Преобразователь напряжения со звеном повышенной частоты

Преобразователь напряжения со звеном повышенной частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения за счет уменьшения паразитных индуктивностей, а также расширение области использования по динамическому и мощностному диапазонам. Преобразователь содержит ячейку I с первичными обмотками 3-3 трансформаторов 6-8. Секции вторичных обмоток 9-1 I включены между собой параллельно и через демодулятор I2 подсоединены к нагрузке 13. Такая компоновка трансформаторов значительно снижает общую индуктивность рассеяния, которая затягивает коммутацию демодулятора. 1 3.п. ф-лы, 4 ил. (Л лм

СОЮЗ СОВЕТСКИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.SU„„133247

А1 с50 4 Н 02 М 5/12//H 02 M 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Lb,1Ц ) г1:1((H АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3766711/24-07 (22) 05.07.84 (46) 23.08.87. Бюл. 11 31 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) С.К. Земан, А.В. Кобзев, В.Ф. Кощевец и П.А. Клейменов (53) 621.314.722(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 811443, кл. Н 02 М 3/335, 1981.

Кобзев А.В. Многозонная импульсная модуляция. — Новосибирск.: Наука, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N - 754635, кл. Н 02 P 13/14, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯ)КЕНИЯ СО

ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике, Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения за счет уменьшения параэитных индуктивностей, а также расширение области использования по динамическому и мощностному диапазонам. Преобразователь содержит ячейку 1 с первичными обмотками 3-5 трансформаторов 6-8. Секции вторичных обмоток 9-11 включены между собой параллельно и через демодулятор 12 подсоединены к нагрузке 13. Такая компоновка трансформаторов значительно снижает общую индуктивность рассеяния, которая затягивает коммутацию демодулятора.

1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1332479

25

45

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям и регуляторам с промежуточным звеном повышенной частоты, и может найти применение при регулировании напряжения н широком диапазоне с сохранением высоких энергетических и ка чественных показателей.

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения за счет уменьшения паразитных индуктивностей, а также расширение области использования по динамическому и мощностному диапазонам.

На фиг. 1 принедена структурная схема одноячейкового устройства; на фиг. 2 — то же, многоячейкового устройства; на фиг. 3 — диаграммы работы одноячейкового устройства; на фиг. 4 — то же, многоячейкового устройства.

Преобраэонатель напряжения со звеном повышенной частоты (фиг. 1) содержит преобразовательную ячейку 1, выполненную по одной из инверторных схем, например мостовой, и нагруженную на трансформаторный узел 2, выполненный в виде N последовательно соединенных первичными обмотками 3-5 трансформаторов 6-8, секциями вторичных обмоток 9-11, включенными между собой параллельно, и через демодулятор 12 подсоединенных к нагрузке 13, а также блок 14 управления.

Преобразователь напряжения со звеном повышенной частоты (фиг. 2) содержит и преобразовательных ячеек 1517, каждая из которых нагружена на свой трансформаторный узел 18-20, причем одноименные секции вторичных обмоток 21-29 всех и трансформаторных узлов соединены в последователь— ные цепи, которые н свою очередь включены между собой параллельно.

Блок 30 управления преобразовательными ячейками 15-17 и демодулятором 31 состоит из задающего генератора 32 и и модуляторов 33-35 длительности импульсов с последовательно нарастающими уровнями сравнения, выходы которых соединены с управляющими входами преобразовательных ячеек 1517. Выход задающего генератора 32 соединен с управляющим входом демодулятора 31 и с входами синхронизации модуляторов 33-35 длительности, вторые входы которых объединены и образуют вход 36 управления.

Кроме того, позициями (фиг. 3) обозначены: 37 — напряжение на выходе преобразовательной ячейки 1, 38 — напряжение на первичной обмотке одного из трансформаторов 6 (7, 8) трансформаторного узла 2; 39 — напряжение на выходе демодулятора 12.

Также обозначены (фиг. 4) позициями: 40 — импульсное напряжение на выходе задающего генератора 32; 41 управляющее напряжение, 42 — уровни сравнения модуляторов 33-35 длительности, 43 — пилообразное напряжение, 44-46 — напряжение на вторичных обмотках трансформаторных узлов 18-20, 47 — напряжение на выходе демодулятора 31.

Преобразователь напряжения со звеном повышенной частоты работает следующим образом.

Постоянное напряжение U„ — в преобразовательной ячейке 1 преобразуется в напряжение повышенной частоты 37 (фиг. 3) с нулевыми паузами

С„, необходимыми для исключения

К,о сквозных токов в стойках ячейки. Управление ключами обеспечивается блоком 14 управления. Переменное напряжение 37 прикладывается к первичным обмоткам 3-5 трансформаторов 6-8 тран( сформаторного узла 2 и делится между ними равномерно, т.е. к первичной обмотке каждого из трансформаторов 6-8 прикладывается напряжение 38 меньше в 11 раз. Это напряжение трансформируется во вторичные обмотки 9-11 и через демодулятор 12 поступает на нагрузку 13 U . Работа демодулятора синхронизируется блоком управления.

Из условия равенства магнитных потоков, например, нагруженного трансформатора 6 можно записать i,W> =i

Это справедлино и для всех других трансформаторов последовательной цепи. Ток нагрузки автоматически равномерно делится по всем вторичным обмоткам 9-11, так как первичные и вторичные обмотки всех трансформаторов 6-8 идентичны и первичные обмотки 3-5 обтекаются общим током

Э

= 1 N1 1 1 — число Витков соотнетст вующей обмотки.

