оabout
CXI 1 10 Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в устройствах вторичного электропитани ., Актуальной задачей в области койструировани преобразователей переменного напр к(ени вл етс создание компактных технологичных устройств , отличающихс высокими удельными энергетическими характеристиками . Известные устройства характеризуютс большим весом и габаритами, сложной технологией изготовлени и не обеспечивают высокого уровн удельных энергетических характеристик. Известен преобразователь переменного напр жени в р д посто нных, со держащий управл емые ключи, соедин ющие выводы первичной обмотки транс форматора с выводами источника перемен ного напр жени , между которыми включены встречно-последовательно соединенные диоды, при этом к каждой вторичной обмотке трансформатора подключены последовательно соединенные выпр митель, сглаживающий фильтр и нагрузка 1. Такой преобразователь имеет большой объем, вес, низкий КПД (т.е. плохие удельные энергетические показатели ) и низкую жесткость выходной характеристики. Эти недостатки определ ютс наличием в каждой выходной цепи индивидуальных сглаживающих фильтров, что особенно заметно в конструкци х при большом чис ле выходных напр жений и малой выход ной мощности по каждому из выходов. К тому же преобразователь нетехнологичен , так как первична обмотка его трансформатора имеет среднюю точку, чТо не позвол ет использовать унифицированные серийно выпускаемые трансформаторы, а число витков в каж дой половине обмотки должно быть строго одинаковым, в противном случае возможно поднасыщение трансформатора Выполнение трансформатора со средней точкой увеличивает его вес и объем из-за плохого использовани меди. flp образователь имеет повышенный уровень помехоизлучени , так как преобразование напр жени в нем (при моду . л ции длительности) происходит при больших напр жени х и токах. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс прео разователь переменного напр жени в р д посто нных напр жений, содержаг щий управл емые ключи, соедин ющие выводы первичной обмотки трансформатора с шинами источника переменного, напр жени , между которыми включены диоды, между точкЮй их соединени и средней точкой первичной обмотки трансформатора включен дроссель, при этом вторичные обмотки через выпр мители подключены к нагрузке, параллельно каждой из которых включены конденсаторы фильтров 2 J, Однако известный преобразователь нельз считать достаточно технологичным , поскольку его схемотехника требует выполнени первичной обмотки трансформатора со средней точкой, что не позвол ет использовать серийно выпускаемые унифицированные трансформаторы , а число витков в каждой половине обмотки должно строго одинаковым (в противном случае возможно поднасыщение трансформатора), как следствие увеличиваетс вес и объем трансформатора из-за плохого испольх . зовани меди обмоток. Кроме того, в схеме преобразовател конденсаторы фильтров включены на каждом из выходов {дл каждого из формируемых посто нных напр жений), что приводит к снижению удельных энергетических характеристик преобразовател , т.е. увеличению объема и веса устройства, к тому же, поскольку реальные конденсаторы имеют потери, то и потери в трансформаторе оказываютс несколько больше, так как ток зар да конденсаторов протекает по обмоткам трансформатора., Целью изобретени вл етс повышение удельных энергетических характеристик и технологичности преобразовател . Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователь переменного жапр иени в р д посто нных напр жений, содержащий трансформатор, кажда из вторичных обмоток которого через свой выпр митель образует соответствующие выходные выводы, а первична обмотка подключена к одним одноименным выводам основных управл емых ключей, дроссель, первый вывод которого соединен с одноименными выводами основных диодов, а их противоположные выводы подключены к входным выводам, а также конденсаторы, введены два дополнительных управл емых ключа и два дополнительных диода, одноименными выводами подключенные к входным выводам , а противоположными - к другим одноименным выводам основных управл емых ключей, при этом одни од|1оимеиные выводы дополнительных управл емы ключей соединены с выводами первичной обмотки трансформатора, другие с вторым выводом дроссел и одноимен ными выводами конденсаторов, каждый из других одноименных выводов которых подключен к соответствующей точк соединени дополнительного диода и основного управл емого ключа. На чертеже представлена принципиальна схема преобразовател . Преобразователь содержит основные диоды 1 и 2, дополнительные диоды 3 и , основные управл емые ключи 5 и 6, дополнительные управл емые ключи 7 и 8, дроссель 9 конденсаторы 10 и 11, трансформатор 12, выпр м тели (дл упрощени схемы показан только один на диодах 13 и 1t) и нагрузку 15. Источник НереМенного напр жени подлючаетс к входным выводам - точкам соединени разноименных выводов основных диодов 1 и 2 и дополнительных диодов 3 и . к другим одноименным выводам дополнительных диодов подключены первые одноименные выводы основных управл емых ключей 5 и 6 и первые одноименные выводы конденсаторов 10 и 11, Первый вывод дроссел 9 подключен к точке соединени основных диодов, а второй - к вторым одноименным выводам конденсаторов 10 и 11 и одноименным выводам дополнительных управл емых ключей 7 ,и 8, вторые одноименные выводы которых соединены с выводами основных управл емых ключей 6 и выводами первичной )тки трансформатора 12. Кажда из вторичных обмоток через выпр митель образует свои выходные выводы, аналогично показанному на чертеже, где нагрузка 15 подключена к одной из вторичных обмоток через выпр митель на диодах 13 и 1. Устройство работает следующим образом . При указанной на чертеже пол рности переменного напр жени J начина с момента превышени мгновенным значением одного напр жени вели чины осредиенного пр моугольного напр жени , открываютс ключи6 и 7. Ток в первичной обмотке трансформатора 12 протекает через .диод. 1, двое lO S4 сель 9 зар жа его, ключи 6 и 7, диод и Ьбразу на обмотке трансфорг матора 12 напр х ение указанной на чертеме пол рности. Одновременно конденсатор 11 зар жаетс через диод 1, Дроссель .9 и диод . В момент времени , когда мгновенное значение входного напр жени становитс меньше i оср едненного пр моугольного , напр «ение на дросселе 9 мен ет свою пол рность на противоположную указанной на чертеже, и ток в обмотке трансформатора 12 протекает через разр жающийс дроссель 9, ключи б и 7 а далее - через диоды 4 и 1, ,складыва сь со входным напр жением до тех пор, пока оно не уменьшитс до нул . В этот момент времени открываютс клю- / чи 5 и 8, а ключи 6 и 7 закрываютс . Ток в первичной обмотке трансформатора 12 мен ет направление, поддерживаемый продолжающим разр жатьс дросселем 9 через ключи 5 и 8, диоды 2 и 3 и источник переменного напр жени Ugvt-ЗзР ь(й в предыдущем цикле конденсатор t О разр жаетс на первичную обмотку трансформатора 12 через ключи 5 и 8. Конденсатор 11 оказывает с отключенным до следующего полу- периода, сохран свой зар д. С того момента времени, когда мгновенное значение входного переменного напр хсени превысит осредненное пр моугольное , ток в дросселе начинает возрастать, зар жа его, при этом напр жение на дросселе мен ет свою пол рность-на противоположную, указанную на чертеххе, конденсатор 10 начинает зар жатьс от входного напр жени через диоды 2 и 3 дроссель и источник переменного напр жени В дальнейшем последовательность процессов повтор етс , и таким образом входное напр жение преобразуетс в осредненное пр моугольное, амплитуда которого равна среднему значению входного напр жени . Входное напр жемие при этом может 6tiTo любой, и не синусоидальной формы, например, модулированное по длительности или ступенчатое. Таким образом преобразователь обеспечивает возможность применени трансформатора без средней точки, что по3вол ет , во-первых, использовать унифицированные , серийные модели трансфОрматоров , а, во-вторых снизить объем и вес трансформатора на 20.CXI 1 10 The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply devices. An urgent task in the field of housing variable-voltage converters is to create compact, high-tech devices characterized by high specific energy characteristics. The known devices are characterized by large weight and dimensions, complex manufacturing technology and do not provide a high level of specific energy characteristics. voltages in a series of constants containing controllable keys connecting the terminals of the transformer primary winding with the terminals of the alternating voltage source, between which anti-serially connected diodes are connected, with a series-connected rectifier connected to each secondary winding of the transformer , smoothing filter and load 1. Such a converter has a large volume, weight, low efficiency (ie, poor specific energy performance) and low rigidity of the output characteristics. These drawbacks are determined by the presence in each output circuit of individual smoothing filters, which is especially noticeable in designs with a large number of output voltages and low output power for each of the outputs. In addition, the converter is non-technological, since the primary winding of its transformer has a midpoint, which does not allow the use of unified commercially available transformers, and the number of turns in each half of the winding must be strictly the same, otherwise the transformer may be saturated with a midpoint increases its weight and volume due to poor use of copper. The flp generator has an increased level of interference, since the voltage conversion in it (during modulation of the duration) occurs at high voltages and currents. The closest in technical essence to the invention is an alternating voltage converter in a series of direct voltages, containing controllable keys connecting the terminals of the transformer primary winding to the alternating source voltage buses, between which the diodes are connected, between their points the connection and the midpoint of the transformer primary winding are connected to a choke, while the secondary windings are connected via a rectifier to the load, parallel to each of which the filter capacitors 2 J are connected, However, the converter cannot be considered sufficiently technological, since its circuitry requires the primary winding of a transformer with a midpoint, which does not allow the use of commercially available unified transformers, and the number of turns in each half of the winding must be exactly the same (otherwise the transformer may saturate), as a result weight and volume of the transformer due to poor use. copper coil windings. In addition, in the converter circuit, the capacitors of the filters are connected at each of the outputs {for each of the generated DC voltages), which leads to a decrease in the specific energy