Преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания . Цель - расширение диапазона регулирования выходного напряжения. Преобразователь содержит полумсстовой инвертор 1 с емкостным делителем напряжения 2 и силовой трансформатор 3, вьтолненный на П-образном сердечнике 4. Первая обмотка силового трансформатора 3 Бьшолнена из двух согласно-последовательно соединенных секций 5 и 6, расположенных на разных стержнях сердечника 4. Вторичная обмотка 7 расположена на одном стержне с секцией 5 и соединена с выходным выпрямителем 8. Первичная обмотка подключена к выходу инвертора посредством -управляющих ключей переменного тока 10 и 11 так, что при замкнутом ключе 10 включены обе секции 5 и 6, а при замкнутом ключе П - только секция 6. Коммутация ключей 10 и И осугцествляется в процессе регулирования выходного напряжения преобразователя. 1 з.н. ф-лы, 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН (5!! 4 Н 02 М 3/337

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2l) 4210238/24-07 (22) 16.03.87 (46) 23.12.88. Бюл, У 47 (71) Ленинградское научно-производственное объединение Буревестник н И (72) А.Д.Покрывайло (53) 621. 314. 58 (088. 8) (56) Патент США 1Ф 435!12, кл. Н 02 M 3/335, 1982 °

Патент США 8 - 4!58881, кл. Н 02 И 3/335, 1979. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Цель — расширение диапазона регулирования выходного напряжения.

Преобразователь содержит полумосто" вой инвертор l с емкостным делителем

„„Я0„„144668 A 1 напряжения 2 и силовой трансформатор .3, выполненный на П-образном сердечнике 4, Первая обмотка силового трансформатора 3 выполнена из двух сог" ласно-последовательно соединенных секций 5 и 6, расположеHHhlx на разных стержнях сердечника 4. Вторичная обмотка 7 расположена на одном стержне с секцией 5 и соединена с выходным выпрямителем 8. Первичная обмотка подключена к выходу инвертора посредством .управляющих ключей переменного тока 10 и 11 так, что при замкнутом ключе 10 включены обе секции 5 и 6, а при замкнутом ключе

ll — только секция 6. Коммутация клю" . чей 10 и ll осуществляется в процес- Ж се регулирования выходного напряжения преобразователя. 1 s,g.. ф-лы, 3 ил. С:

1446680

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.

Цель изобретения " расширение диапазона регулирования выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; íà lp фиг, 2 — его эквивалентная схема; на фиг. 3 - временные диаграммы протекающих процессов.

Преобразователь содержит полумостовой инвертор 1 с емкостным делите- 15 лем ? напряжения и силовой трансформатор.3, имеющий П-образный сердечник 4. Первичная обмотка силового трансформатора выполнена в виде двух секций 5 и 6 с числами витков W„ H 20 размещенных на разных стержнях сердечника 4. Вторичная обмотка 7 размещена на одном стержне с секцией

5. Она подключена к выходному выпрямителю 8 с емкостным фильтром 9. Уп- 25 равляемые ключи 10 и Il переменного тока соединяют один из выводов выхода инвертора-1 через дополнительные реактивные элементы 12 и 13 соответственно с началом и концом пер- 30 вой секции 5 первичной обмотки. Силовые транзисторы инвертора управляются задающим генератором 14.

В эквивалентной схеме (фиг. 2) емкость С, = ?С, /К представляет

1 собой сумму емкостей С > делителя 2 напряжения инвертора 1, приведенную к вторичной обмотке 7 трансформатора 3, L †. индуктивность рассеяния трансформатора 3, приведенная к вторичной обмотке 7, К вЂ” коэффициент трансформации силового трансформатора 3. Выпрямитель 8 и сопротивление нагрузки R заменены источником проН тиво-ЭДС U . Через 11 обозначено напряжение на выходе трансформатора 3.

В высоковольтных преобразователях необходим учет емкости трансформатора С (приведена к вторичной обмотке 7).

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче сигналов возбуждения от генератора 14 и напряжения питания U на инвертор 1 он вырабатывает переменное напряжение, подаваемое на силовой трансформатор 3. Напряжение, индуктированное во вторичной обмотке 7, выпрямляется выпрямителем 8 и фильтруется конден" атором 9.

