Обратимый стабилизатор постоянногонапряжения

Обратимый стабилизатор постоянногонапряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 030879 (21) 2805508/24-07 с присоединением заявки Н9 (23) Приоритет

Опубликовано 30.0681, Бюллетень 14о 24

Дата опубликования описания 3QQ681 (53)M. Кл 3

G 05 F 1/54

Н 02 М 7/72

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 314. .69(088.8) (72) Авторы изобретения

Н.И. Дуплин, С.И. Орлов и А.К. Тищенк

1( (71) Заявитель (54) ОБРАТИМЫИ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к системам питания постоянного тока и может быть использовано при разработке источников питания.

Известны обратимые стабилизаторы постоянного напряжения, регулирующий орган которых состоит из двух однотактных конверторов и сглаживающего фильтра (11 .

Недостаток таких стабилизаторов сравнительно узкий диапазон изменения входных и выходных напряжений,а также повышенные массогабариты фильтра.

Наиболее близки к предлагаемому 15 обратимые стабилизаторы постоянного напряжения, содержащие нерегулируемый источник постоянного тока, буферный аккумулятор, вольтдобавочный инвертор, реверсивный выпрямитель и сглаживающий фильтр (21 .

Недостаток известных стабилизаторов — их сравнительно низкие КПД и надежность из-за протекания в выпрямителе.нерегулируемых сквозных токов.

Цель изобретения — увеличение КПД и надежности стабилизатора путем ограничения величины сквозных токов.

Указанная цель достигается тем, что в обратимом стабилизаторе посто 30 янного напряжения, содержащем нере гулируемый источник постоянного тока, буферный аккумулятор, вольтдобавочныи инвертор, реверсивный выпрямитель и сглаживающий фильтр, выходы прямого и обратного каналов реверсивного выпрямителя объединены через рабочие обмотки вновь введенных дросселей насыщения, обмотки управления которых подключены к дополнительному источнику тока.

На фиг..1 показана принципиальная схема обратимого стабилизатора постоянного напряжения; на фиг. 2 — перемещение рабочей точки по кривой намагничивания магнитопроводов дросселей насыщения.

Стабилизатор содержит буферный аккумулятор 1, вольтодобавочный инвертор 2, нагруженный на трансформатор

3, реверсивный выпрямитель 4, включающий в себя прямой канал с трансформаторами 5 и 6 и обратный канал с трансформаторами 7 и 8, дроссели

9 и 10 насыщения, дополнительный источник тока 11, сглаживающие дроссель

12 и конденсатор 13, нагрузку 14 и основной нерегулируемый источник 15 постоянного тока.

842752

Аккумулятор 1 подключен одним полюсом к общей шине стабилизатора, а, вторым — к средним точкам первичной и вторичной обмоток трансформатора

3, Крайние выводы первичной обмотки трансформатора соединены с инвертором 2, а крайние выводы вторичной полуобмотки — со входами реверсивного выпрямителя 4. Выходы последнего через рабочие обмотки дросселей 9

t и 10 подключены к сглаживающему дросселю 12, связанному с конденсатором

13, нагрузкой 14 и нерегулируемым источником 15 постоянного тока. Обмотки управления дросселей 9 и 10 соединены последовательчо с дополнительным источником 11 тока.

Работа. стабилизатора протекает следующим образом.

Если ток нагрузки 2< больше чем ток источника 15 -3,5, происходит разряд аккумулятора 1. При этом разрядный ток аккумулятора протекает по транзисторам 5 и б прямого канала реверсивного выпрямителя 4. За счет регулируемого фазового сдвига между моментами переключения «гранэисторон инвертора 2 и транзисторов 5 и б выпрямителя обеспечинается такой режим, когда при любом напряжении на выходе аккумулятора U обеспечивается постоянство напряжения на нагрузке 14 (U > ). В каждом полупериоде работы наблюдается сначала сложение напряжений U и 0 (фиг. 1), а затем их вычитание.

