Ступенчато-регулируемый преобразователь постоянного напряжения

Ступенчато-регулируемый преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ „„тНЗВВ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОААУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

СоЦиалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (5! )М. Кл.

Н 02 М 3/335

Н 02 Р 13/18 (22) Заявлено 06.01. 78 (2) ) 2566880/24-07 с присоединением заявки ¹â€”

Гасударственный комитет (23) Приоритет—

Опубликовано 15.06.80. в оллетень ¹ 22 ао аелам изобретений н открытий (53) УДК 621.314, .58(088.8) Дата опубликования описания 18,06 80

В. П. Борисов и И. И. Колосков (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СТУПЕНЧАТО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в системах электропитания в качестве вторичного источника питания преобразующего и регулирующего постоянное напряжение.

Известны регулирующие преобразователи постоянного напряжения, содержащие несколько выпрямителей, выходы которых

1О соединены последовательно, а входы подключены к отдельным обмоткам выходного трансформатора через регулирующие ключи $1).

В таком преобразователе увеличены потери мощности выходной цепи, т. е.

KIIlj его низок.

Известен также ступенчато-регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий несколько инверторных ячеек с выходными трансформаторами, соединенных по входу параллельно и нагруженных на общий выходной выпрямитель f2).

КПД такой схемы выше, чем схемы (1), но она содержит большое количество силовых ключей, входящих в инверторные ячейки, что вецет к ее усложнению, особенно блока уйравления ключами.

Известен также ступенчато-регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий только один инвертор с выходным трансформатором и несколько дополнительных трансформаторов, первичные обмотки которых включены последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора, а вторичные обмотки че рез дополнительные выпрямители, шунтированные регулирующими ключами, соединены ао входом преобразователя 3 .

Недостатком данного преобразователя является циркуляция мощности внутри преобразователя с возвратом в источник питания, что увеличивает массу и габариты основного инвертора и снижает KfIQ, Бель изобретения — уменьшение. массы и габаритов и повышение КПД, 3 74138

Указаннай цель достигается тем, что в ступенчато-регулируемом преобразователе постоянного напряжения, содержащем инвертор с выходным трансформатором и выходным выпрямителем и дополнитель- 5 ные трансформаторы, первичные обмотки которык включены послецовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора, а вторичные соединены со входом дополнительных выпрямителей, которые шунти- 10 рованы регулирующими ключами, причем первые одноименные выходные выводы дополнительных выпрямителей обьединены непосредственно в первую общую точку, а вторые одноименные выходные выводы дополнительнык выпрямителей связаны со второй общей точкой, указанные первая и вторая общие трчки подключены к соответствующим выходным выводам преобразователя.

Если в качестве регулирующих ключей использованы ключи переменного тока, включенные на входе цополнительных выпрямителей, то.вторые одноименные выходные выводы этик выпрямителей соединены со второй указанной общей точкой непосредственно.

Если в качестве регулирующих ключей использованы ключи постоянного тока, вклю енные на выходе дополнительных выпрямителей, то вторые одноименные выходные выводы этих выпрямителей соединены со второй указанной общей точкой через разделительные диоды.

На фиг. 1 приведена схема предложенного преобразователя; на фиг. 2 - возможный вариант выполненич его выходной цепи.

Преобразователь содержит регулирующие ключи 1 и 2, выходной трансформатор 3, дополнительные трансформаторы

4 и 5. Первичные обмотки всех трансформаторов соединены последовательно и че» рез транзисторы 6 инвертора подключены к входным выводам 7. К выходным выводам 8 подключен выходной выпрямитель

9 и дополнительные выпрямители 10 и

1 1, соединенные с соответствующими вторичными обмотками трансформаторов

4и5, Если регулирующие ключи 1 и 2 являются ключами постоянного тока, например, транзистор 12, включенный на выходе выпрямителя на диодах 13, то вводится разделительный диод 14.

Преобразователь работает следующим образом.

$0

8 4

При наличии питающего постоянного напряжения на входных выводак 7, одновременно осуществляется (внешними сигналами) поочередная коммутация транзисторов 6, в результате чего на первичных обмотках трансформаторов 3-5 образуется переменное напряжение прямоугольной формы с амплитудой, практически рав» ной напряжению нв входных выводах 7.

Это напряжение перераспределяется между трансформаторами 3-5 и поступает во вторичные цепи послецник, гце вновь преобразуется в постоянное напряжение, с помощью выпрямителей 9-11 и поцается на выходные выводы 8.