Состояние преобразователя, когда закрыты диоды выпрямителя 8, определяются процессом в контуре L, С,, С. Если полагать, что емкость трансформатора 3 имеет время перезаряда

t, ((Т, где Т = 1/f — период частоты преобразования, и С ((С,, то емкость С„, заряженная до напряжения

Е, практически не успевает разрядиться, и процессы описываются системой дифференциальных уравнений

L + П = Е; С = i. (1)

di сИ1с с э 1г °

Когда диоды открыты, то, пренебрегая потерями и учитывая, что ток через диоды i а », процессы описываются системой уравнений

U I — + U i = С --. (2)

di dU

dt о dt

Б = Š— (U + Е)соз ы,t; (11о+ E) sine t, 1 (3) где м = 1/LC, = 1./С вЂ” собственная частота и волновое сопротивление трансформатора 3, Выражение (3) справедливо до момента времени t,„ определяемого из уравнения 11 с= П о= Š— (Бо+Е) соя !!, откуда

Ц,) = — БЕ. (4)

2 р О

Выражение для тока в интервале (t Т/?), т.е. когда открыты диоды, Ф получаем решением системы (2) с начальными условиями (4) и условием

U(t.,) = E:

2, I . Uo Б! Е cos w t + — — -sin ы! t, Р О О, о ! где y, = !1/С, !,= l / IС,, откуда получаем условие прохождения тока через нуль в конце полупериода

U Е (5)

U — Е

О и!,Т 1Г

2 1С, Пусть в момент времени t = 0 первичное напряжение меняет полярность, Если принять, что ток i вторичной обмотки 7 в конце предыдущего полупериода достиг нуля, как показано на фиг. 3, то выражение (1) примет вид

1446680 может быть достигнуто включением дополнительных реактивных элементов

12 и 13 в ветви, содержащие ключи

10 и 11.

5 учитывая, что т(г

Uo

11с = —, Rn о и емкость коммутирующего элемента

С к = 2C>, получаем уравнение для определения частоты преобразования

tg = 4 fk„C(4fk„z +1)

1 Ск г7ь=.с=як= к (6)

Так как частота преобразования ограничена возможностями элементов, целесообразно, задавшись нужным значением f, определить из уравнения (6) 15 величину С „. Поэтому значения С » обеспечивающие бестоковую коммутацию, находятся в пределах а, К: К

< С ((7)

411хУЯ1 к < 1f 21 ° 20

Это соотношение полезно для предварительных расчетов.

Эксперимент показывает, что при изменении коэффициента трансформации

К до 3,5 раз, достигаемом коммутаци- 25 ей секций 5 и 6 первичной обмотки при 11„ = 0,8 — 2,5W, (при этом включена либо секция 6 — ключ 11 замкнут, ключ 10 разомкнут, либо последовательно включенные секции 5 и 6 - ключ 30

10 замкнут, ключ 11 — разомкнут), индуктивность рассеяния L трансформатора 3, приведенная к его первичной обмотке, изменяется слабо. Таким образом, указанное исполнение трансформатора 4 позволяет обеспечивать вы-.

35 полнение соотношений (6) и (7), т.е. бестоковую коммутацию в широком диапазоне изменения выходных параметров.

В зависимости от геометрии обмоток 40 трансформатора 4 величина L может неснесколько изменяться, В этом случае обеспечение бестоковой коммутации

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий полумостовой инвертор с емкостным делителем напряжения, с выходом которого связана первичная обмотка силового трансформатора, к вторичной обмотке которого подключен выходной выпрямитель с фильтром, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения, трансформатор выполнен на

П-образном сердечнике с первичной обмоткой, разделенной на две согласно-включенные секции, одна изкоторых расположена на одном из стержней сердечника вместе с вторичной обмоткой, а другая — на другом стержне сердечника, причем указанная связь выхода инвертора с первичной обмоткой силового трансформатора осуществлена через введенные управляемые ключи переменного тока, первые силовые выводы которых объединены и подключены к выходному выводу инвертора, а вторые силовые выводы соединены с началами каждой из секций первичной обмотки.

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены дополнительные реактивные элементы, включенные последовательно в цепь по меньшей мере одного из ключей переменного тока.

1446680

Составитель В. Моин

Техред Л.Сердюкова

Корректор И. Васильева

Редактор В. Данко

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород. ул. Проектная, 4

Заказ 6753/56 Тираж 666 Подписное

ВНИЦПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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