Преобразователь постоянного напряжения

Преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: преобразование и регулирование постоянного напряжения в системах вторичного электропитания и электропривода. Сущность изобретения: выходное напряжение преобразователя регулируется путем изменения фазового сдвига между выходными напряжениями первого полумостового инвертора на транзисторах 1. 2 и второго полумостового инвертора на транзисторах 14,15, осуществляемого посредством фаэоимпульсного модулятора 27. Дополнительные обмотки 8.3 и 21.3 и выпрямители 9 и 22 обеспечивают автоматическое выравнивание напряжения питания инверторов. Диоды 4,5 и 17, 18 обеспечивают блокировку инверсных токов транзисторов 1, 2.14,15 во время встречного действия напряжения на обмотках 2.2 и 21.2. Тем самым уменьшаются динамические потери мощности при включении транзисторов 1, 2, 14, 15. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 М 3/337

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

" -. МЯМ1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4897351/07 (22) 29.12.90 (46) 23.06.93. Бюл, М 23 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) Н.С.Комаров, В.В,Кравченко и Ю.Д.Миронов (56) Авторское свидетельство СССР

N 281624, кл. Н 02 М 7/537, 1968.

Авторское свидетельство СССР

М 1073859, кл, Н 02 М 3/335, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: преобразование и регулирование постоянного напряжения в системах вторичного электропитания и электропривода. Сущность изобретения; выходное напряжение преобразователя реИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, например, при создании источников вторичного электропитания с бестрансформаторным входом.

Целью изобретения является повышение КПД и надежности преобразователя за счет снижения мощности динамических потерь и формирования безопасной траектории включения транзисторов инверторов.

На фиг.1 приведена схема преобразователя; на фиг,2 — временные диаграммы, напряжений и токов, поясняющие его работу.

Преобразователь (фиг.1) содержит первый двухтактный инвертор полумостового

„„Я „„1823108 А1 гулируется путем изменения фазового сдвига между выходными напряжениями первого полумостового инвертора на транзисторах 1, 2 и второго полумостового инвертора на транзисторах 14, 15, осуществляемого посредством фазоимпульсного модулятора 27. Дополнительные обмотки

8.3 и 21.3 и выпрямители 9 и 22 обеспечивают автоматическое выравнивание напряжения питания инверторов. Диоды 4, 5 и 17, 18 обеспечивают блокировку инверсных токов транзисторов 1, 2, 14, 15 во время встречного действия напряжения на обмотках 2.2 и

21.2. Тем самым уменьшаются динамические потери мощности при включении транзисторов 1, 2, 14, 15. 2 ил. типа. состоящий из транзисторов 1, 2 с цепями управления 3, дополнительных диодов

4, 5, конденсаторов 6, 7, трасформатора 8 с первичной обмоткой 8.1, вторичной обмоткой 8.2, дополнительной обмоткой 8.3, и второй такой же инвертор, состоящий из транзисторов 14, 15 с цепями управления

16, дополнительных диодов 17. 18. конденсаторов 19, 20, трансформатора 21 с первичной обмоткой 21.1, вторичной обмоткой

21,2, дополнительной обмоткой 21.3. Цепи управления 3, 16 транзисторов обоих инверторов подключены к фазоимпульсному модулятору 27, формирующему две последовательности импульсов типа меандр, сдвинутых между собой на некоторый фазовый угол р .

1823108

136 Ктр U19 + 1-120, Ф/О.з W21.3

IA

1--17 ": < — 019 > U20

U8! K,1 - U19 + U20, В<ричные обмотки трансформ«доров

Р 2 и 2! ".: через,ûïðÿìèòåëü 28 подключень ;, Входу фильтра. состоящего из дросселя

29 и конденсатора 30. Дополнительная обмотка 8.3 трансформатора первого инвертора через первый дополнительный вы<,рямитель 9 подключена и цепи питания второго инвертора, а дополнительная обмотка 21.3 трансформатора второго инвертора через второй дополнительный выпрямитель 22 подключена к цепи питания первого инвертора, Устройство работает следу<ощим образом.

B момент времени to включаются транзисторы 1 и 14. На обмотках 8.1 и 21.1 устанавлива<отся положитегьные напря>кения

Ua 1 и U21,1(фиг.2 а, б), равные напряжениям на конденсаторах 6 и 19 соответственно:

U8.1 = UG; U21,1 = U19. К этому моменту конденсатор 6 накопил такое напряжение UG, 20 что выполняется условие где К,р — коэффициент трансформации между обмотками 8,1 <л 8.3, а также 21.1 и 21.3:

i.,>, .доваэельно, в момен r .р мени т„;ерс. Г<>;«<зистор и перри <ную обмотку .p;, ОрМатара .1,1 ЧачНЕ-:11>«>твхатЬ 1ОК, раВ «<и сумме тока Ha<1згничиВ«<нич "" г< риI>PL)t:н« ых к 3ТоА обмотке зна«<ений TOKa Iiaгрузки и ураьни гельного токa Токи намагни <ивани>< 1.,1 и 1<<2 трансфс рматоров

8 и ".! показа«ы на фиг.2 а, б, а токи первич< ых эбмогок 1в,1 и 121,! — на фиг,2 в, г.