Параллельное включение вторичных обмоток последовательных трансформаторов 6-8 приводит к снижению паразитных параметров трансформаторного узла 2. Такая компоновка трансформаторов значительно снижает общую индук1332479

10

2r>

35

40 тивность рассеяния I, которая затягинает коммутацию демодулятора. При реактивной нагрузке время коммутации демодулятора С„ определяется формулой

5 н

Э

«,Э где I — то к нагрузки ; напряжение тр ан с форма то р но2 го узла 2.

Время коммутации демодулятора на

t фиг. 3 обозначено at „. Дпя предлагаемого типа преобразователей общее время коммутации t«, определяется суммой коммутаций преобразонательной ячейки (инвертора) t „ и демодулятора ЬС, к к А к

1 Время коммутации преобразовательной ячейки на современных транзисторах не более I 3 мкс, а время коммутации демодулятора, особенно при значитель.ных токах (сотни и тысячи ампер) и низком выходном напряжении (5-15 В), остигает 10-30 мкс.

Снижение Ьз приводит к уменьшению времени коммутации преобразователя, что, в свою очередь, уменьшает длительность нулевых пауз в выходном Hd пряжении 39 демодулятора 12, улучшая тем самым качество выходной энергии.

Кроме того, уменьшаются масса и габариты необходимого фильтра.

С целью расширения области использования по динамическому и мощностному диапазонам преобразователь может быть выполнен регулируемым и с несколькими параллельными по питанию преобразовательными ячейками 15-17 (фиг. 2), нагруженными на аналогичные трансформаторные узлы 18-20. Одноименные секции вторичных обмоток 21—

29 соединены н последовательные цепи, которые между собой включены параллельно и образуют общий контур суммирования. Деление токов и напряжений на обмотках согласующих трансформаторон трансформаторных узлов 18-20 аналогично как и в преобразователе по фиг. 1.

Задающий генератор 32 формирует импульсное напряжение 40 (фиг. 4) высокой частоты, которое подается на управление демодулятором 31 и на входы синхронизации модуляторов 33-35 длительности. Нарастающее (спадающее) напряжение 41 с управляющего входа 36 поступает на угравляющие входы модуляторов 33-35 длительности с последовательно нарастающими уровнями сравнения 42, суммируется с пилообразным напряжением 43 и преобразуется в импульсы, модулированные по длительности, которые поступают на соответствующие управляющие входы преобразовательных ячеек 15-17 поочередно подключая необходимое число ячеек. Выходное напряжение трех преобразовательных ячеек показано на соответствующих диаграммах 44-46. Напряжение 44-46 преобразовательных ячеек 15-17 суммируется на вторичной стороне в общем контуре суммирования и через демодулятор 31 поступает на нагрузку. Форма выходного напряжения 47 демодулятора 31 показана на фиг. 4.

По сравнению с известными предлагаемьte преобразователь с разветвленной магнитной системой согласующего трансформаторного узла и последовательно-параллельным нключением первичных и вторичных обмоток соответстненно позволяет в несколько раэ снизить общую индуктивность рассеяния всего трансформаторного узла в целом.

Это особенно важно для многоячейковых преобразователей с общим контуром суммирования при значительных токах и низком выходном напряжении.За счет снижения индуктивности рассеяния согласующего трансформатора уменьшается время коммутации демодулятора, что улучшает качество выходной энергии, повышает быстродействие и динамические свойства преобразователей. Последовательно-параллельное включение вторичных обмоток трансформаторных узлов нескольких преобразовательных ячеек позволяет расширять мощностной и динамический диапазоны преобразователей в широких пределах. Кроме того, 45 упрощается пРоектиРование трансфор ,маторных узлов, так как зачастую при проектировании не удается подобрать необходимый магнитопровод из типового ряда, поэтому приходится выбирать

60 больший магнитопровод. При разветвлении магнитной системы появляется возможность выбора сердечников из типового ряда, варьируя сечением и их числом, Формула и э о б Р е т е н и я

1. Преобразователь напряжения со звеном повышенной частоты, содержащий преобразовательную ячейку, выполненную по одной из инверторных схем

1332479 и нагруженную на трансформаторный узел, выход которой через демодулятор связан с выходными выводами преобразователя, а также блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения за счет уменьшения параэитных иидуктивностей, трансформаторюий узел выполнен в виде N последовательно соединенных по первичной стороне трансформаторов, секции вторичных обмоток которых выполнены одинаковыми, включены между собой параллельно.

I в

2. Преобразователь по п. 1, о, т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области использования

5 по динамическому и мощностному диапазонам, ох снабжен и-1 дополнительными преобразовательными ячейками, каждая из которых нагружена на свой аналогично. выполненный трансформатбр1О ный узел, причем одноименные секции вторичных обмоток всех и трансформаторных узлов соединены в последовательные цепи, которые, в .свою очеРедь, включены между собой параллельно.

1332479

Составитель Г. Мыцык

Редактор Н. Тупица Техред В.Кадар

Корректор Л. Бескид

Заказ 3845/53 Тирам 659

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Умгород, ул . Проектная, 4