Регулируемый двухтактный конвертор

Регулируемый двухтактный конвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республик

<»;661696

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 031176 (21) 2417582/24-07 с присоединением заявки М (23) ПриоритетОпубликовано 050579.Бюллетень М17 (51)M. Кп.

Н 02 М 3/335

Н 02 Р"13/16

Государствеиинй комитет

СССР по делам изобретеии и и открытий (53) УДК 621. 3).4. 58 (088. 8) Дата опубликования описания 0505.79

/ (72) Авторы изобретения

Б.A.Ãëåáoâ и А.Г.Поликарпов (71) Заявитель Московский ордена ленина энергетический инс (54 ) РЕГУЛИРУЕИЫИ ДВУХТАКТНЫй КОНВЕРТОР

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания для преобразования постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого регулируе- мого уровня.

Известны регулируемые двухтактные конверторы, содержащие выходной тран-1 сформатор, основные управляемые ключи, выходной выпрямитель и сглаживающий Ь-С фильтр, состоящий из дросселя и конденсатора (1).

Для уменьшения габаритов сглаживающего фильтра в подобные конверторы введены дополнительные управляемые ключи, шунтирующие первичную обмотку выходного трансформатора совместно со сглаживающим дросселем, включенным в цепь питания конвертора (2).

Недостатком конверторов (1),(2) является сниженный КПД и значительные габариты фильтрующих элементов из-,за перерывов в процессе передачи мощности в нагрузку или ее потребления от источника питания,так как модуляция ширины имйульсов в этих схемах осуществляется на полную глубину, и импульсная величина пере2 даваемой (или потребляемой) мощности значительно превышает ее среднюю величину.

Известен также регулируемый двухтактный конвертор, содержащий дополнительную преобразовательную ячейку с дополнительным выходным трансформатором и дополнительными управляемыми ключами (3). ч

В этом конверторе модуляция ширины импульсов в процессе регулирования производится на неполную глубину, и поэтому габариты фильтрующих элементов уменьшены.

Недостатком конвертора при включе-. нии сглаживающего дросселя в цепи питания является отсутствие защиты от перенапряжений, выводящих из строя управляющие ключи при случайных сбоях или отказах в цепи управления этими ключами.

Цель изобретения — повышение функциональной надежности конвертора.

Эта цель достигается тем, что в конвертор., содержащий основную преобразовательную ячейку на управляемых ключах с основным выходным трансформатором, вторичная обмотка которого через выпрямитель связана с выходными выводами конвертора, а в цепь питания

661696 включен сглаживающий дроссель! и дополнительную преобразовательную двухтактную ячейку с дополнительным выходным трансформатором, первичные обмотки которого подключены. одним оконцом к ,первичной обмотке основного трансформатора, а другим концом через дополнительные;управляемые ключи к первому выводу источника питания, введены управляемые вентили, подключающие вторичные обмотки дополнительного трансформатора ко второму выводу источника10 ! питания и соединены по цепи управления с точкой соединения первичной и вторичной обмотки дополнительного тРансформатора противоположного плеча через цепь автоматической коммутации.)5

Эта цепь выполняется либо в виде резистора, либо в виде двух последовательно соединенных резисторов, один, из которых шунтирован диодом.

На фиг.l изображена схема устройст- 0 ва; на фиг.2 — диаграмма работы упРавляемых ключей в этом устройстве.

В конверторе (фиг.1) шина питания

1 через обмотку 2 дросселя 3 подключена к одному выводу источника питания и непосредственно соединена с общей точкой первичных обмоток 4 и 5 основного выходного трансформатора б.

Укаэанные первичные обмотки через основные управляемые ключи 7 и 8 подключены ко второй шине питания 9, которая соединена непосредственно с другим выводом источника питания.

В устройстве содержится дополнительный выходной трансформатор 10. Точка соединения первичной обмотки 4 (5) трансформатора б с электродом силовой цепи основного управляемого ключа

7 (8) связана с общей шиной 9, соеди ненной непосредственно с одним полюсом источника питания и со вторым 40 элетродом основного управляемого ключа 7 (8); общим для силовой и управляющей цепей этого ключа, через соединенные последовательно первичную обмотку 11 (12) дополнительного тран 45 сформатора 10 и дополнительный управ-, ляемый ключ 13 (14). Кроме тсго,, точка соединения обмотки 4 (5) .с электродом основного ключа 7 (8) связана с выводом источника питания через вто- 50 ричную обмотку 15 (16) дополнительнбго трансформатора 10 и управляемый вентиль 17 (18) . Co вторым полюсом щгточника питания непосредственно соединен электрод управляемого вентиля 17 (18), являющийся общим для силовой цепи и цепи управления этого вентиля.

35 второго полупериода замкнут ключ 8, а в течение 1- f Т/2 - ключ 14 и вентиль 18.

Изменением относительной продолжительности упоминавшихся частей

:.... полупериодов работы преобразовате65 ля достигается регулирование напряУправляющий электрод управляемого вентиля 17 (18) связан через резистор 19 (20) с точкой соединения первичноф и вторичной обмоток 12 и 16 (ll и 15) . Вторичные обмотки 21 и 22 трансформатора 6 череэ выпрямитель, образованный диодами 23 и 24, подключены к нагрузке 25, шунтированной конденсатором 26, Управляющие электроды основных ключей 7 и 8 и дополнительных ключей

13 и 14 соединены с выходами устроЯства управления 27.

Принцип действия устройства состоит в следующем.

Устройство управления 27 реализует алгоритм работы ключей 7, 8, 13 и 14, графически изображенный на фиг.2, где состоянию включено соответствует 1, а состоянию выключено! !!О!!

