Преобразователь постоянного напряжения в регулируемое постоянное

(5 угол САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТ евчик 8.8)овательной2, с,155-158ство СССР3135, 1984.ство СССР1145, 1981. СТОЯННОГО НАПОСТОЯННОЕ тся кпреобра .б. испопьзониках питания туры. Целью ергетических 57) Изобретение от овательной технике ано во вторичных и адиоэлектронной ап вляется улучшение и а э ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Проблемы преобразтехники, Киев, 1983,чАвторское свидетельУ 1072204, кл. Н 02 МАвторское свидетелВ 81907, кл. Н 02 М 4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ. ПО ЯЖЕНИЯ В РЕГУЛИРУЕМОЕ и массогабаритных показателей иограничение импульсных перенапряжений на элементах, преобразователя. Устр-во содержит инвертор натиристорах 1,2, которые соединены смагнитно-транзисторным ключом переменнога тока, выполненным в виде моста диодов 9-12 с транзистором 13 вдиагонали и трансформатора тока 14с обмотками 15-21Цепь управлениятиристорами 1,2 содержит управляющиетрансформаторы 22,23 с обмотками 2429 и развязывающие диоды 30-33, Первичные обмотки 24,27 трансФорматоров22,23 подключены к выходу частотнорегулируемого генератора 34. Отводтока холостого хода трансформатора 3от тиристоров 1,2 осуществляется ключом переменного тока. 2 з.п, ф-лы.13633Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, во вторичныхисточниках питания радиоэлектроннойаппаратуры.Цель изобретения - улучшение энергетических и массогабаритных показателей и ограничение импульсных перенапряжений на элементах преобразователя,На фиг.1 представлена схема предлагаемого преобразователя на основеполумостового ийвертора; на фиг.2временные диаграммы работы преобразователя с полумостовым инвертороми ограничением перенапряжений.Преобразователь (фиг.1) содержитполумостовой инвертор на тиристорах1 и 2 с обратными диодами 3 и 4 иконденсаторами 5 и 6 включенными между шинами питания. В качестве узлапринудительной коммутации установлен,ЬС-контур 7 и 8, включенный междуточками соединения обратных диодов 253 и 4 и конденсаторов 5 и 6, В цепимежду одним выходным выводом инвертора и разноименными электродами тиристоров 1 и 2 установлен магнитно-транзисторный ключ переменного тока, выполненный в виде образующих мост диодов 9-12 с транзистором 13 в диагонали постоянного тока и трансформатора тока 14 с обмотками 15-21. Цепьуправления тиристорами 1 и 2 содер 35жит управляющие трансформаторы 22 и23 с обмотками 24-29 и развязывающиедиоды 30-33. Первичные обмотки 24 и27 трансформаторов 22 и 23 подключены.к выходу частотно регулируемогогенератора импульсов 34. К выходуинвертора через трансформатор 35 подключен выпрямитель 36. Между однимвыходным выводом инвертора и шинамипитания включены диоды 37 и 38 ограничения перенапряжений.Преобразователь работает следующим образом. 9 19 Где 15116119 числа ВиткОВ Об моток 15, 16, 19соответственно,ичем ,У 1Ток 1, является током базы 18транзистора 13, а ток 1,6 - током 45 коллектора 1 транзистора 13, поэтомуприсутствие Е, в выражении (1) длятока 1, означает положительную обратную связь по току коллектора.Транзистор 13 находится в режиме 50 насыщения при условии(2) Преобразуемое напряжение Бприкладывается к конденсаторам 5 и 6 и заряжает каждый из них до напряжения 0,5 Б , которое в процессе преобразования остается неизменным. Допустим, что все диоды, изображенные на схеме, тиристоры 1 и 2 и транзистор 13 находятся в нерабочем состоянии. Начальные условия ЬС-контура: напряжение на конденсаторе 8 равно нулю,99 2ток в индуктивности 7 также равен нулю.Генератор 34 посылает поочередно на обмотки 24 и 27 импульсы Б (фиг.2) .Допустим первый импульс поступил на обмотку 24. Под его действием диоды 30 и 31 переходят в проводящее состояние и по обмоткам 25 и 26 трансформатора 22 потекут токи, Ток обмотки 26 потечет по обмотке 20 трансформатора 14 и трансформируется обмоткой 19 в цепь эмиттер-база транзистора 13. Токи в цепях управления тиристора 1 и транзистора 13 возникают одновременно, однако в результате того, что быстродействие транзисторов значительно превосходит тиристора, транзистор 13 переходит в проводящее состояние раньше включения тиристора.1. Включение тиристора 1 приводит к появлению тока 1,5 через обмотку 15, а проводящее состояние транзистора 13 обеспечивает протекание току 1, через обмотку 16. Ток 1 представляет сумму токов 1,6 с током коммутирующего ЕС-контура 1. Ток 1 является током свободных колебаний цепи 7 и 8 скоммутированной на напряжение 0,5 П с нулевыми начальными условиями и имеет синусоидальный характер, в результате в обмотке 19 течет ток, определяемый выражением: где- коэффициент передачи токатранзистора.Условие (2) нарушает уменьшение тока 13 в результате присутствия в нем тока , который через половинуз 13 Ьпериода свободных колебаний цепии 8 меняет направление.Невыполнение условия (2) приведетк выходу транзистора 13 из насьпценияа затем к его выключению и разрывутока 1, . Теперь ток состоит из одного тока х протекающего через тиристор 1 в обратном направлении, врезультате тиристор 1 переходит в непроводящее состояние, а ток х замыкается через диод 3 до конца периодасвободных колебаний и в цепи 7 и 8устанавливаются исходные начальныеусловия.