Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциапистическикРеспубиик и 930524Опубликовано 23,05,82. Бюллетень 19 но делаю нэабретеннй н открытнйДата опубликования описания 23.05.82 К. Г. Агапов, Г. А, Белов, А. М, Иванов, В. ф; Ильин и С. А, Кузьмин(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ Изобретение относится к преобразова. тельной технике и может быть использованонапример, в стабилизированных преобразователях постоянного напряжения в постоянное.ИзЬестны преобразователи постоянного напряжения в постоянное, выполненные на основе тиристорного резонансного инвертора. Эти преобразователи содержат тиристорный резонансный инвертор, входные выводы которого подключены к источнику питания 1 и 21Недостатком таких .преобразователей является наличие напряжения питания на входных зажимах инвертора на интервале восстановления запирающих свойств тиристоров, что приводит к понижению обратного напряжения на тиристорах.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является преобразователь постоянного напряжения в постоянное, который содержит связанный с его входными выводами тиристорный резонансный инвертор,обратный диод, шунтирующий входрезонансного инвертора, выходной выпря-,митель и регулирующий транзисторныйключ Г 31,Недостатком известного регулятораявляется пониженная надежность при малых токах нагрузки, обусловленная тем,что обратное напряжение на тиристорахна интервале восстановления, равное сумме напряжений на коммутирующем конденсаторе и первичной обмотке трансформатора за вычетом напряжения источника питания, может снизиться до величины, недостаточной для восстановлениязапирающих свойств тиристоров за отведенное на это время.Кроме того, при работе в режиме широтно-импульсного регулирования выходного напряжения с помощью транзисторного ключа при уменьшении относительной длительности открытого состоянияэтого ключа происходит уменьшение напряжения на коммутирующем конденсаторе и выходе инвертора, ч 1 со также приодом 19 . Блок 20 управления выраба .тывает импульсы управления регулирующим 14 и вспомогательным 18 ключами и тиристорами 2-5 инвертора.Преобразователь работает следующимобразом.В установившемся режиме при работена номинальную нагрузку вспомогательный ключ 18 открыт и через входные 1 ф зажимы 16 и 17 непрерывно протекаетток дросселя 15. В момент т, (фиг, 2)на управляющие входы регулирующегоключа 14 и пару тиристоров (например2 и 5) инвертора 1 подаются отпираю- З щие импульсы от блока 20 управления.К этому моменту напряжения на конденсаторах 13 и 7 имеют полярность, указанную на фиг. 1. На интервале Со, когда регулируюшЖ ключ 14 открыт, к вхо 2 й ду резонансного инвертора 1 прикладывается напряжение конденсатора 13. По цепи регулирующий ключ 14 - тиристоры2 и 5 - трансформатор .8 - конденсатор7 - дроссель 6 протекает импульс тока И , близкий по форме к синусоидальномуОдновременно .входной ток преобразователя 11, протекающий через дроссель15 и транзисторный ключ 14, нарастаетпод действием входного напряжения. Че-.рез регулирующий ключ 14 протекаетток 11 равный сумме 1( и р, конденйсаторперезаряжается током 1 . Напряжение на конденсаторе 13 на этом 3интервале уменьшается незначительно,так как емкость его выбирается иа порядок больше емкости конденсатора 7.В момент 6. блок 20 управления вырабатывает сигнал, запирающий транзисторный ключ 14. После его запирания наинтервале 1-Ь ток 1 б под действиемЗЙС самоиндукции дросселя 6 продолжает замыкаться через обратный диод .12.Ток 1 через диод 12 на этом интерва 114ле равен сумме входного токаинвертора 1 и тока 1дросселя 15.В момент %ток 1( дросселя 6 переходит через ноль и тиристоры 2,5 запираются, Йалее, на интервале Ф 1 - 1входной ток инвертора 1 равен нулю,через диод 12 продолжает протекать токдросселя 15 и напряжение на входе инвертора 1 близко к нулю, В результатена интервале 1-Ь к тиристорам 2,5 Ы прикладывается обратное напряжение,равное сумме напряжений конденсатора7 и первичной обмотки трансформатораР8, В моментснова включается тран. 3 . 93водит к снижению обратного напряженияна тиристорях на интервале восстановления,Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя путем увеличения запирающего напряжения на тиристорах инвертора.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий резонансный тиристорный инвертор и выходной выпрямитель, в котором вход постоянного тока инвертора зашунтирован об 1ратным диодом и связан через регулирующий транзисторный ключ с входнымивыводами, а выход переменного тока инвертора связан через выходной выпрями-,тель с выходными выводами, введенысглаживающие дроссель и конденсатор,соединенные последовательно и включенные в цепь постоянного тока между первым входным выводом и входом инвертора, причем регулирующий транзисторный ключ включен между общей точкойдросселя и конденсатора и вторым входным выводом.Кроме того, для повышения надежности и уменьшения перенапряжений прискачкообразных изменениях тока нагрузкив преобразователе могут .быть использованы дополнительный управляемый ключ,включенный между первым входным вы.водом и дросселем, и дополнительный обратный диод, включенный между общейточкой дополнительного ключа и дросселяи вторым входным выводом.На фиг. 1 приведена схема преобразователя; на фиг, 2 - временные диаграммьего работы.