Устройство для умножения напряжения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Срциалнстичеаснх Республик(22) Заявлено ЗОД 578 (21) 2620233/24-07 с присоединением заявки Йо Н 02 М 7/10 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий.632(088.8) Дата опубликования описания 15,0780(72) Автор изобретения А.ф. Березовский Ярославский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ 1Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности, к выпрямителям с умножением напряжения.Известен однофазный однополупе" 5 риодичный выпрямитель с умножейием напряжения.Недостаток известного устройства состоит в том, что оно имеет малую жесткость внешней характеристикии, 10 кроме того, при двухполупериодном выпрямлении с питанием от двух вторичных обмоток трансформатора требуется двукратное повторение многих элементов. 15Известен также однофазный однополупериодный выпрямитель с умйожением напряжения, содержащий подключенный к выводам для источника переменного напряжения мост, два пле ча которого образованы вентилями, два других конденсаторами, а диагональ постоянного тока связана с цепью, состоящей иэ дополнительного вентиля и выводов для подключения 25 нагрузки. Цля утрбения напряжения и повышения жесткости внешней харайтеристики конденсаторы включены в противолежащие плечи моста, а параллельио выводам для подключения ЗО 2нагрузки подсоединен вспомогательный конденсатор.Недостаток этого устройства состоит в том, что при питании от двухисточников или при двухполупериод-ном выпрямлении с питанием от двухвторичных обмоток трансформаторатребуется двукратйое повторение всехэлементов за исключением конденсатора, подсоединенного параллельнонагрузке,Цель изобретения - упрощениеустройства и улучшения внешней характеристики выходного напряженияпри питании от двух источников пере"менного напряжения.Укаэанная цель достигается тем,чго в устройстве для умножения напряжения, содержащем выпрямительныймост, в двух противоположных плечах которого включены конденсаторы,в двух других - вентйли, а диагональпостоянного тока образована цепью,состоящей из вспомогательного венти"ля и дополнительного конденсатора,шунтирующего выходные выводы, последовательно с каждым из конденса;торов моста включен дополнительныйвентиль, причем общая точка соединения этого конденсатора с вентилемсмежного с ним плеча и общая точкасоединения дополнительного вентиляс вентилем другого плеча образуютвыводы для подключения соответствующего источника переменного напряжения.На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.устройство подключается к двумисточникам переменных напряжений с . выводами 1 и 2,и З.,и 4 соответственно. В частномслучае при двухполу= " аериодном выпрямлении это могут ,бйть вторичные обмотки одного трансформатора. Два противолежащих плеча моста образованы конденсаторами5 и б, а два других - вентилями 7и 8. Диагональ постоянного тока связана с цепьюсостоящей из вспомога-.тельного вентиля 9 и выводов дляподключения нагрузки 10, к которымподсоединен вспомогательный конденсатор 11. Дополнительные вентили 12 и13 подключены последовательно с конденсаторами 5 и б в плечах моста,причем к зажимам дополнительных вентилей подсоединены выводы разныхисточников питания 1,3 и 2,4 соответственно. Через режимный переключатель 14 можно подсоединять дополнительную нагрузку 15, рассчитаннуюна пониженное (однократное) напряжение, В условиях переменного (выпрямленного) оперативного .ока для релейной защиты и автоматики нагрузкой10 может быть соленоид отключениявыключателя, а нагрузкой 15, - все "остальные реле оперативного тока исигнализация. Через режимный переключатель 16 можно в одну из питающихцепей ввести контакт 17 переключающего реле, которое автоматически переводит питание на источник или св 1 водами 3 и 4,или с выводами 18 и 19При питании от двух источниковс.выводами 1 и 2,и 3, и 4, когдавходные напряжения равным по величине и совпадают по фазе, из-за чегоотсутствует разность потенциаловмежду вйводами 1 и 3, а также междувыводами 2 и 4, устройство работаетследующим образом.