Регулируемый преобразователь

, с ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(7) Ленинградский институт авиационного приборостроения(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованово вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - уменьшениемассы и габаритов и расширение диапазона регулирования выходного напряжения преобразователя. Инверторсодержит транзисторы 2 и 3, выходной.трансформатор 4, выпрямитель 5, дроссель 6, нагрузку 10, первый ведомыйгенератор 13, пропускающие диоды 19и 20, разделительные диоды 23 и 24.12496В устройство введены второй ведомый генератор 25, дополнительные диоды 27 и 28, промежуточные трансформаторы 29 и 30. Регулируя Фазовый сдвиг между прямоугольными напряжениямиведомых генераторов 13 и 25, можно изменять в широких пределах величину выходного напряжения преобразователя. Путем выбора оптимального 77,режима при равенстве длительностипроводящего состояния транзисторовинвертора половине периода достигается уменьшение реактивных элементов.Расширение диапазонарегулирования достигается засчет регулированнядлительности проводящегосостояния транзисторов меньшеи большеполупериода напряжения вцепипеременноготока устр-ва.1.Изобретение относится к преобразовательной технике и может бытьиспользовано во вторичных источникахэлектропитания радиоэлектронной аппаратуры. 5Цель изобретения - уменьшениемассы и габаритов и расширение диапазона регулирования выходного. напряжения преобразователя,На чертеже представлена схема регулируемого преобразователя.Преобразователь содержит конденсатор 1 входного емкостного фильтра,транзисторы 2 и 3 инвертора, выход,ной трансформатор 4 инвертора, выпрямитель 5, дроссель 6, обмотки 7 и8 дросселя, конденсатор 9 выходногофильтра, нагрузку 10, задающий генератор 11, трансформатор 12 задающегогенератора, первый ведомый генератор20;13, трансформатор 14 первого ведомого .генератора, управляющие обмотки15.-18, пропускающие диоды 19 и 20,резисторы 21 и 22, разделительныедиоды 23 и 24, второй ведомый гене. -25ратор 25, трансформатор 26 второговедомого генератора, дополнительныедиоды 27 и 28, первый промежуточныйтрансформатор 29, второй промежуточный трансформатор 30, вторичные обмотки 31 и 32 первого промежуточноготрансформатора, вторичные обмотки33 и 34 второго промежуточного трансформатора, первичную обмотку 35 первого промежуточного трансформатора, 35управляющие обмотки трансформатора36 и 37 первого ведомого генератора,управляющие обмотки 38 и 39 трансформатора второго ведомого генератора,первичную обмотку 40 второго проме Ожуточного трансформатора. 2Регулируемый преобразователь с широтно-импульсной модуляцией прямоугольного напряжения в цепи переменного тока имеет силовую и управляющую части.Силовая часть осуществляет преобразование энергии постоянного тока, управляющая часть обеспечивает. регулируемую широтно-импульсную модуляцию, а также обеспечивает эффективное включение и выключение транзисторов в широком диапазоне изменения временипроводящего состояния транзис-: торов при высокой частоте преобразования. Силовая часть предлагаемого регулируемого преобразователя содержит входной емкостной Фильтр в виде: конденсатора 1, подключенного к шинам питания инвертора на транзисторах 2 и 3. Инвертор через выходной трансформатор .4 и выпрямитель 5 соединен с выходным Фильтром, выполненным на дросселе 6 с обмоткой 7, включенной. последовательно с нагрузкой 10, и на конденсаторе 9, включенном параллельно нагрузке 10. Другая об-, мотка 8 дросселя 6 выходного фильтра включена в одну из шин питания инвертора согласно .с обмоткой 7 этого дросселя.Управляющая часть предлагаемого регулируемого преобразователя состоит из задающего генератора 11, первого ведомого генератора .13 и второго ведомого генератора 25.Задающий генератор 11 соединен своим выходом с входом первого ведомого генератора 13. Выход первого ведомого генератора 13 соединен с входом второго ведомого генератора 25.тУправляющие обмотки 15-18 трансформаторов задающего генератора 12 и первого ведомого генератора 14 соединены попарно последовательно. Каждая пара управляющих обмоток одним выводом подключена к эмиттеру одного из транзисторов 2(3) инвертора, а другим выводом через соединенные последовательно пропускающий диод 19 (20) и резистор 21 (22) - к базе того же транзистора 2(3) и аноду разделительного диода 23 (24), Катод дополнительного диода 27 (28) соединен с катодом пропускающего диода 19 (20), а анод - с выводом вторичной обмотки 31 (32) первого промежуточного трансформатора 29, другой вывод которой подключен к эмиттеру соответствующего транзистора 2 (3) инвертора. К этому же эмиттеру транзистора 2(3) одноименным выводом подключена, вторичная обмотка 33 (34) второго промежуточного трансформатора 30, которая соединена другим выводом с катодом раздепительного диода 23 (24). Первичная обмотка 35 первого промежуточного трансформатора 29 подключена к соединенным последовательно и встречно вторичной обмотке 36 трансформатора, 14 первого ведомого генератора 13 и ,вторичной обмотке 38 трансформатора 26 второго ведомого генератора 25. Первичная обмотка 40 второго промежуточного трансформатора 30 подключена к соединенным последовательно и согласно другой вторичной обмотке 37 трансформатора 14 первого ведомого генератора 13 и другой вторичной обмотке 39 трансформатора 26 второго ведомого генератора 25.