В этом случае, если ток нагрузки становится меньше тока источника

15 (3, ), стабилизатор автоматически переходит в режим заряда аккумулятора. Излишек тока 3,5 протекает по обратному каналу реверсивного выпрямителя в аккумулятор 1, а изменением фазового сдвига между моментами переключения инвертора и выпрямителя достигается постоянство выходного напряжения стабилизатора

U„„„

Для того,чтобы стабилизатор автоматически переходил из режима заряда в режиМ разряда и наоборот, плечи выпрямителя управляются синхронными и синфазными прямоугольными напряжениями. При этом в известных схемах стабилизаторов, в которых отсутствуют дроссели 9 и 10, по транзисторам выпрямителя 4 и инвертора

2 протекают нерегулируемые сквозные токи в моменты переключения транзисторов выпрямителя 4. Это происходит из-за того, что включение одной пары транзисторов выпрямителя осуществляегся существенно быстрее, чем выключение противоположной пары транзисторов, в результате чего на время рассасывания носителей н запираемых транзисторах B выпрямителе 4 образуется короткоэамкнутый контур, Этот контур включает в себя последовательное соединение транзисторов 5 и 8 или б и 7 в зависимости от полупериода. Работа инвертора на †.акой короткоэамкнутый контур принодит к заметному увеличению мощности потерь и снижению КПД стабилизатора. Кроме того, токовые и мощностные перегрузки транэисторон инвертора 2 и выпрямителя 4 снижают надежность устройст- ва.

Для ограничения сквозных токов н предлагаемом устройстве выходы прямого и обратного каналов выпрямителя 4 через дроссели насыщения 9 и

10 подключены к дросаелю 12. Эти дроссели оказынаются внутри вышеуказанных контуров, что и обеспечивает ограничение сквозных токов.

Рассмотрим пример работы стабилизатора при разряде аккумулятора н момент переключения транэисто2О ров нылрямителя.

Пусть транзисторы 5 и 7 к моменту времени t открыты, а транзисторы б и 8 закрыты. ПО транзистору 5 и рабочей обмотке дросселя 10 протекает

25 TGK разряда 3 = 3<) — 3(g . Этот тОК co3— дает н сердечнике дросселя 10 намагничивающий магнитный поток, при этом рабочая точка В дросселя 10 может находиться на участке От A до С (фиг.2) .

В режиме разряда на рабочей обмотке дросселя 9 ток не протекает, поэтому рабочая точка указанного дросселя оказывается смещенной н точку А.

В момент времени t происходит прак— тически мгновенное открытие транзисторов б и 8 при открытых на время транзисторах 5 и 7. Это означает что при указанной на фиг. 1 полярности дббаночного напряжения 0 5 к ра1 бочей обмотке шА дросселя 9 через

40 открытые транзисторы 5 и 8 и насыщенный дроссель 10 (если 3, о ) .(„ь ) приложится напряжение 20А . Начнется перемагничивание дросселя 9 по обмотке ыА

Так как величина Э„юА (Д„ш, ) выбирается таким образом, чтобы обеспечить минимальное насыщение средечника (точка А на фиг. 2), то ток перемагничиьания Зр, = 21„„, где 3,„, — ток холостого хсда дросселя.

Таким образом, за время эапирания транзисторов 5 и 7 происходит перемагничинание сердечника дросселя

9 током 23, что практически сводит к нулю ток в короткозамкнутом контуре.

После закрытия транэисторон 5 и 7 ток 3 становится ранным нулю, а сердечник дросселя 9 перемагничивается к током Зц по обмотке управления иА

60 (точка A на фиг. 2) . Для полного исключения сквозных токов важно, чтобы за время г не произошло полного перемагничивания сердечника дрос"еля.

Так как величина р обычно не пре65 вышает одной 1-2 мкс двух ;.;икросекунд, 842752

Рие 1 то габариты дросселей 9 и 10 получаются небольшими по сравнению с массой всего стабилизатора.

При работе стабилизатора в зарядном режиме, а также при иной полярности напряжения U g в моменты переключения транзисторов выпрямителя 4 ограничение сквозных токов осуществляется аналогичным образом.

Таким образом, введение дросселей

9 и 10 насыщения в цепи каналов выпрямителя 4 позволяет ограничить нерегулируемые сквозные токи в силовых транзисторах стабилизатора, а тем самым повысить КПД и надежность последнего.

Формула изобретения

Обратимый стабилизатор постоянного напряжения, содержащий буферный аккумулятор, нерегулируемый источник питания, включенный параллельно нагрузке и включенные последовательно между буферным аккумулятором и нагрузкой управляемый вольтдобавочный инвертор с реверсивным выпрямителем и сглаживающий фильтр, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, выходы прямого и обратного каналов реверсивного выпрямителя объединены ч рез рабочие обмотки вновь введенных дросселей насыщения, обмотки управления которых подключены к дополнительному источнику тока.

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 160729, кл. G 05 F 1/54, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 347751, кл. G 05 F ..5/00, 1972.

ВНИИПИ Заказ 5099/58

Тираж 940 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4