С момента включения тиристорадо выкл 1 очения транзистора 13 нагрузка инвертора (трансформатор 35) былаподключена к положительному полюсуБи искусственной средней точке инвертора, т.е. находилась под напряжением 0,5 П . В результате по нейпротекал ток, определяемый параметрами вторичной цепи трансформатора 35,После выключения транзистора 13ток первичной обмотки трансформатора35 эа счет присутствия индуктивностирассеяния сохраняет прежнее направление и замыкается через диод 38 наУ , т,е. происходит рекуперацияэнергии с ограничением напряженияна уровне У ,Завершение протекания тока черездиод 38 и окончание токачерездиод 3 определяют окончание первойполовины цикла работы преобразователяСледующая половина цикла его работы начинается с поступления очередного импульса с генератора 34 на обмотку 27 трансформатора 23. Работапреобразователя в этой половине цик-ла аналогична работе в предыдущей половине. Под действием импульса, поступившего на обмотку 27 диоды 32 и33 переходят в проводящее состояние,по цепи управляющего электрода тиристора 2 протекает ток включения, апротекающий по обмотке 21 трансфор-.матора 14 ток 1 ц, трансформируетсяв обмотку 19 и переводит транзистор13 в проводящее состояние. В результате включения тиристора 2 по обмоткам 17 и 18 трансформатора 14 потекут токи 17 1 а причем 1 =1 а +ка 1, =1. Токи обмоток 17 и 18 трансформируются в обмотку 19: 3399 где 1 ф 19 19 количества витков обмоток 17 и .18, причем11718 1 ьОбмотки 16 и 18 трансформатора 14позволяют получить 1 йсостоящий из тран -юсформированных токов 1 ив оптимальной пропорции при неизменной токе коммутации10 Токи базы транзистора 13, определяемые выражениями (1) и (3) идентичны, поэтому удержание транзистора внасьпцении, выход его из насыщенияи включение происходит как в предыду-.15 щей половине цикла.После выключения транзистора 13ток коммутациипротекает черезтиристор 2 в обратном направлении,а ток первичной обмотки трансформато 20 ра 35 замыкается через диод 37 наплюс Бп . Тиристор 2 под действиембх фвыключается, а токпотечет чекрез диод 4 до завершения периода колебаний цепи 7,8 и в ней устанавливаются исходные начальные условия.Энергия, запасенная первичной обмоткой трансформатора 35, рекуперируется с ограничением напряжения науровне плюс Бчерез диод 37 Прек 30 ращение рекуперации и завершениепротекания тока через диод 4 определяют окончание этой половины цикла.работы преобразователя.С момента включения тиристора 2до выключения транзистора 13 первичная обмотка трансформатора 35 подключена к отрицательному полюсу Б 8и искусственной средней точке инвертора, т.е. находилась под напряжением40 0,5 У,х противоположной полярностипо отношению к полярности, прикладываемой в предыдущей половине цикла.В результате по ней протекал ток противоположного направления45 Трансформация, выпрямление ифиль1трация переменного напряжения, осуществляемые после инвертирования,общеизвестны,Полезный эффект, обеспечиваемыйпредлагаемым изобретением, достигается тем, что отвод тока холостогохода трансформатора от тиристоровключом переменного тока обладаетменьшими потерями по сравнению с от 55 водом тока узлом принудительной коммутации за счет отсутствия дополнительных элементов коммутации, а также тем, что узел принудительной коммутации вырабатывает ток, коммутиру".ющий лишь токи утечек элементов инвертора.Формула и э обретен и я1. Преобразователь постоянного напряжения в регулируемое постоянное, содержащий последователъно связанные между собой тиристорный инвертор с узлом принудительной коммутации, трансформатор, ключ переменного тока, выпрямитель с ЬС-фильтром и блок управления, включающий в себя эадатчик управляющих импульсов, выходом связанный с управляющими входами указанного ключа и тиристоров преобразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических и массогабаритных показателей, ключ переменного тока установлен между выходом инвертора и первичной обмоткой трансформатора, а блок управления снабжен подключенными к выходу задатчика управляющих импульсов и последовательно соединенными между собой элементом задержки и формирователем импульсов по переднему и заднему фронтам с раздельными выходами,которые подключены соответственно кцепям включения н выключения тиристоров инвертора,2, Преобразователь по.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что тиристорный инвертор выполнен по полумостовой схеме с обратными диодами и сЬС-контуром на выходе в качестве уэ 10 ла принудительной коммутации, ключпеременного тока выполнен в виде диодного моста с транзистором в диагонали постоянного тока, управляющий вход которогоподключен к цепям тиристоров инверто-.15 ра через введенный трансформатор тока, в качестве эадатчика управляющихимпульсов установлен частотно-регулируемый генератор импульсов.3. Преобразователь по п.1, о т 20 л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью ограничения импульсных перенапряжений на его элементах, он снабжен цепочкой из двух последовательносоединенных диодов, включенной между25 шинами питания инвертора, причем точка соединения этих диодов подключенак точке соединения упомянутого ключа"и первичной обмотки трансформато-,ра.1363399 Составитель Г.Мыцыкактор И.Сегляник Техред Л.Сердюкова орректор М,Максимишине каз 6375/50 Тираж 659 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб