Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕспуБлик О 19) (11) 2 М 7 537 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томскоминституте автоматизированных, систем управления ирадиоэлектроники(56) Авторское свидетельство СССРМ 615466, кл, Н 02 М 7/537, 1976,Авторское свидетельство СССРМ 1182609, кл. Н 02 М 3/335, 1983,Авторское свидетельство СССРМ 1302395, кл. Н 02 М 3/335, 1985.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Устр-во содержит транзисторный инвертор 2, трансформатор 3, узел управления 7 и узел запуска 9. При включении питающего напряжения происходит запуск преобразователя с использованием энергии накопительного конденсатора 11, При отключении питающего напряжения в зависимости от времени отключения происходит либо, форсированный повторный запуск узла управления 7, либо возврат к начальным условиям и повторный запуск с использованием энергии накопительного. конденсатора 11. 4 з.п, ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к преобразова- Цель изобретения - расширение облательной технике и может быть использова- сти применения путем снижения времени но во вторичных источниках питания. выхода на режим при провалах питающегоИзвестен источник питания постоянно- напряжения.го тока, содержащий последовательно сое В преобразователе постоянного напрядиненные выпрямитель, инвертор и жения в прстоянное, содержащем транзивыходной выпрямитель, а также блокуправ- сторный инвертор, вторичная обмотка ления, соединенный выходом с инвертором, трансформатора которого соединена через цепь запуска, состоящую из последователь- выпрямитель и фильтр с выходными вывода- но соединенных блокинг-генератора с за ми, а другая вторичная обмотка соединена рядной КС-цепью на входе инвертора и через дополнительный выпрямитель и выпрямителя питания блока управления. фильтр с входом питания узла управления,Недостатками этого источника является выход которого присоединен к входу управто, что при выключении преобразователя ления транзисторного инвертора, вход пиконденсатор ВС-цепи может остаться за тания которого подключен через сетевой ряженным до напряжения, немногим ниже трехфазный выпрямитель с фильтром к порогового, тогда повторный пуск преобра- входным выводам, узел запуска, состоящий зователя может осуществиться с минималь- из параметрического стабилизатора, вход нойвыдержкойвремени,недостаточнойдля которого присоединен к выходу сетевого окончания переходных процессов во вход трехфазного выпрямителя с фильтром, а выном выпрямителе, что снижает надежность ход - к входам питания первого элемента преобразователя. Кроме того, функциональ- совпадения и первого порогового элемента, ные возможности ограничены из-за того, вход которого присоединен к выводам перчтоон не позволяет контролировать кратко- ваго времязадающего конденсатора, а вывременное исчезновение сетевого напря ход связан с входом электронного ключа, жения и осуществлять мгновенный присоединенного к накопительному конповторныйавтоматическийзапускпреобра- денсатору через первичную обмотку имзователя при исчезновении сети в течение пульсного трансформатора, вторичнаяобмотка которого соединена через пусковой фиксированного времени.Известен мостовой преобразователь 30 выпрямитель с входом питанияузлауправнапряжения, содержащий последовательно ления транзисторного инвертора, первого,. соединенные сетевой выпрямитель, инвер- второго и третьего резисторов и балластнотор, узел управления инвертором, транс- го резистора, включенного между входом форматоры управления и узел запуска. сетевого трехфазного выпрямителя и накоНедостатком этого преобразователя яв пительным конденсатором, в узел запуска ляются пониженные функциональные воз- введены первый, второй и третий транзиможности из-за того, что он не позволяет сторные ключи, дифференцирующая цепь, контролировать кратковременное исчезно- первый и второй логические инверторы, втовение сетевого напряжения и осуществлять рой пороговый элемент, второй времязадамгновенный повторный автоматический за ющий конденсатор и второй элемент пускпреобразователяприисчезновениисе- совпадения, выход которого связан с вхоти в течение фиксированного времени. дом электронного ключа, первый вход соеНаиболее близким по технической динен с выходом второго порогового с щности к предлагаемому является пре- элемента и через первый логический инверуобразователь постоянного напряжения в 45 торс первым входом первогоэлемента совпостоянное, содержащий соединенные по- падения, выход которого подключен к входу следовательно сетевой выпрямитель с первого транзисторного ключа, шунтируюфильтром, транзисторный инвертор с си- щего первый времязадающий конденсатор, ловым трансформатором, выходной вы- соединенный через первый резистор с выпрямитель с фильтром и дополнительный 50 ходом параметрического стабилизатора, выпрямитель с фильтром для питания узла подключенного к входам питания первого и управления, а также узел запуска преобра- второго логических инверторов и второгоэлемента совпадения, второй вход которогоОднакоэтотпреобразовательнепозво- соединен через второй логический ляет контролировать кратковременное ис инвертор с вторым входом первого чезновение сетевого напряжения и элемента совпадения и со средним вывоосуществлять мгновенный повторный авто- дом последовательной цепи из второго рематический запуск преобразователя при ис- зистора и второго транзисторного ключа, чезновении сети в течение фиксированного подключенный к выходу параметрическогостабилизатора напряжения, к которому присоединен через третий резистор второй времязадающий конденсатор, подключенный к входу второго порогового элемента, шунтирован ного третьим транзисторным ключом, вхсд которого соединен через дифференцирующую цепь с выходом второго транзисторного ключа, вход которого подключен к нейтрали входной трехфазной сети.Сетевой выпрямитель с фильтром снабжен двумя дополнительными выходами, образованными выводами конденсаторов фильтра.Связь выходов второго элемента совпадения и первого порогового элемента с входом электронного ключа, шунтированного диодом, осуществляется через разделительные цепи. Последовательно с первым и третьим транзисторными ключами включены токоограничивающие резисторы.Разделительные цепи состоят из последовательно соединенных диода и резистора, подключенных к входу разделительной цепи, точка соединения которых соединена через конденсатор с выходом разделительной цепи.Ка фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Преобразователь напряжения содержит сетевой выпрямитель 1 с фильтром, подключенный к входным выводам транзисторного инвертора 2, соединенного через силовой трансформатор 3 с выходным выпрямителем 4 с фильтром 5 и дополнитель= ным выпрямителем 6, а управляющими входами соединенного с выходами узла 7 управления, выводы,для подключения источника электропитания которого подключены к выходу дополнительного выпрямителя 6 с фильтром 8,Узел 9 запуска состоит из последовательной цепочки из балластного резистора 10 и накопительного конденсатора 11, подключенного к питающим выводам формирующей цепи 12. Формирующая цепь 12 состоит из последовательно соединенных импульсов трансформатора 13 и электронного ключа 14 и выходом соединена с входом пускового выпрямителя 15. В узел 9 запуска также входят параметрический стабилизатор 16, первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20 резисторы, причем второй 18 и третий 19 резисторы соединены после- довательно, первый времязадающий конденсатор 21; разрядный диод 22 и первый пороговый элемент 23, выводы для подключения источника электропитания соеди не ныс выходом параметрического20 25 зистор 37 (40) подключена к общей шине30 параметрического стабилизатора 16, Вы 35 40 45 50 55 5 10 15 стабилизатора 16 и его общей шиной, Вход первого порогового элемента 23 подключен к точкесоединения первого 17 резистора и первого времязадающего конденсатора 21, второй вывод которого подключен к общей шине параметрического стабилизатора 16. В узел 9 запуска введены первый 24, второй 25 и третий 26 транзисторные ключи, общие выводы которых соединены с общей шиной параметрического стабилизатора 16, который подключен входными выводами к дополнительным выходам сетевого выпрямителя 1 с фильтром, дополнительные выходы которого образованы выводами конденсатора фильтра. Кроме того, узел 9 запуска содержит дифференцирующую цепь 27, второй пороговый элемент 28, первый 29 и второй 30 элементы с прямыми и инверсными входами, выводы для подключения источника электропитания которых соединены с выходами параметрического стабилизатора 16, второй времязадающий конденсатор 31, пятый резистор 32 и первую 33 и вторую 34 разделительные цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных диода 35 (38) и конденсатора 36 (39), общая точка соединения которых через реходы разделительных цепочек 33 и 34, образованные внешними выводами конденсаторов 36 и 39, объединены и подключены к управляющему входу электронного ключа 14 формирующей цепи 12, и через разрядный диод 22, - к общей шине параметрического стабилизатора 16. При этом вход первой разделительной цепочки 33 соединен с выходом первого порогового элемента 23, а вход второй разделительной цепочки 34 подключен к выходу первого элемента 29, Первый транзисторный ключ 24 управляющим входом соединен с нейтралью сети, а выходом подключен к инверсному входу первого 29 и прямому входу второго 30 элементов, а также через четвертый резистор 20 к выходу параметрического стабилизатора 16 и, через дифференцирующую цепь 27, - к управляющему входу второго транзисторного ключа 25. Выход второго транзисторного ключа 25 через третий резистор 19 соединен через второй времязадающий конденсатор 31 с общей шиной параметрического стабилизатора 16,а также со входом второго порогового элемента 28, выход которого подключен к прямому. входу первого 29 и инверсному входу второго 30 элементов.Выход второго элемента 30 соединен с управляющим входом третьего транзисторсигнал 49 высокого уровня которого, продифференцированный дифференцирующейцепью, образованной конденсатором первой разделительной цепочки 33 и входным5 сопротивлением электронного ключа 14формирующей цепи 12, открывает электронный ключ 14. Накопительный конденсатор11, предварительно заряженный, разряжается по цепи первичная обмотка импульсно 0 го трансформатора 13 - электронный ключ14. Напряжением, наведенным на вторичной обмотке импульсного трансформатора13,через пусковой выпрямитель 15 заряжаются конденсаторы фильтра 8, Преобразо 15 ватель запускается,. после чего становитсяна самопитание через дополнительный выпрямитель 6. Причем время заряда конденсатора 2 1 определяется, исходя издлительности переходных процессов сете 20 вого выпрямителя 1 с фильтром,При исчезновении напряжения сетитранзисторный ключ 24 запирается, и на егоколлекторе возникает напряжение 41 высокого уровня, а транзисторный ключ 25 от 25 крывается током 42 дифференцирующейцепи 27, разряжая второй задающий конденсатор 31 через третий резистор 19. Поокончании импульса 43 на коллекторе транзисторного ключа 25 напряжение 44 на вто 30 ром времязадающем конденсаторе 31снова возрастает до уровня срабатываниявторого порогового элемента 28, При этомимпульс напряжения 45 на выходе порогового элемента 28 соответствует длительно 35 сти регламентируемого интервала времениисчезновения напряжения сети.В случае отключения сети на время,меньшее регламентируемого интервала, навыходе первого элемента 29 возникает на 40 пряжение 46 высокого уровня, осуществляющее через вторую разделительнуюцепочку 34 входным током 49 электронногоключа 14 мгновенный пуск преобразователя, При этом напряжение 50 на конденсато 45 рах сетевого выпрямителя 1 с фильтром, аследовательно, и напряжение 51 собственных нужд преобразователя на конденсаторах фильтра 8, не успевает снизиться доуровня, опасного для функционирования50 преобразователя, и мгновенный пуск позволяет избежать аварийного отключения преобразователя при кратковременныхисчезновениях сети. ного ключа 26, выход которого через пятый резистор 32 подключен ко входу первого порогового элемента 23, Первый 17 и второй 18 резисторы соединены с выходом параметрического стабилизатора 16, балластный резистор 10 подключен к дополнительному выходу сетевого выпрямителя 1 с фильтром, а выход пускового выпрямителя 15 соединен с выводами для подключения источника электропитания узла 7 управле ния.Транзисторный инвертор 2 может представлять собой транзисторный мост, в диагональ которого включена первичная обмотка силового трансформатора 3.На фиг. 2 приведены эпюры напряжений, появляющиеся при исчезновении сетевого напряжения, и действующие на: 41 - выходе первого транзисторного ключа 24;42 - выходе дифференцирующей цепи 27; 43 - выходе второго транзисторного ключа 25;44 - на втором времязадающем конденсаторе 31; 45 - на выходе второго порогового элемента 28; 46 - на выходе первого элемента 29; 47 - на выходе второго элемента 30;48 - на первом времязадающем конденсаторе 21; 49 - на выходепервого порогового элемента 23; 50 - на конденсаторах сетевого выпрямителя 1 с фильтром; 51- на конденсаторах фильтра 8.Преобразователь напряжения работает следующим образом.При подаче номинального напряжения на сетевой выпрямитель 1 с фильтром фиг;1) накопительный конденсатор 11 начинает заряжаться через балластный резистор 10, транзисторный ключ 24 отпирается напряжением трехфазной нулевой схемы, образованной анодной группой сетевого мостового выпрямителя 1, блокируя заряд конденсатора дифференцирующей цепи 27 и отпирание второго транзисторного ключа 25. Второй времязадающий конденсатор 31 заряжается через резистор 18 до входного порогового уровня второго порогового элемента 28, на выходе которого появляется напряжение нулевого уровня, поступающее на входы первого 29 и второго 30 элементов. Если неинвертирующий вход этих элементов условно обозначить как А, инвертирующий - В, вход - С, то таблица состояний будет иметь вид:А 0 1 0 1В О 0 1 1С 0 1 0 0Первоначальный пуск преобразователя осуществляется после заряда первого времязадающего конденсатора 21 через резистор 17 до уровня 48 (фиг. 2)срабатывания первого порогового элемента 23, выходной 55 В случае отключения сети на время,большее регламентированного интервала, на выходе второго элемента 30 возникает напряжение 47 высокого уровня, разряжающее через третий транзисторный ключ 26 первый времязадающий конденсатор 21. По10 15 20 25 30 35 выходами, образованными выводами кон 40 денсаторов фильтра.3. Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что связь выходов второгоэлемента совпадения и первого пороговогоэлемента с входом электронного ключа,45 шунтированного диодом, осуществляетсячерез разделительные цепи,4. Преобразователь по пп. 1 - 3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что последовательно спервым и третьим транзисторными ключа 50 ми включены токоограничивающие резисторы,55 окончании импульса 47 осуществляется штатный пуск преобразователя с выдержкой времени, определяемой времязадающим конденсатором 21.Диод 22 и резисторы 37 и 40 раздели тельных цепочек 33 и 34 служат для перезаряда соответствующих конденсаторов 36 и 39 этих цепочек после осуществления пуска преобразователя с целью возврата их в исходное состояние.Предлагаемый преобразователь напряжения по сравнению с прототипом позволяет расширить его область применения путем уменьшения времени выхода на режим при кратковременных провалах сети в пределах регламентируемого для данного преобразователя интервала времени, определяемого максимальным темпом спада на-. пряжения на конденсаторах входного фильтра при максимальном токе нагрузки. Необходимость такой меры особо проявляется при питании от автономных сетей в условиях частых, периодически повторяющихся пусковых циклов и при нестабильности питающей сети.Формула изобретения1. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий транзисторный инвертор, вторичная обмотка трансформатора которого соединена через выпрямитель и фильтр с выходными выводами, а другая вторичная обмотка соединена через дополнительный выпрямитель и фильтр с входом питания узла управления, выход которого присоединен к входу управления транзисторного инвертора, вход питания которого подключен через сетевой трехфазный выпрямитель с фильтром к входным выводам, узел запуска, состоящий из параметрического стабилизатора, вход которого присоединен к выходу сетевого трехфазного выпрямителя с фильтром, а выход - к входам питания первого элемента совпадения и первого порогового элемента, вход которого присоединен к выводам первого времязадающего конденсатора, а выход связан с входом электронного ключа, присоединенного к накопительному конденсатору через первичную обмотку импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через пусковой выпрямитель с входом питания узла управления транзисторного инвертора, первого, второго и третьего резисторов и балластного резистора, включенного между входом сетевого трехфазного выпрямителя и накопительным конденсатором, о тл и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения путем снижения времени выхода на режим при провалах питающего напряжения, в узел запуска введены первый, второй и третий транзисторные ключи, дифференцирующая цепь, первый и второй логические инверторы, второй поро- говый элемент, второй времязадающий конденсатор и второй элемент совпадения,выход которого связан с входом электронного ключа, первый вход соединен с выходом второго порогового элемента и через первый логический инвертор - с первым входом первого элемента. совпадения, выход которого подключен к входу первого транзисторного ключа, шунтирующего первый времязадающий конденсатор, соединенный через первый резистор с выходом параметрического стабилизатора, подключенного к входам питания первого и второго логических инверторов и второго элемента совпадения, второй вход которого соединен через второй логический инвертор с вторым входом первого элемента совпадения и со средним выводом последовательной цепи из второго резистора и второго транзисторного ключа, подключенной к выходу параметрического стабилизатора напряжения, к которому присоединен через третий резистор второй времязадающий конденсатор,подключенный к входу второго порогового элемента, шунтированному третьим транзисторным ключом, вход которого соединен через дифференцирующую цепь с выходом второго транзисторного ключа, вход которого подключен к нейтрали входной трехфазной сети.2, Преобразователь по и; 1; о т л и ч а ющ и й с я тем, что сетевой выпрямитель с фильтром снабжен двумя дополнительными 5. Преобразователь по и, 3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что разделительные цепи состоят из последовательно соединенных диода и резистора, подключенных к входу разделительной цепи, точка соединения которых соединена через конденсатор с выходом разделительной цепи..Патай Ред овти оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 542 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5