Преобразователь переменного напряжения в постоянное

ОП ИСАНИ Е юивИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскнкСоцналнстнческнкРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. 02 М 7/12 05 Г 1/46 квмятвт 23) Приоритет - Опубликован СССРвамкэебретевки аткрмтий 02.83 Бюллетень М К 621 314,6(088,8) та опубликования описания 28.02 2) Авторыизобретения т рр.э:, . ркГЕоматики и электромехасистемуправ 3 фниякик. Мордвинов и С, И. К Научно-исследовательский институт айтр р тщ р рр,ри радиоэлектрони ител 4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕ В ПОСТОЯННОЕт 5 ф 1Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям переменного напряжения в п остоянное.Известен преобразователь, содержащий с огласующий трансформатор, выпрямительные диоды и дроссели насыщения. Регулирование величины выходного напряже-. ния осуществляется подмагничиванием дросселей насыщения постоянным током 11 .Недостатками данного преобразователя являются большая инерционность его в замкнутых системах, большая масса и габариты, обусловленные дросселями насьппения и выходным сглаживающим фильтром.Известен управляемый выпрямитель, содержащий согласующий трансформатор, ключевые элементы, сглаживающий фильтр и схему управления, Регулирование величины выходного напряжения осуществляется изменением угла регулированиятиристора 2 3 2Недостатками указанного устройстваявляются низкие коэффициент сдвига и коэффициент мощности, плохие массо- габаритные и динамические характеристики, особенно при широком диапазоне 5 регулирования величины выходного напряжения.Наиболее близок к предлагаемому потехнической сущности управляемый вып- .рямитель со ступенчатым регулированием выходного напряжения, содержащий согласующий трансформатор, вторичные обмотки которого имеют несколько промежуточных отводов, к которым подключены ключевые элементы, сглаживающий ильтр и схему управления. Минимальное выходное напряжение формируется при подключении только обмотки согласующего трансформатора с минимальным 20количеством витков. Изменение угла регулирования ключевых элементов, подключактцих обмотки согласующего трансформатора с большим количеством вич ков, позволяет регулировать величину.50 3 10013вькодного напряжения в заданном диапазоне 3 3 .Такое построение управляемого выпрямителя (когда регулируется только частьмощности) позволяет повысить его коэффициент искажения и мощности, однаконе обеспечивает высокого качества элег.трической энергии, особенно в динамических режимах, Объясняется это тем, чтопри необходимости регулирования величины выходного напряжения в широкомдиапазоне мощности масса и габаритывыходного фильтра очень большие. Поэтому, например, при сбросе (набросе)нагрузки наблюдаются большое перерегулирование (провал) напряжения, С уменьшением мощности выходного фильтра прибольших углах регулирования наблюдается низкое качество выходного напряжения (большая переменная составляющая).Цель изобретения - улучшение качест+ва выходного напряжения, а также уменьшение массы габаритов.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем выпрямительный мостдиагональ переменного тока которго образует входные выводы, а в диагональ постоянного токавключен сглаживающий фильтр с несколькими параллельно включенными дросселями, а также схему управл ния, дроссели фильтра содержат средние точки,которые объединены и подключены к анодам вентилей выпрямительного моста,а свободные выводы дросселей через35дополнительно введенные ключевые элементы с двусторонней проводимостьюобьединены и подключены через дополнительно введенные диоды соответсгвен 4 Оно к катодам вентилей выпрямительногомоста и отрицательному выходному выводу, при этом цепи управления ключевыхэлементов связаны с выходом схемы управления, обеспечивающей изменение45частоты переключения ключевых элементов пропорционально модулю амплитудывходного напряжения и сигналу рассоласования, вход которой подключен квходным выводам и задающему генератору,При этом схема управления содержит задающий генератор и амплитудныйкомпаратор, подключенные к сети переменного тока кольцевую пересчегнуюсхему, вход которой соединен с задающим генератором, блок формированияимпульсов управления, входы которогосоединены с амплитудным компаратором 78 4и кольцевой пересчетной схемой, приэтом задающий генератор связан выходными выводами выпрямителя через дат.чик рассогласования.На фиг. 1 представлена схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграммынапряжений, поясняющие управление преобразователем.Преобразователь содержит вьшрямительный мост на вентилях 1 - 4, кдиагонали переменного тока которогоподключена сеть переменного тока, а кдиагонали постоянного гока - сглаживающий фильтр с несколькими параллельновключенными дросселями 5,1 - 5.М,Обмотки 6,1 - 6.М дросселей фильтрасодержат средние точки, которые обьединены и подключены к анодам вентилейвыпрямигельного моста, а свободныеконцы обмоток через дополнительно вве -денные ключевые элементы 71 - 7,Ми 8.1 - 8.