В первый полупериод, когда потенциалы на выводах 1 и 3 положительные, имеют место следующие контурныЬ токи: от вывода 1 через вентиль.7 у "конденсатор 6 к выводу 2; от вывода 3 через конденсатор 5 и вентиль8 к выводу 4Эти контурные токи заряжают конденсаторы 5 и б до напряжений, близких к О . Если напряжениена конденсаторе 11 меньше амплитудывходного О то имеют место такжеследующие контурные токи: от вывода1 через вентили 7 и 9, параллельнуюпару иэ нагрузки 10 и конденсатора11, вентили 8 и 13 к выводу 2; отвывода 3 через вентили 12,7 и 9,параллельную пару иэ нагрузки 10 иконденсатора 11,вентиль 8 к выводу 4,Во второй полупериод, когда потенциалы на выводах 2 и 4 положительные, возникают следующие контурныетоки: от вывода 2 через конденсатор б, вентил 9, параллельную паруиз нагрузки 10 и конденсатора 11,конденсатор 5, вентиль 12 к выводу1; от вывода 4 через вентиль 13,конденсатор б, вентиль 9, упомянутуюпараллельную пару, конденсатор 5 квыводу 3. Этими контурными токамикажды иэ источников питания последовательно с конденсаторами 5 и 6заряжает конденсатор 11 до напряже ния, близкого к ЗЦ . Если из двухпитающих и совпадающих по фазе напряжений одно становится меньше, то оноперестает участвовать в упомянутойзарядке конденсатора 11.;щ При пигании от двух источников свыводами 1 и 2,и 3, и 4,когда входные напряжения равны по величине ипротивоположны по фазе, устройствоработает следующим образом.В первый полупериод, когда потенциалы на выводах 1 и 4 положительные,имеют место следующие контурные токи:от вывода 1 через вентиль 7, конденсатор б к выводу 2; от вывода 4 черезвентиль 13, выводы 2 и 1, вентили ЗО 7 и 9, параллельную пару.из нагрузки10 и концансатора 11, конденсатор 5к выводу 3. Первый контурный токпоцзаряжает конденсатор б до напряжения, близкого к Цп а второй заряЗ 5 жает конденсатор 11 в прямом направлении и создает на конденсаторе 5обратный заряд. Как только во второйчасти полупериода напряжение между.выводами 4 и 3 становится меньше обратного напряжения на конденсаторе 5то появляется дополнительный контурный ток, разряжающий конденсатор 5на обмотКУ с выводами 4 и 3. Благодаря этому к концу первого полупериодаобратный заряд на конденсаторе 5практически исчезает.Во второй полупериод, когда потенциалы на выводах 2 и 3 положительные, появляются следующие контурныетоки: от вывода 3 через конденсатор 50 5 и вентиль 8 к выводу 4; от вывода3 через вентиль 12, выводы 1 и 2,конденсатор б, вентиль 9, параллельную пару из нагрузки 10 и конденсатора 11, вентиль 8 к выводу 4. Во 55 второй полупериод первый контурныйток заряжает конденсатор 5 в прямомнаправлении до напряжения, близкогок П Вторым контурным током двапоследовательно соединенных источника питания последовательно с конденсатором б заряжают конденсатор 11 до на,:пряжения,близкого к ЗЦ,В третий полупериадкогда положительные потенциалы,как и в первом полупериоде,на выводах 1 и 4,возникают следующие контурные токи: от вывода 1 через вентиль7 и конденсатор б к выводу 2; отвывода 4 через вентиль 13, выводы 2и 1, вентили 7 и 9, параллельную пару иэ нагрузки 10 и конденсатора 11,конденсатор 5 к выводу 3. В третийполупериод контурный ток заряжаетконденсатор б до напряжения, близкого к , а вторым контурным токомдва последовательно соединенных источника питания последовательно с.конденсатором 5 заряжают конденсатор 11 до напряжения, близкого кЗи,Таким образом, когда входные напряжения равны по величине и противоположны по фазе, то предлагаемое устройство в установившемся режиме по сравнению с известными устройствами имеет меньшую пульсацию выходного напряжения, поскольку подзаряд конденсатора 11 происходит не один, а два раза в период, а также большую жесткость внешней характеристики, потому что подзаряд конденсатора 11 производится не двумя ранее подэаряженными конденсаторами и одним источнйком, а двумя источниками и одним конденсатором.