Обмотка 2 дросселя 3 выступает по отношению к силовой цепи регулируемого преобразователя в роли источника тока. Когда открыты одновременно силовые ключи 7 и 13 (или только силовой ключ 7), энергия передается только через силовой трансформатор

6. В эту часть ? олупериода Т/2 работы преобразователя, длительность которой обозначается 1 Т/2, силовая цепь вентиля 17 находится под обратным напряжением, и вентиль закрыт, хотя на его управляющий электрод передается отпирающий сигнал через резистор 19. Что касается управляемого вентиля 18, то, хотя его силовая цепь в указанную часть полупериода находится под прямым смещением, этот вентиль закрыт под действием запирающего сигнала, поступающего на управляющий электрод через резистор

20. Для исключения перенапряжений в цепях управления вентилями 17 и

18 эти цепи могут быть шунтированы диодами (не показаны).

Когда в течение времени 1- уТ/2 первого полупериода T/2 ключ 7 находится в разомкнутом состоянии, а ключ 13 — в замкнутом, ток обмотки

2 дросселя 3 замыкается через пер; вичные обмотки 4 и 11 трансформаторов 6 и 10, что вызывает появление отпирающего напряжения в силовой цепи вентиля 17. Этот вентиль переходит в открытое состояние, и поэтому энергия продолжает поступать в нагрузку через трансформатор 6 и частично возвращается в источник питания через дополнительный трансформатор 10. Вентиль 18 при этом остается закрытым, так как на управляющий электрод его продолжает поступать запирающий сигнал через резистор 20.

Во второй полупериод работы про.цессы в схеме повторяются с той лишь разницей, что в течение g T/2

661696 жения на нагрузке, причем регулировоч- Формула изобретения ная характеристика имеет вид (1 Е

U=E(1- — — )+У вЂ” —— н 1+и 1+и з, / где Uö — напряжение нагрузки, приведенйое к первичной обмотке силового трансформатора 6, а

%5 15 и

/ 14 1е

В схеме фиг.1 на вторичной стороне трансформатора 6 показана одна нагрузка. Принцип действия схемы не изменяется при любом числе нагрузок на вторичной стороне.

В случае, если управляющие цепи вентилей 17 и 18 не имеют вентильного характера проводимости (например если использовано шунтирование этих цепей диодами), применейие резисторов 19 и 20 в цепи автоматической коммутации является энергетически оправданным. Это обусловлено тем, что обычно ток, который. необходимо задавать в управляющую цепь вентилей 17 и 18 для их отпирания, существенно превосходит ток, необходимый для поддержания закрытого состояния этих вентилей. С учетом этого целесообразно последовательно с каждым иэ резисторов 19 и 20 включить дополнительный резистор, шунтированный диодом. В этом случае ток, отпирающий вентиль 17 (18), будет определяться сопротивлением только резистора 19 (20), а ток, поддерживающий закрытое состояние вентиля 17 (18), — существенно большим сопротивлением резистора 19 (20) и резистора, включенного с ним последовательно.

Устройство может быть реализовано также и в мостовом варианте. В этом случае первичная обмотка основного трансформатора соединена с шиной питания 1 не средней точкой первичной обмотки .непосредственно, как на фиг.1,. а подключена крайними выводами через дополнительную пару основных управляемых ключей.

Если по какой-либо причине исчезают сигналы на выходе устройства управления основными и дополнитель-. ными ключами, и эти ключи запираются, в схеме не возникают перенапряжения, связанные с рассеянием энергии, накопленной в дросселе, так как в этом случае вентили 17 и 18 автоматически одновременно отпираются за счет действия цепи автоматической коммутации, обеспечивая путь для замыкания тока обмотки дросселя.

1. Регулируемый двухтактный конвертор, содержащий основную преобразовательную двухтактную ячейку на управляемых ключах с основным выход5 ным трансформатором, вторичная об мотка которого через выпрямитель связана с выходными выводами конвертора, а в цепь питания включен сглажи-. вающий дроссель, и дополнительную р преобразовательную двухтактную ячейку с дополнительным выходным трансформатором, имеющим две первичные обмотки, каждая обмотка одним концом соединена с соответствующим крайним выводом первичной обмотки основного трансформатора, а другим концом через дополнительный управляемый ключ с первым выводом для источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, дополнительный выходной трансформатор снабжен второй вторичной обмоткой, каждая из кото..-..рых одним концом подключена к соответствующему крайнему выводу первичной обмотки основного трансформатора, а другим концом через введенный управляемый вентиль соединена со вторым выводом для источника питания, причем электрод этого вентиля, являющийся общим для силовой цепи и цепи управления вентиля, соединен непосредственно со вторым выводом для источника питания, а управляющий электрод управляемого вентиля данного плеча

35 конвертора соединен через цепь автоматической коммутации с крайним выводом,первичной обмотки основного трансформатора противоположного плеча конвертора.

4g 2. Конвертор по п.1,о т л и ч а юшийся тем, что, цепь автома,тической коммутации выполнена в виде

;резистора.

3. Конвертор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что цепь автоматической коммутации выполнена в виде двух последовательно соединенных резисторов, один из которых шунтирован диодом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Моин В.С., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи, М., Энергия, 1972, с.206, рис.7-4.

2. Авторское свидетельство СССР

9480160, кл. Н 02 М 7/527, 1972.

3. Заявка Р 1962374/07, кл. Н 02 М, 7/537, 1973, по которой принято решение о выдаче авторско60 го свидетельства.

661696

Ю7 нР

Составитель В.Моин

Техред О.Андрейко

Редактор H.Àõìåäîâà

Корректор С.Патрушева

Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2503/59

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул. Проектная, 4