Параллельная работа всех выпрямителей на общую нагрузку обеспечивает примерно равное напряжение на вторичных обмотках всех трансформаторов (при разомкнутом состоянии ключей 1 и 2 ) и, следовательно, на первичных обмотках трансформаторов напряжения будут распределены в соответствии с коэффициентами трансформации каждого трансформатора.

Если замкнуть один из регулирующик ключей, например 1, то напряжение на обмотках трансформатора 5 уменьшится до нуля. Вследствие этого, увеличится напряжение на первичнык обмотках трансформаторов 3 и 4, а следовательно, увеличится и напряжение на их вторичных обмотках и на выходных выводах 8.

Величина изменения напряжения на выходных зажимах 8 при включении ключа

1 будет определяться отношением напряжения на первичной обмотке трансформатора 5 {до включения ключа 1) к, общему напряжению на первичных обмоткак всех трансформаторов. Аналогично, если при замкнутом ключе 1 замкнуть также и ключ 2, напряжение на выходных зажимах 8 возрастет еще больше. E| этом случае оно будет определяться только напряжением на выходе преобразовательной ячейки на транзисторах 6 и коэффициентом трансформации выходного трансформатора 3.

Регулирующие ключи 1 и 2 могут коммутироваться в различных сочетаниях, а коэффициенты трансформации дополнительных трансформаторов 4 и 5 можно подобрать так, чтобы приращение выходного напряжения при замыкании ключа 1 было вдвое больше, чем при замыкании ключа 2. Допустим, что замыкание ключа 1 вызывает увеличение выходного на5 74 пряжения на 5%, а замыкание ключа 2 на 10k, Тогда при различных комбинациях .замкнутого и разомкнутого состояний ключей 1 и 2 можно осуществить изменение выходного напряжения на зажимах 8 на О, 5, 10 и 15%.

Увеличение точности или диапазона регулирования напряжения на зажимах

8 достигается увеличением количества дополнительных трансформаторов с соответствующими выпрямителями и регулируюшими ключами.

В практических схемах предложенного преобразователя легко достигается общая точка у всех. регулирующих ключевых элементов 1 и 2, что позволяет существенно упростить управление последними, диоды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 508888, кл. H 02 P 13/16, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Cl 14 526865, кл. Cj 05 }= 1/65, 1974, 3. Авторское свидетельство СССР

М 471641, кл. Н 02 М 3/ 335, 1977.

Изложенное поясняется фиг. 2, где в качестве регулирующих элементов 1 и 2 используется узел в виде диодов 13 и транзисторов 12. г

При переводе транзистора 12 в насышенное состояние шунтируется обмотка трансформатора 3 (4), а диод 14 препятствует замыканию выводов 8 через транзистор 12.

По сравнению с известным предложенный преобразователь имеет больший КПД и меньшие массу и габариты. Объясняется ето тем, что в предложенном преобразователе энергия со всех регулирующих ячеек поступает прямо в нагрузку без возврата в источник питания.

Формула изобретения

1. Ступенчато-регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий инвертор с выходным трансформа1388 6 тором и выходным выпрямителем и дополнительные трансформаторы, первичные обмотки которых включены последователь» но с первичной обмоткой выходного трансформатора, а вторичные соединены со входом дополнительных выпрямителей, которые шунтированы регулируюшими ключами, причем первые одноименные выходные выводы дополнительных выпрямите«

}Q лей объединены непосредственно B первую общую точку, а вторые одноименные выходные выводы дополнительных выпрямителей связаны со второй общей точкой, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и повышения Kill, укаэанные первая и вторая общие точки подключены к соответствующим выходным выводам преобразователя. у}} . 2. Преобразователь по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что при использовании регулирующих ключей переменного тока на входе дополнительных выпрямителей, их вторые одноименные выходные выводы соединены непосредственно с указанной второй обшей точкой.

3, Преобразователь по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что при использовании регулирующих ключей постоянно30 го тока на выходе дополнительных выпря» мителей, их вторые одноименные выходные выводы соединены с указанной второй общей точкой через разделительные

74 Х 388

Составитель В. Моин

Редактор П. Макаревич - Техред Т.Левацкая Корректор И Григорук

Заказ 3333/9 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственнога комитета СССР по делам изобретений и открытий

1Х3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4