Обратимый импульсный регулятор

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в обратимых полупроводниковых преобразователях постоянного и переменного тока, преимущественно в конверторах и циклоконверторах, в том числе реверсивных.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении полезной модели, является возможность обеспечения режимов понижения и повышения напряжения в обоих направлениях питания и работы при переменных напряжениях питания.

Обратимый импульсный регулятор содержит схему управления, дроссель, два мостовых выпрямителя, один из которых выполнен управляемым, шесть электронных ключей, зажимы питания и нагрузки, любая(ые) из которых может(гут) быть зашунтирована(ы) конденсатором(ами). Устройство может содержать также мостовой реверсирующий переключатель, подключенный своими первыми двумя диагональными выводами к паре зажимов питания или нагрузки, а вторыми - к вспомогательным зажимам.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в обратимых полупроводниковых преобразователях постоянного и переменного тока, преимущественно - в конверторах и циклоконверторах, в том числе - реверсивных.

Известен обратимый импульсный регулятор, содержащий два конденсатора, обратимый полумостовой конвертор с двумя электронными ключами, диодами и дросселем, схему управления, подключенную своим выходом к управляющим выводам электронных ключей, и две пары зажимов питания и нагрузки (B.C.Моин "Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергоатомиздат, 1986 г., с.189, рис.5.6.в).

Недостатком данного обратимого импульсного регулятора является то, что он не обеспечивает прямоходовые режимы с высоким КПД в обоих направлениях питания и не способен работать при переменных напряжениях питания.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является обратимый импульсный регулятор, содержащий две пары электронных ключей, три диода, дроссель, схему управления, подключенную своими выходами к управляющим выводам электронных ключей, и две пары зажимов питания и нагрузки (В.Е.Розенфельд, В.В.Шевченко, В.А.Майбога, Г.П.Долаберидзе "Тиристорное управление электрическим подвижным составом постоянного тока. М.: Издательство "Транспорт", 1970, с.129, рис.62).

Данный регулятор позволяет обеспечивать обратноходовые режимы повышения и понижения напряжения в обоих направлениях питания.

Недостатком данного устройства является неспособность обеспечения режимов понижения и повышения напряжении в обоих направлениях питания и работы при переменных напряжениях питания.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении полезной модели, является возможность обеспечения режимов понижения и повышения напряжений в обоих направлениях питания и работы при переменных напряжениях питания.

Указанный технический результат достигается тем, обратимый импульсный регулятор, содержащий два мостовых выпрямителя, один из которых управляемый, шесть электронных ключей, которые вместе с управляемым выпрямителем подключены управляющими выводами к схеме управления, дроссель, входные выводы первого выпрямителя подключены к первым зажимам, а входные выводы второго ко вторым зажимам питания и нагрузки, выходные выводы каждого выпрямителя зашунтированы первым и вторым электронными ключами, соответственно, между катодными выходными выводами выпрямителей включена первая пара последовательно встречно соединенных между собой катодными выводами третьего и четвертого электронных ключей, а между анодными выводами выпрямителей включена вторая пара последовательно встречено соединенных между собой анодными выводами пятою и шестою электронных ключей, дроссель подключен к точкам соединения между собой электронных ключей первой и второй пары, а также тем, что по меньшей мере одна пара зажимов питания или нагрузки зашунтирована конденсатором,

кроме того тем, что снабжен двумя вспомогательными зажимами и мостовым реверсирующим переключателем, подключенным своими первыми двумя диагональными выводами к паре зажимов питания или нагрузки, а вторыми - к вспомогательным зажимам питания.

Сущность полезной модели заключается в том, что в ней использована схема с переменной структурой, позволяющая в зависимости от соотношения между напряжениями на зажимах прямого и обратного питания осуществлять прямоходовые режимы понижения или повышения напряжения в обоих направлениях питания, а также при переменных питающих напряжениях. При этом может использоваться только один модулирующий ключ, если питающие напряжения - знакопостоянные. Благодаря использованию только прямоходовых режимов импульсной модуляции достигаются высоких КПД и относительно низкий уровень пульсаций выходного напряжения.

На фиг.1 представлена принципиальная схема обратимого импульсного регулятора.

Обратимый импульсный регулятор содержит схему управления 1, дроссель 2, два мостовых выпрямителя 3, 4, один из которых, например 4,выполнен управляемым, зажимы питания 5, 6 и нагрузки 7, 8, шесть 'электронных ключей 9, 10, 11, 12, 13, 14. По меньшей мере одна пара зажимов питания или (и) нагрузки может быть зашунтирована соответствующим конденсатором 15 или (и) 16. Устройство может содержать также мостовой реверсирующий переключатель 17, подключенный своими первыми двумя диагональными выводами к паре зажимов питания или нагрузки, а вторыми - к вспомогательным зажимам 18, 19. Управляющие выводы электронных

