкой параллельный прерыватель, затем запирают последовательный прерыватель и после этого - параллельный прерыватель (вторая зона регулирования). устройство для осуществления способа 30:одержит, кроме прерывателей, контур из диода, дросселя и шунтирующего нагрузку конденсатора, присоединенную к зажимам дросселя цепь иэ последовательно соединенных последовательного прерывателя, источника питания и параллельного прерывателя, а также диод, присоединенный между общей точкой соединения конденсатора с нагрузкой и общей точкой соединения источника питания с параллельным прерывателем 2).Недостатком данного способа является то, что коэффициент заполнения импульсного цикла последовательного прерывателя изменяется от 0 до 1 при регулировании выходного напряжения ниже входного. Это приводит к увеличению амплитуды пульсации тока накопительного дросселя, а следовательно, к увеличению массы и габаритов дросселя и конденсаторов. С увеличением массы дросселя и конденсаторов увеличиваются также потери.Недостаток устройства, реализующего известный способ, состоит в том, что последовательно с нагрузкой включено два полупроводниковых прибора: тиристор и диод, что также приводитдополнительным потерям. Кроме того,каждый из прерывателей имеет индивидуальный узел коммутации, что приводит к усложнению силовой схемы и схемы управления,Цель изобретения - уп 1 ощение иулучшение массо-габаритных показателей преобразователя.Поставленная цель достигается изменением алгоритма управления прерывателями и местом подключения последовательного прерывателя.На фиг. 1-6 представлены вариантыустройств, реализующих способ регулирования,Преобразователь постоянного напряжения содержит дроссель 1, диод 2,выходной конденсатор 3 первичный источник 4, параллельный прерыватель 5,связывающий дроссель 1 с одним из выводов источника 4, а также последовательный прерыватель в виде тиристора 6,Дроссель 1 может быть выполнен также ;Яв виде автотрансформатора или трансформатора (фиг, 2-6).Предложенный способ в отличие отизвестного имеет .три зоны регулирования выходного напряжения и реали- дзуется следующим образом.При регулировании выходного напряжения вверх от нулевого уровня донапряжения, уровень которого нижевходного напряжения (первая зона регулирования) сначала при выключенномпрерывателе 6 подают управляющие импульсы на вход параллельного прерывателя 5,В первой зоне при включенном прерывателе 5 энергии накапливается вдросселе 1, энергия в нагрузку в этовремя поступает только из конденсатора 3. При выключенном прерывателе 5накопленная в дросселе 1 энергия передается в нагрузку и конденсатор 3. 40Во второй зоне регулирования, подаютуправляющие импульсы на вход последовательного прерывателя 6 с переменным коэффициентом заполнения. Прерыватель 5 во второй зоне переключаютс неизменяемым коэффициентом заполнения, обеспечивающим выключение прерывателя 6. Начало и конец проводящегосостояния прерывателя 5 совпадает сначалом и концом интервала, предусмотренного для гарантированного принудительного запирания тиристора 6,Верхний предел регулирования во второй .зоне соответствует равенству входного и выходного напряжений,о второй зоне при включенном прерывйтеле 6 часть энергии передаетсяв нагрузку и в конденсатор 3 непосредственно без промежуточного преобразования, а другая часть накапливается в это время в дросселе 1, При 40выключенном прерывателе б энергия,накопленная в дросселе 1 и конденсаторе 3, передается в нагрузку.В третьей зоне регулирования навход прерывателя 5 подают управляю. щие импульсы с регулируемым коэффицИентом заполнения импульсного цикла, На вход прерывателя б,при этом падают управляющие импульсы, совпадающие по времени и длительности с паузами управляющих импульсов параллельного прерывателя 5, Выход напряжения регулируется выше уровня входного напряжения. В третьей зоне при включенном прерывателе 5 прерыватель 6 выключен. Энергия накапливается в дросселе 1. Энергия в нагрузку поступает в это время только из конденсатора 3. При включенном прерывателе 6 (прерыватель 5 выключен) в нагрузку и в конденсатор 3 передается накопленная в дросселе 1 энергия, а также часть энергии, поступающая из источника питания без промежуточного преобразования.Особенностью предлагаемого способа является то, что диапазон регулирования выходного напряжения разбит на три зоны, вследствие чего уменьшается диапазон изменения коэффициентов заполнения импульсных циклов прерывателей, а следовательно, уменьшается расчетная мощность элементов основной части регулятора, Масса и габариты регулятора при применении предложенного способа существенно меньше, КПД выше.Запирание тиристора 6 осуществляется энергией выходного конденсатора 3 при отпирании прерывателя 5, время включенного состояния которого должно быть равным или больше времени запирания тиристора 6. Отпадает также необходимость управления устройством коммутации тиристора, что упрощает алгоритм управления этим ключом, Основная часть предложенного устройства для осуществления способа проще известного: исключен из силовой цепи диод и устройство искусственной коммутации, В результате масса вентильного оборудования уменьшается, а КПД повышается, что существенно при относительно низких преобразуемых напряжениях.Таким образом, применение предложенного способа и устройства для его осуществления позволяет существенно"оулучшить технико-экономические показатели: уменьшить расход активных материалов, уменьшить потери,упростить устройство.Формула .изобретения1Способ регулирования выходного напряжения преобразователя постоянного напряжения в постоянное, содержащий последовательный и параллельный прерыватели, путем подачи на их входы управляющих импульсов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упроще743137 и 2, 5 ния и улучшЕния массо- габаритных показателей преобразователя для изменения выходного напряжения до уровняменьшего, чем выходной, указанныеимпульсы подают на вход параллельногопрерывателя, а для изменения выходного напряжения от полученного уровня до уровня входного, управляющиеимпульсы с изменяемым коэффициентомзаполнения подают на входы последовательного прерывателя, поддерживаякоэффициент заполнения импульсов подаваемых на .вход параллельного прерывателя, а для получения выходногонапряжения, уровень которого превышает входной, управляющие импульсыс изменяемым коэффициентом заполнения подают на входы последовательного и параллельного прерывателей, причем длительность первых соответствует паузам между вторыми из упомянутых импульсов, минимальную длительность которых задают не меньшей, чем время включения последовательногопрерывателя,2. Устройство для осуществленияспособа по п. 1, содержащее последовательный прерыватель, контур из дросселя, Диода и выходного конденсатора,а также присоединенную к выводам дросселя цепь из последовательно соединенных первичного источника и параллельного прерывателя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что последовательныйпрерыватель присоединен между общейточкой соединения конденсатора с выходным зажимом и общей точкой соединения первичного источника с параллельным прерывателем.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бирзниекс Л.В. Импульсные преобразователи постоянного тока. М.,Энергия, 1974.20 2, Авторское свидетельство СССРР 279780, кл. Н 02 М 3/135, 1971.743137 фи.г. 5 и г.б Составитель Ю, СпивакО. Колесникова Техред А. Щепанская Корректор А. Гриценко едакт Закаэ 3628/18Н илиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 783 Ц ИИПИ Государс по делам изо 113035, Москва, ЖПодписноевенного комитета СССРретений и открытийРаушская наб д. 4/5