При питании от одного источника, например с выводами 3 и 4, когда равно нулю входное напряжение второго источника с выводами 1 и 2, устройство работает следующим образом;В первый полупериод, когда на выводе 3 положительный потенциал, имеют место следующие контурные токи: от вывода 3 через конденсатор 5 и вентиль 8 к выводу 4; от вывода 3 через вентили 12, 7 и 9, параллельнуюпару иэ нагрузки 10 и конденсатора 11, вентиль 8 к выводу 4Первый контурный ток заряжает конденсатор 5 в прямом направлении до напряжения, близкого к П, а второй возникает только в том случае, если напряжение на конденсаторе 11 меньше амплитуды напряжения источника с выводами 3 и 4, Во второй полупериод, когда на выводе 4 положительный потенциал, возникает контурный ток от вывода 4, через вентиль 13,параллельную пару из конденсатора б и последовательной ветви из выводов 2 и 1, вентиля 7, через вентиль 9, параллельную пару иэ нагрузки 10 и конденсатора 11,че" рез конденсатор 5 к выводу 3. Контурный ток во втором полупериоде заряжает конденсатор б в обратном направлении, однако до весьма малого . напряжения, причем конденсатор тут же разряжаетсячерез активное сопротивление обмотки с выводами 2 и 1, а также от последовательно соединенных источника (с выводами 4 и 3) и конденсатора 5 заряжает конденсатор 11 до напряжения, близкого к 2 Ощ, 50 55 60 65 Формула изобретенияУстройство для умножения напряжения, содержащее выпрямительный мост, в двух противоположных плечах которого включены конденсаторы, в двух других - вентили, а диагональ постоянного тока образована цепью, состоящей из вспомогательного вентиля и дополнительного конденсатора, шунтирующего выходные выводы, о т л ич а ю щ е е с я тем,что,с целью упрощения и улучшения внешней характе-. ристики выходного напряжения при питании от двух источников переменного напряжения, последовательно с каждым из конденсаторов моста вклю-. Таким образом, при питании от одного источника, когда равно нулювходное напряжение второго источника,предлагаемое устройство работаеткак удвоитель напряжения. В некоторых случаях удвоения будет достаточно. В качестве такого примера можно привести питание отпромежуточного насыщающегосятрансформатора тока ( стабилизированного путем создания феррорезонансного контура), когда напряжение состороны трансформаторов напряженияравно нулю. Если же питание происходит со стороны трансформаторов напряжения, когда близко к нулю напряжение со стороны трансформаторов тока,.то выпрямленияс удвоением напряжения может быть недостаточно. В такихусловиях можно режимным переключателем 16 ввести в цепь переключающие 20 контакты 17, обмотки с выводами 1и 2,и З,и 4 поместить на промежуточном трансформаторе "о стороны цепейнапряжения, а обмотку с выводами18 и 19 - со стороны цепей трансфор маторов тока. При этом целесообразно реле с контактами 17 выполнитьв виде двухобмоточного токового реле, включенного на разность токов,протекающих через первичную обмотку 30 упомянутого промежуточного насыщающегося трансформатора и через конденсатор упомянутого феррорезонансного контура.Предлагаемое устройство по сравЗ 5 нению с известными проще, посколькусодержит три вместо пяти конденсаторов (одинаковой емкости) и пять вентилей вместо шести; при двухполупериодном выпрямлении с питанием отдвух вторичных обмоток трансформато ра имеет более жесткую внешнюю характеристику,а также в условиях переменного (выпрямленного) оперативного то.ка при дополнительном использованиидвухобмоточного токового реле позволяет уменьшить режимные изменениявыходного напряжения.%ен лополнительныи вентиль, причем об- полнительного вентиля с вентилемцая точка соединения этого конден- другого плеча образуют выводы длясатора с вентилем смежного с ним подключения соответствующего источ"плеча и общая точка соединения до- ника переменного напряжения.т Л. Устинкидрейко едакт Заказ 4 и 257/46Тираж 783ЦНИНПИ Государствейного кпо делам изобретений и13035, Москва, Ж, РауюВ"ал ППП Патентг. Ужг Состав Е ЯКЬвчик техред