М с двусторонней проводимостью обьединены и подключены черездополнительные диоды 9. 1 - 9,М к катодам вентилей выпрямигельного моста,а диоды 10.1 - 10,М - к клемме нагрузки 11. Схема управления содержитзадающий генератор 12 и амплитудныйкомпарагор 13, подключенные к сетипеременного тока, кольцевую пересчет 1ную схему 14, вход которой соединен с задающим генератором, в также блок 15 формирования импульсов управления, входькоторого соединены с амплитудным компарагором, кольцевой пересчетной схемойи датчиком 16 гока, включенным в цепьнагрузки, .при этом задакюций генераторсвязан,с выходными выводами преобразователя через датчик 17 рассогласования.На фиг. 2 представлены выпрямленноенапряжение 18, форма импульсов 19управления ключевыми элементами 7. 1и 8.1 (ОЭ ,), сигнал 20 на выходеамплитудного компаратора 13 (ОЭ 1),форма импульсов 21 управления ключевыь+ми элементами 7, 1 и 8,1 (Оэс 2),а также сигнал 22 на выходе амплитудного компаратора (ОЭ 1 2) при О 2(О 1,3 АДзад эадУстройство работает следующим образом,В нормальном режиме переменноенапряжение сети преобразуется выпрямигельным мостом в пульсирующее 18,Дроссели 5.1 - 5 М, которые включеныпоследовательно с нагрузкой и индуктивное сопротивление которых изменяетсяв течение полупериода напряжения сетипеременного гока, осуществляют регу 7 1001 Й 78Формула и з о б.р е т е н и я4 1, Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий выпрями- тельный мост, диагональ переменного тока которого образует входные выводы,цепь нагрузки, который определяет мс;мент резкого изменения тока нагрузки (д 1 (д 1 ) и выдает дополнительно сигнал в блОк 15 формирования импульсов управления на повьппение частоты выходных сигналов управления.При резком увеличении нагрузки напряжение на нагрузке уменьшается и сигнал на выходе датчика рассогласования (к 10- КО ) имеет отрицательный 10 знак, когорыи, вычитаясь из сигнала К Об 1, обеспе швает резкое уменьшение рабочей частоты тактовых импульсов задающего генератора 12, что приВодит практически к исключению очеред ных (по отношени 1 О к статическому режиму) коммутаций ключевых элементов ячеек. Такое управление ключевыми элементами ячеек позволяет получить минимально возможные длительности пров О ла напряжения, на нагрузке.Таким образом, предлагаемый преобразователь имеет меньшую массу и габариты сглаживающего фильтра, по сравнению с известным,так как Фильтр в про тотине определяется в режиме максимального утла регулирования, а для предлагаемого преобразователя максимальная.величина сглаживающего фильтра (его масса и габариты) определяется при зй максимальном задающем угле, гго соответствует нулевому углу регулирования в прототипе. Причем с увеличением диапазона регулировання Выходного напряжения эффективность устройства повышаетсяя. Меныиая мощность сглаживающего фильтра обеспечивает и лучшие динамические характеристики устройства в целом, Кроме того, преобразователь во всем диапазоне регулирования напряжения имеет коэффициент мощности сжФ =- 1,0. а в диагональ постоянного тока включенсглаживающий фильтр с нескольюми параллельно включенными дросселями, атакже схему управления, о т л и ч а -ю ш и й с я тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения, атакже уменьшения массы и габаритов,дроссели фильтра содержат средние точки, которые объединены и подключенык анодам вентилей выпрямительного моста, в свободные выводы дросселей черездополнительно введенные ключевые элементы с двусторонней проводимостьюобъединены и подключены через дополнительно введенные диоды соответственно к катодам вентилей выпрямигельногомоста и отрицательному выходному выводу, при этом цепи управления ключевыхэлементов связаны с выходом схемыуправления, обеспечивающей изменениечастоты переключения ключевых элементов пропорционально модулю амплитудывходного напряжения и сигналу рассогласования,вход которой подключен квходным выводам и задающему генератору.2. Преобразователь по и, 1, о т - .лич аюши йся тем, чтосхемауправления содержит задающий генератор и амплитудный компаратор, подклкченные к сети переменного тока, кольцевую пересчетную схему, вход которой1. соединен с задающим генератором, блокформирования импульсов управления,входы которого соединены с амплитудным компаратором и кольцевой пересчетной схемой при этом задающий генератор связан с выходными выводами выпрямителя через датчик рассогласования,Источники инфОрмвции 1принятые во внимание при экспертизе1, Чиженко И. М Руденко В, С.,Сенько В, И. Основы преобразовательной техники, М., "Высшая школа", 1977,с. 110.2. Руденко В, С., Сенько В. И.Чиженко И. М., Основы преобразовательной техники, М., "Высшая школа "1980, с, 42.3. Там же, сгр, 90,1601378 Составитель Е, МельниковаТехред Ж.Кастелевич Корректор О. Билак едюггор Заказ 1439/7 Подписи нного комитет ений и открыт -35, Раушская аб., д. 4/5 ал ППП "П Тираж 685 ВНИИПИ Государсгв по делам изобрет 113035,Москва,Ж