ключей 9-14 и управляемый выпрямитель 4 подключены к соответствующим выходам схемы управления 1. Входные выводы первою выпрямителя 3 подключены к первым зажимам 5, 7, а входные выводы второго выпрямителя 4 - ко вторым зажимам 6, 8 питания и нагрузки. Выходные выводы каждого выпрямителя 3, 4 зашунтированы первым 9 и вторым 10 электронными ключами соответственно. Между катодными выходными выводами выпрямителей 3, 4 включена первая пара последовательно встречно соединенных между собой катодными выводами третьего 11 и четвертого 12 электронных ключей, а между анодными выводами выпрямителей включена вторая пара последовательно встречно соединенных между собой анодными выводами пятого 13 и шестого 14 электронных ключей. Дроссель 2 подключен к точкам соединения между собой управляемых ключей первой 11, 12 и второй 13, 14 пары.

Обратимый импульсный регулятор работает следующим образом.

Пусть полярности напряжений питания и нагрузки знакопостоянны, а именно: на зажимах 5 и 7 "+", а на зажимах 6 и 8 "-". Если при этом напряжения U_5-6 на зажимах 5, 6 питания выше напряжения U_7-8 на зажимах 7, 8 нагрузки (или равны), то в режимах прямого питания схема работает как прямоходовая с понижением напряжения. При отпирании полностью управляемого ключа 11 ток дросселя 2 возрастает по цепи: 5-3-11-2-13-3-7-8-4-10-4-6, а при его запирании ток дросселя спадает по цепи:2-13-7-8-4-12-2.

Если U _5-6<U_7-8, то в режиме прямого питания схема работает как прямоходовая с повышением напряжения. При отпирании полностью управляемого ключа 11

ток дросселя 2 возрастет по цепи: 5-3-11-2-14-4-6, а при его запирании - спадает по цепи: 2-14-4-6-5-3-9-3-7-8-4-12-2.

Если U _5-6U_7-8, то в режиме обратною питания схема работает как прямоходовая с понижением напряжения. При отпирании ключа 11 ток дросселя 2 возрастает по цепи: 7-3-11-2-13-3-5-6-4-10-4-8, а при запирании - спадает по цепи: 2-13-3-5-6-4-12-2.

Если U_5-6>U_7-8, то в режиме обратного питания схема работает как прямоходовая с повышением напряжения. При отпирании ключа 11 ток дросселя 2 возрастает по цепи 7-3-11-2-14-4-8, а при запирании - спадает по цепи: 2-14-4-8-7-3-9-3-5-6-4-12-2.

Если полярности напряжений прямого и обратного питания знакопостоянны, но на зажимах 5 и 7 "-", а на зажимах 6 и 8 "+", то устройство работает аналогичным образом, но в этом случае электронный ключ 13 меняется ролями с ключом 11. При этом выпрямители 3 и 4, а также ключи 12 и 14 также меняются ролями, соответственно.

Если полярности напряжений прямого и обратного питания могут изменяться в процессе работы, т.е. сначала совпадать, а затем быть противоположными, то обратное питание подается не на зажимы 7 и 8, а на вторые диагональные выводы мостового реверсивного переключателя 17 посредством вспомогательных зажимов 18, 19. При этом мостовой реверсивный переключатель 17 путем одновременной коммутации нужной пары диагональных ключей обеспечивает вышеуказанное соответствие полярностей на зажимах 5, 6 и 7, 8, а устройство работает по вышеописанному алгоритму.

Таким образом, благодаря переменной структуре импульсный регулятор является во всех режимах прямоходовым, т.е. с минимальными потерями, и обеспечивает питание в обоих направлениях при любых полярностях и соотношениях напряжений на зажимах питания и нагрузки, т.е. по сравнению с прототипом имеет большие функциональные возможности и больший КПД, причем с меньшим уровнем пульсаций выходного напряжения.

1. Обратимый импульсный регулятор, содержащий два мостовых выпрямителя, один из которых управляемый, шесть электронных ключей, которые вместе с управляемым выпрямителем подключены управляющими выводами к схеме управления, дроссель, входные выводы первого выпрямителя подключены к первым зажимам, а входные выводы второго - ко вторым зажимам питания и нагрузки, выходные выводы каждого выпрямителя зашунтированы первым и вторым электронными ключами соответственно, между катодными выходными выводами выпрямителей включена первая пара последовательно встречно соединенных между собой катодными выводами третьего и четвертого электронных ключей, а между анодными выводами выпрямителей включена вторая пара последовательно встречено соединенных между собой анодными выводами пятого и шестого электронных ключей, дроссель подключен к точкам соединения между собой электронных ключей первой и второй пары.

2. Обратимый импульсный регулятор по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна пара зажимов питания или нагрузки зашунтирована конденсатором.

3. Обратимый импульсный регулятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что снабжен двумя вспомогательными зажимами и мостовым реверсирующим переключателем, подключенным своими первыми двумя диагональными выводами к паре зажимов питания или нагрузки, а вторыми - к вспомогательным зажимам.