В момент времени с! происхсдит вы- 45 ключеиие транзистора 14 и включение транзистора 15, Начинается этап отдачи энергии дросселем 29, когда 1ок дросселя замыкается через диоды выпрямителя 28 и вторичные обмотки трансформаторов 21.2 и 8,2, При 45 этом осуществляется рекуперация тока нзмагничивани трансформатора 21 через вторичные обмотки трансформаторов 21,2 и

8.2, открытые диоды выпрямителя 28, дополнительную обмотку 8.3, выпрямитель 9 и 50 конденсаторы 19, 20. Напряжение на обмотке 8.1 будет определяться иэ равенства:

r>r.

:. напряжение на обмотке 21,1 будет таким, ч<-обы установилась разност <апряжений

U21,2 И Ua 2 ПрИ КОтОрОй ОбЕСПЕчИВавтСя рвкуперация то <а намагничивания трансформатора 21 Неаа<< .симо с. характеристик диодов выпрямителя 28. Наличие диода 4 нозволяет исключить протекание рекуперационного тока -<врез обмотку 8.1, транзистор 1 конд.,нсатор 6.

В <мо< I

Напряжение на обмотке 8.1 становится равным напряжению на конденсаторе 6, а напряжение на обмотке 21.1 устанавливаетгл на уровне, при котс",,.м обеспечивается рекуперация ока <а:-. агн< чивания трансформатора 21 при произвольном разбросе характеристик дио,оil Выxîäного выпряMIIтел1. При э<ом;ерез т;.: нзистор 1 протекает ток, ра В н ь< и разности токов намагничивания трансформаторов 8 и 21.

В момент времени т происходит выключение транзистора 1 и Включение транзистора 2. На IIIHBQTcsi очередной этап накопления энергии дросселем фильтра. На обмотках 8,! и 21,1 устанавливаются отрицательныс напряжения, равные Hàïðÿæåниям на ко <,««.«< атопэх 7 и 20 соответственно:

<«:.1 — -U 7 021, I - <->20.

Пос" льку «а<1ря><.снт<<э U7 fai;ово, что

В, пол<<с<„<т р слсвие то с з< >: <.«роз ранзистор 2 и первичну<о б, <утку iрансформагора 8.1 будет про Гека ть < ок, I>aal <ь<й сумме тока намагничивани I .1 приведенных к этой обмотке .нлче«ий1 тока нагрузки и уравнительного тска.

В дальнейшем процессы происходят аналогично с учетом знаков токов и напряже«плй, При наличии начительной индуктивности рассеян .= трансформаторов инверторов энергия, згпасаемая в магнитHс>м поле этих индуктияностей, не может рекуперироваться через трансформаторы, Для исключения возможных кратковременных всплесков напряжения при коммутации транзисторов параллельно им могут быть установлены известнь<е цепи ограничения перенапряжений, например, такие, как показаны на фиг.! пунктиром.

Таким образом, в предложенной схеме исключается протекание гока через первичные обмотки трансформаторов на стадии отдачи энергии дроссег<ем и накопление заряда в полу< роводниковых приборах тран1823108

Оп АО

λ = — +

2 2

U ЛО

Оп2 =. =

2 2

25

2 — Ктр

hU=О

3 зисторных инверторов, что обеспечивает устранение сквозных токов через транзисторы при отпирании и приводит к повышению КПД и надежности преобразователя. 5

Кроме того, данный преобразователь обладает свойством. заключающимся в ограничении разброса питающих напряжений инверторов О» и Ол2 на уровне, который определяется коэффициентом трансформации К>р между первичными и дополнительными обмотками трансформаторов 8 и 21, Если охарактеризовать разброс питающих напряжений величиной .А U, такой, что то эта величина будет определяться равенством:

Од;ако чем ближе К,р к предельному эначени:о, равному двум, тем большими будут урвнительные токи, необходимые для ограничения разброса напряжений U» и

Оп2.

Использование предложенного решения позволяет создавать источники вторичного электропитания повышенной мощности, обладающие улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий два соединенных последовательно по цепи питания инвертора полумостового типа с двумя силовыми транзисторами и выходным трансформатором в каждом иэ них, и блок управления с фазоимпульсным модулятором, соединенным выходами с цепями управления силовых транзисторов, причем вторичные обмотки выходных трансформаторов инверторов соединены между собой последовательно и через основной выпрямитель подключены к входу С-фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, в цепь коллектора каждого силового транзистсра согласно последовательно включен диод, а выходной трансформатор каждого инвертора снабжен дополнительной обмоткой, которая через введенный дополнительный выпрямитель подключена к цепи о гения другого инвертора.

1823108

Ега4

Tиг, 2

Составитель В,Кравченко

Техред М.Моргентал Корректор M.Kóëü

Редактор

Производственно издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2185 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государе венного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4!5