Промежуточные трансформаторы 29 и 30 могут .быть исключены из схемы преобразователя, тогда необходимб увеличить количество управляющих обмоток трансформаторов 14 и 26 первого и второго ведомых генераторов.Работу предлагаемого преобразователя рассмотрим при коэффициентах трансформации выходного, трансформатора 4 и дросселя 6, равных единице. Задающий генератор 11 вырабатывает переменное напряжение прямоугольной формы, частота которого определяет частоту преобразования. Начала полу- периодов напряжения задающего генератора 11 определяют моменты включения транзисторов 2 и 3 инвертора, Прямоугольное переменное напряжение 249677 4первого ведомого генератора 13 отстает по фазе от нацуяжения задающего генератора 11. Настроенный постоянный фазовый сдвиг этих напряжений оп 5 ределяет наименьшую возможную длительность проводящего состояния транзисторов инвертора 2 и 3. Прямоугольноепеременное напряжение второго ведомого генератора 25 отстает по фазе от10 напряжения первого ведомого генератора 13, Начала полупериодов напряжения второго ведомого генератора 25определяют моменты выключения транзисторов 2 и 3 инвертора. Регулировкой фазового сдвига напряжений ведомых генераторов достигается изменение.длительности проводящего состояниятранзисторов 2 и 3 инвертора и тем1самым изменение выходного напряжения211 преобразователя, Наибольшая длительность проводящего состояния транзисторов не превосходит суммы наибольших значений обоих фазовых сдвигов,которая в предлагаемом преобразовате 2 ле может быть равна, меньше или больше полупериода переменного напряжения,Рассмотрим периодические процессывключения и выключения транзистора 2.Включается и сначала проводит токтранзистор 2 под действием первогоимпульса разности напряжения обмотки15 трансформатора 12 задающего генератора 1 1 и напряжения обмотки 16трансформатора 14 первого ведомогогенератора 13. Отпирающий ток этихобмоток протекает через переход базаэмиттер транзистора 2, пропускающийдиод 19 и резистор 21. Длительностьпервого импульса определяется величиной настроенного фазового сдвигапрямоугольных напряжений задающего11 и первого ведомого 13 генераторов.После прекращения действия первогоимпульса транзистор 2 продолжает про.ф водить ток, так как на вторичнойобмотке 31 первого промежуточноготрансформатора 29 появляется второйположительный импульс напряжения,под действием которого через дополниф тельный диод 27 и резистор 21 продолжает протекать отпирающий ток через переход база-эмиттер транзистора 2. Второй импульс напряжения появляется в результате разности напряжений об 5 мотки 36 трансформатора 14 первого ве" домого генератора 13 и обмотки 37 транс-форматора 26 второго ведомого генератора 25, которая подведена к первичнойобмотке 35 первого промежуточноготрансформатора 29. Длительность второго импульса определяется величинойрегулируемого фазового сдвига прямо 5угольных напряжений первого 13 и второго 25 ведомых, генераторов, а длительность включенного состояния транзистора 2 определяется суммой длительностей первого и второго импульсов.После прекращения действия второгоимпульса транзистор 2 интенсивно запирается под действием третьегоотрицательного импульса напряжения.вторичной обмотки 33 второго проме 5жуточного трансформатора 30. Запи-.рающий ток кратковременно протекаетчерез переход эмиттер-база транзис тора 2 и разделительный диод 23,Третий импульс напряжения появляется20в результате суммы напряжений вторичной обмотки 37 трансформатора 14первого ведомого генератора 13 ивторичной обмотки 39 трансформатора26 второго ведомого генератора 25,которая подведена к первичной обмотке 37 второго промежуточного трансформатора 30. После прекращениятретьего импульса начинает действовать первый импульс и процессы отпи 30рания и запирания транзистора 2 повторяются. Импульсы отпирания и запирания транзистора 3 сдвинуты наполовину периода относительно соответствующих импульсов транзистора 2.