RU2004055C1

RU2004055C1 - Преобразователь переменного напр жени в посто нное

Info

Publication number: RU2004055C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Коновалов; Владимир Федорович Голиков; Александр Алексеевич Васильевский; Андрей Николаевич Малашин; Сергей Владимирович Клопов
Original assignee: Сергей Иванович Коновалов
Priority date: 1991-11-21
Filing date: 1991-11-21
Publication date: 1993-11-30

Abstract

Использование: преобразование переменного напр жени в посто нное дл систем вторичного электропитани Сущность изобретени : на выходе преобразовател частоты включены последовательно соединенные по первичной стороне основной и дополнительный трансформаторы. Выпр мленное и отфильтрованное напр жение основного трансформатора с конденсатора фильтра снимаетс и подаетс к мостовому обратимому инвертору, с помощью которого дополнительное напр жение добавл етс вычитаетс или отсутствует в цепи первичной обмотки основного трансформатора 2 ил.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразовател переменного напр жени входной частоты в посто нное напр жение при построении источников вторичного электропитани различного назначени .

Известны преобразователи переменного напр жени в посто нное, содержащие входной выпр митель и канал преобразовани , состо щий из последовательно соединенных инвертора повышенной частоты с силовым трансформатором, выходного выпр мител и сглаживающего фильтра, а также блок управлени инвертором повышенной частоты (авт.св. СССР № 505100, кл. Н 02 М 5/12, 1976).

К недостаткам таких устройств следует отнести сравнительно низкое качество мас- согабаритных показателей, так как они завис т от степени приближени огибающей выпр мленного напр жени к пр моугольной форме, котора определ етс как количество отводов первичной обмотки силового трансформатора (а также ключевых элементов дл их переключени ), так и длительностью переднего и заднего фронтов . В идеальном случае в известном преобразователе можно получить выпр мленное напр жение с формой равнобедренной трапеции , боковыми сторонами которой вл ютс отрезки синусоиды. В спектре напр жени такой формы гармоника удвоенной частоты входного напр жени имеет значительную амплитуду, что приводит к сравнительно большим массе и габаритам сглаживающего фильтра.

Известен преобразователь переменного напр жени в посто нное, содержащий в одном канале однополупериодный выпр митель , а в другом - высокочастотные преобразователь и выпр митель, причем оба канала подключены к выходному сглаживающему фильтру (авт.св. СССР № 1182612, кл. Н02 М7/06. 1985).

Недостаток известного устройства - низкое качество массогабаритных показателей из-за сравнительно больших массы и габаритов сглаживающего фильтра, поскольку в спектре выпр мленного напр жени присутствуют низкочастотные составл ющие значительной амплитуды.

Наиболее близким к предлагаемому устройству вл етс преобразователь переменного напр жени низкой частоты в посто нное напр жение (авт.св. СССР № 851692, кл, Н 02М 7/04, 1981), содержащий входной выпр митель и канал преобразова- ни , состо щий из соединенных последовательно инвертора повышенной частоты на ключевых элементах с силовым трансформатором , выходного выпр мител и сглаживающего фильтра. Кроме того, в преобразователе имеетс вольтодобавочный канал, посредством сглаживающего фильтра которого выход входного выпр мител соединен с управл емым генератором на ключевых элементах странсформатором напр жени . Блок управлени служит дл фор- мировани и распределени сигналов

0 управлени ключевыми элементами либо по величине напр жени на нагрузке, либо по командам от внешнего устройства.

Недостатками такого устройства вл ютс сравнительно низкое качество массо5 габаритных показателей и достаточна сложность из-за необходимости применени в вольтодобавочном канале выпр мител и низкочастотного сглаживающего фильтра.

0Насто щее изобретение направлено на

решение задачи упрощени устройства и улучшени его массогабаритных показателей при сохранении показателей качества выходного напр жени .

5

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретени , выражаетс в упрощении устройства путем исключени входного выпр мител , а

0 также в улучшении массогабаритных показателей устройства на 10... 15% в зависимости от мощности устройства за счет исключени низкочастотного фильтра воль- тодобавочного канала при сохранении пока5 зателей качества выходного напр жени преобразовател такими же, как и в известным устройстве.

Решение поставленной задачи достигаетс тем, что в известном устройстве, содер0 жащем основной инвертор с повышенной в п ть раз по отношению к входной частотой, подключенный входом к входным выводам преобразовател , а выходом - к последовательно соединенным первичной обмотке си5 лового трансформатора и первой обмотке дополнительного трансформатора, втора обмотка которого соединена с выходом дополнительного мостового обратимого инвертора , выходной выпр митель,

0 подключенный входом к вторичной обмотке силового трансформатора, а выходом - к входу основного сглаживающего LC-фильт- ра, блок управлени , введен дополнительный сглаживающий LC-фильтр, вход

5 дополнительного мостового обратимого инвертора подключен к конденсатору основного сглаживающего LC-фильтра и к входу дополнительного сглаживающего фильтра, выход которого соединен с выходными выводами преобразовател .

Отличительными признаками предлагаемого устройства по отношению к известному устройству вл ютс ; наличие дополнительного сглаживающего LC-фильт- ра; подключение входа дополнительного сглаживающего фильтра к выходу основного фильтра: подключение выхода дополнительного фильтра к выходным выводам преобразовател ; соединение входа мостового обратимого инвертора с выходом ос- новного сглаживающего фильтра.

На фиг. 1 представлена электрическа схема преобразовател переменного напр жени входной частоты в посто нное на- пр жение; на фиг. 2 представлены временные диаграммы, по сн ющие работу преобразовател ,

Устройство содержит канал преобразовани , состо щий из соединенных последо- вательно преобразовател 1 повышенной частоты на ключевых элементах с двухсторонней проводимостью с силовым трансформатором 2, выпр мител 3 и двухзвенного сглаживающего фильтра 4 и 5, выход которого соединен с нагрузкой 6, вольтодобавочный канал, состо щий из мостового обратимого инвертора 7 с ключевыми элементами 7.1-7,4, силовой вход которого подключен к выходу основного сглаживающего фильтра 4. дополнительного трансформатора 8. втора обмотка которого соединена с выходом инвертора 7,а перва включена последовательно в цепь первичной обмотки силового трансформа- тора 2. Блок 9 управлени служит дл формировани и распределен-и сигналов управлени ключевыми элементами блоков 1 и 7 по величине напр жени на нагрузке в соответствии с выбранным законом управ- лени .

Преобразователь работает следующим образом. При подключении источника переменного напр жени Uex с частотой fex (фиг.2) к входным выводам и поочередном включении ключевых элементов преобразовател 1 частоты на его выходе формируетс напр жение UM с частотой fM 5fexi которое затем поступает на последователь- но включенные первичную обмотку трансформатора 2 и первую обмотку трансформатора 8. Поскольку в исходном состо нии конденсаторы сглаживающего фильтра разр жены, входным напр жением инвертора 7 вл етс напр жение, формирующеес во второй обмотке трансформатора 8, пропорциональное напр жение UML Управление ключевыми элементами инвертора 7 на начальном этапе осуществл етс

таким образом, что происходит выпр мление импульсного знакопеременного напр жени , формирующегос во второй обмотке трансформатора 8. При этом на вторичной обмотке трансформатора 2 формируетс напр жение , по форме аналогичное напр жению Ум1, а по величине- пропорциональное коэффициенту трансформации этого трансформатора , которое затем выпр мл етс выпр мителем 3 и поступает на сглаживающий фильтр. В результате такого управлени происходит зар д конденсаторов фильтра напр жени ми, поступающими с выхода выпр мител 3 и силового входа инвертора 7. При достижении напр жени на конденсаторе основного фильтра 4 некоторого установленного уровн это напр жение становитс входным дл инвертора 7, поскольку оно будет превышать по абсолютной величине амплитуду импульсов напр жени , формирующегос во второй обмотке трансформатора 8 от работы основного инвертора . При этим управление ключевыми элементами инвертора 7 осуществл етс таким образом, что в первой обмотке трансформатора 8 формируетс импульсное знакопеременное вольтодобавочное напр жение UM2.2, пропорциональное выходному напр жению Ом2.1 инвертора 7. По окончании переходного процесса в фильтре на выходе выпр мител 3 формируетс напр жение Уз, показанное на фиг. 2. Дл преобразовател характерны три режима работы:вольтодобавки,вольтоотбавки и за- коротки. В первом случае происходит сложение напр жений UM1 и UM22, во втором - их вычитание, Режим закоротки, когда напр жение первой обмотки трансформатора 8 равно нулю, обеспечиваетс при одновременном включении элементов 7.1, 7.2 или 7.3, 7.4. Коэффициент трансформации трансформатора 8 выбираетс исход из получени минимального коэффициента пульсаций напр жени Уз и, в отличие от известного устройства, будет определ тьс коэффициентом трансформации трансформатора 2 основного канала преобразовани . Дополнительный сглаживающий фильтр 5 служит дл сглаживани пульсаций выходного напр жени основного фильтра 4, вызванных коммутацией ключевых элементов инвертора 7. С целью получени различных номиналов выходного напр жени трансформатор 2 может содержать допол нительные вторичные обмотки, подключенные к последовательно соединенным выпр мител м и сглаживающим фильтрам

В качестве ключевых элементов в конст - рукции устройства примен ютс диодно транзисторные ключи переменного тока,

каждый из которых выполнен на двух бипол рных транзисторах и двух диодах, включенных встречно-параллельно. Блок 9 управлени содержит синхронизированный с входным переменным напр жением управл емый формирователь импульсов управлени силовыми транзисторами и усилительно-разв зывающий узел.

(56) Авторское свидетельство СССР № 1182612, кл. Н 02 М 7/06, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 851692, кл. Н 02 М 7/04, 1979.

Claims

Формулаизобретени

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий преобразователь частоты с повышенной в п ть раз по отношению к входной частотой, подключенный входом к входным выводам преобразовател , а выходом - к последовательно соединенным первичной обмотке силового трансформатора и первой обмотке дополнительного трансформа- тора, втора обмотка которого соединена с

пас

выходом мостового обратимого инвертора, выходной выпр митель, подключенный входом к вторичной обмотке силового трансформатора, а выходом - к входу основного сглаживающего LC-фильтра, и блок управлени , отличающийс тем, что вход мостового обратимого инвертора подключен к конденсатору основного сглаживающего LC-фильтра и входу введенного дополнительного сглаживающего фильтра, выход которого соединен с выходными вы водами преобразовател .

J

LJ