Преобразователь содержит тиристорный резонансный инвертор 1, Инвертор1, выполненный на тиристорах 2-5, имеет последовательный резонансный контур,состоящий из дросселя 6 и конденсатора7, К выходу инвертора 1 подключентрансформатор 8, вторичная обмотка которого подключена нерез мостовой вы. прямитель 9 к фильтрующему конденсатору 10 и нагрузке 11, Вход инверторазашунтирован обратным диодом 12 и через конденсатор 13 включен параллельнорегулирующему транзисторному ключу 14,который соединен последовательно с сглаживающим дросселем 15 и связан с входными выводами 16 и 17 преобразователя через вспомогательный ключ 18. Пос-"ледовательно соединенные сглаживающийдроссель и регулирующий транзисторныйключ зашунтирован вторым обратным ди 0524 45 9305зисторный ключ 14 и другая пара тирис-торов 3,4 и все процессы повторяются.В момент сброса тока нагрузки преобразователя до его минимального значения блок 20 управления вырабатывает;напряжение, запирающее вспомогательный ключ. После его запирания ток сглаживающего дросселя 15 на интервале открытого состояния регулирующего ключа14 уже не растет, как в установившемся режиме, а остается почти неизменным,протекая по низкоомной цепи регулирующий ключ 14 - обратный диод 19. Наинтервале закрытого состояния регулирующего ключа 14 ток сглаживающегодросселя 15.уменьшается, протекая поцепи конденсатор 13 - диод 12 - диод 19. При этом энергия, накопленнаяв дросселе 15, передается конденсатору13, а в последуюшем интервале открытого состояния регулируюшего ключа передается в нагрузку.Установленная на период переходногопроцесса при сбросе нагрузки необходимуюотносительную длительность открытогосостояния регулирующего ключа, можнодобиться значительного снижения перенапряжений на конденсаторе 13 и выходепреобразователя по сравнению со схемой безвспомогательного ключа 18 и диода 19. Поокончаниипереходногопроцесса,в течениекоторого вся избыточная энергия сглаживаюшего дросселя передается в нагрузкуи ток дросселя уменьшается до значения,соответствующего новому значению токанагрузки, блок 20 управления вырабаты 35вает управляющий сигнал, открывающийвспомогательный ключ 18, в результатечего устанавливается нормальный режимработы преобразователя при меньшем40токе нагрузки,1. Поеобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий ре зонансный тиристорный инвертор и выходной выпрямитель, поичем вход постоянного тока инвертора зашунтирован обратным диодом и связан через регулирующий транзисторный ключ с входными выводами, а выход переменного тока ин .вертора связан через выходной . выпрямитель с выходными выводами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения запирающего напряжения на тиристорах инвертора, в него введены сглаживающие дроссель и конденсатор, соединенные последовательно и включенные в цепь постоянного тока между первым входным выводом и входом инвертора, причем регулирующий транзисторный ключ включен между обшей точкой дросселя При нормальной работе преобразователя блок 20 управления вырабатывает короткие импульсы управления для включения тиристоров 2-5 инвертора и напряже ния для управления регулирующим и вспо могательным ключами, Отпирающее напряжение регулирующего ключа представляет собой последовательность отпирающих импульсов прямоугольной формы, фронты которых соответствуют моментам передачи имйульсов управления на тиристоры инвертора, частота следования этих импульсов в (.:два раза выше рабочей частоты инвертора, Максимальная длитель 55 ность отпирающих импульсов регулирующего ключа не должна превышать длитель,ность полупериода работы инвертора за вычетом схемного времени восстановле 24 6ния тиристоров. На вспомогательном ключе 18 отпираюшее напряжение поддерживается в период нормальной рабоф Вты преобразовбтеля и снимается только на период сброса нагрузки, интервал которого фиксируется по изменению выходного напряжения. Так как частота работы вспомогательного ключа, коммутируемого только в моменты сбросанагрузки преобразователя, на много меньше частоты работы регулирующего ключа, то в качестве вспомогательного ключа можно применять двухоперационный тиристор или тиристор с искусственной коммутацией.Таким образом, предлагаемый преобразователь имеет более высокую надежность при малых токах нагрузки, так как при прочих равных условиях обратное напряжение на тиристорах инвертора в предлагаемой схеме выше, чем в известной.Благодаря наличию сглаживаюшгс дросселя 15 и конденсатора 13 фильтра, регулировочная харектеристика предлагаемого преобразователя более линейна, Дополнительным преимуществом . предлагаемого преобразователя является непрерывность входного тока в установившемся режиме работй, что уменьшает вредное влияние преобразователя на питающую сеть,Введение вспомогательного ключа навходе. преобразователя позволяет дополнительно повысить надежность в результатеуменьшения перенапряжений на элементахпри сбросе нагрузки. Формула изобретенияи конденсатора и вторым входным выводом.2. Преобразователь по п.1, о т л ич а ю ш и й с я тем, что в него введены дополнительные управляемый ключ и обратный диод, причем дополнительный ключ включен между первым входным выводом и дросселем а обратный диодмежду обшей трчкой дополнительного ключа и дросселя и вторым входным выводом.8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе930524 1. Патент США % 3953779,3 кл Н 02 М 3/315, опублик. 19762. Авторское свидетельство СССР М 635576, кл, Н 02 М 3/315, 1976,3. Авторское свидетельство СССР о йо заявке Мо 2702731/24-07,кл. Н 02 М 3/315, 1978,тель А Сытин.хред Ж.Кастелевич Корректор А,БМВВВВЮВМаж 719 Подписноесударственного комитета СССР. изобретенийи. открытийа,Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/5 Состав и ктор А, Шандор з 3490176 ТиР ВНИИПИ Го по делам 113035, Москв