В первом случае, когда длительность проводящего состояния транзисторов 2 и 3 меньше половины периода,выходное напряжение преобразователяменьше входного. Переменный ток конденсатора 1 входного фильтра больше 4 О. по величине переменного тока конденсатора 9 выходного фильтра. Токобмотки 8 дросселя 6 прерывистый,а ток обмотки 7 - непрерывно ступенчатый при неизменной за период средней величине потокосцепления этихобмоток. Амплитуда прямоугольныхнапряжений на обмотках дросселя бне превьппает величины выходного напряжения. Во втором случае, когда 50длительность проводящего состояниятранзисторов равна полупериоду, выходное напряжение преобразователяравно входному,Токи через конденсаторы 1 и 9 не 55протекают. Токи обмоток 8 и 7 дросселя б непрерывны и равны соответственно входному и выходному току пре образователя. Прямоугольное напряжение на обмотках 8 и 7 отсутствуетВ третьем случае, когда длительность проводящего состояния транзисторов больше полупериода, выходное напряжение преобразователя больше входного.Переменный ток конденсатора 1 входного фильтра меньше по величине переменного тока конденсатора 9 выходного фильтра. Ток обмотки 8 дросселя 6 непрерывно ступенчатый, а ток обмотки 7 прерывистый при неизменной за полупериод средней величине потокосцепления этих обмоток. АмплитудаОпрямоугольного переменного напряжения на обмотках дросселя 6 не превосходит величины входного напряжения. Вовсех случаях длительность проводящего состояния соответствующих диодов выпрямителя 5 дополняет длительность проводящего состояния соответствую- . щих транзисторов инвертора 2 и 3 до полного периода напряжения в цепи переменного тока преобразователя.Таким образом, регулируя фазовый сдвиг между прямоугольными напряжениями первого 13 и второго 25 ведомых генераторов, можно изменять в широких пределах величину выходного напряжения постоянного тока преобразователя.,Регулировочная характеристика преобразователя определяется следующи-: ми выражениями 28 ех тр К 1+(1-28) - " К, вых при о 0,5,1+(2 Ь -1) - ,РБ = 0 КВЪВ ьх хр 2(1 -)при Б Ъ 0,5,где П . - напряжение на выходе преВьхобразователя;П , - напряжение на входе преобразователя;1 т тК,р =-д- К р -- коэФфициентытрансформации,8= -Т- относительная длительность включенного состояния транзисторов инвертора (по отношению к периоду). Регулируемыйпреобразователь с ши-ротно-импульсной модуляцией напряже-ния в цепи переменного тока можетСоставитель И.ВойтовичТехред Л.Олейник КорРектор Л.Пилипенко Редактор В.Иванова Тираж 631 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 4338/58 Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4 7 12496 быть выполнен по мостовым и другим известным схемам преобразования как однофазным, так и многофазным, а блок управления состоит из задающего и двух ведомых генераторов.Таким образом, уменьшение массы и габаритов преобразователя, достигнуто за счет снижения массы и габаритов его реактивных элементов путем выбора выгодного номинального режима 10 его работы при равенстве длительности проводящего состояния транзисторов инвертора половине периода, а расширение диапазона регулирования выходного напряжения преобразователя достигнуто за счет регулирования длительности проводящего состояния транзисторов меньше и больше полупериода напряжения в цепи переменного тока преобразователя .благодаря введению второго ведомого генератора и дополнительных диодов Ф о р м у .л а и з о б р е т е н и я 2 З Регулируемый преобразователь,.содержащий двухтактный транзисторный инвертор с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю, двухобмоточный дроссель, через первую обмотку которого инвертор подключен к источнику питания, а через вторую, включенную по току согласно с первой, выпрями 35 тель подключен к выходным клеммам,77. 8шунтированным конденсатором фильтра,и узел управления, включающий задающий и первый ведомый генераторы, имеющие трансформаторы, каждая пара выходных управляющих обмоток которых,соединенных последовательно и встречно, подключена через пропускающийдиод и резистор к управляющему переходу соответствующего транзистораинвертора, к базе которого подключенанод разделительного диода, о т л .ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения массы и габаритов и расширения диапазона регулирования выходного напряжения, он снабжен вторым,такжеимеющим трансформатор, ведомымгенератором, вход которого соединенс выходом первого ведомого генератора, и дополнительными диодами почислу транзисторов инвертора, причемкатод дополнительного диода соединенс катодом пропускающего диода, междуанодом дополнительного диода и эмиттером соответствующего транзистораподключена непосредственно или черезпромежуточный трансформатор пара управляющих обмоток трансформаторовведомых генераторов, соединенных последовательно и встречно, между катодом разделительного диода и эмиттеромтого же транзистора подключена непос.редственно или через другой промежуточный трансформатор пара управляю"щих обмоток трансформаторов ведомыхгенераторов, соединенных последовательно и согласно.