characteristics of the converter, i.e. increasing the volume and weight of the device, moreover, since real capacitors have losses, the losses in the transformer turn out to be somewhat higher, since the charge current of the capacitors flows through the windings of the transformer. The aim of the invention is to increase the specific energy characteristics and processability of the converter. The goal is achieved by the fact that in a variable-voltage converter in a series of DC voltages containing a transformer, each of the secondary windings of which through its rectifier forms the corresponding output terminals and the primary winding is connected to one of the same name of the main control keys, the choke , the first terminal of which is connected to the same terminals of the main diodes, and their opposite terminals are connected to the input terminals, as well as capacitors, two additional controlled switches and The additional diodes of the same name are connected to the input pins, and opposite to the other conclusions of the main controlled keys, one and the same terminals of the additional control keys are connected to the terminals of the transformer primary winding, others with the second terminal of the chokes and the same terminals. capacitors, each of the other similar terminals of which are connected to the corresponding point of connection of the additional diode and the main controlled key. The drawing shows a schematic diagram of the converter. The converter contains main diodes 1 and 2, additional diodes 3 and, main control switches 5 and 6, additional control switches 7 and 8, choke 9, capacitors 10 and 11, transformer 12, rectifiers (for simplicity, only one diodes 13 and 1t) and the load 15. The source of the unreasonable voltage is connected to the input pins - the junction points of the opposite pins of the main diodes 1 and 2 and the additional diodes 3 and. The other identical outputs of the main controllable switches 5 and 6 and the first identical outputs of capacitors 10 and 11 are connected to the other identical outputs of the additional diodes. The first output of the connecting cables 9 is connected to the connection point of the main diodes, and the second to the second analogical outputs of the capacitors 10 and 11 to the terminals of the additional controllable keys 7, and 8, the second terminals of the same name are connected to the terminals of the main controllable keys 6 and the terminals of the primary transformer 12. Each of the secondary windings is rectified through a rectifier develops its output pins, similarly to that shown in the drawing, where the load 15 is connected to one of the secondary windings via a rectifier on diodes 13 and 1. The device operates as follows. With the indicated polarity of the alternating voltage J starting from the moment when the instantaneous value of one voltage exceeds the magnitude of the averaged rectangular voltage, the keys 6 and 7 are opened. The current in the primary winding of the transformer 12 flows through the diode. 1, two lO S4 cel 9 charges it, keys 6 and 7, a diode and b is on the winding of the transformer of the mater 12, the voltage indicated on the polarity diagram. At the same time, capacitor 11 is charged through diode 1, choke .9 and diode. At the moment of time when the instantaneous value of the input voltage becomes less than i de fi ned rectangular, the voltage on the choke 9 changes its polarity to the opposite one indicated in the drawing, and the current in the winding of the transformer 12 flows through the discharging choke 9, keys b and 7, and then through diodes 4 and 1, adding to the input voltage until it decreases to zero. At this time, keys 5 and 8 are opened, and keys 6 and 7 are closed. The current in the primary winding of transformer 12 changes the direction maintained by the continuous discharge of choke 9 through switches 5 and 8, diodes 2 and 3, and the alternating voltage source Ugvt-ZzR b through keys 5 and 8. Condenser 11 exerts with the disconnected until the next half-period, keeping its charge. it, while the voltage on the choke changes its polarity to the opposite, indicated on the drawing, the capacitor 10 begins to charge from the input voltage through diodes 2 and 3 the choke and the source of alternating voltage. Thus, the input voltage is converted to averaged rectangular, the amplitude of which is equal to the average value of the input voltage. The input voltage can be 6tiTo of any, and not sinusoidal form, for example, modulated in duration or with dull Thus, the converter provides the possibility of using a transformer without a midpoint, which makes it possible, first, to use unified, serial models of transformers, and, second, to reduce the volume and weight of the transformer by 20.
1014108610141086
Централизованное расположение конденсаторов о схеме преобразовател даже в случае равенства входного и выходного напр жений позвол ет существенно снизить объем устройства,The centralized arrangement of capacitors on the converter circuit, even in the case of equal input and output voltages, allows to significantly reduce the volume of the device,
так как конденсатор занимает меньший объем, чем в схеме известного преобразовател , имеющего на п-выходах приведенную емкость конденсаторов, равную централизованной в предлагаемом устройстве.since the capacitor occupies a smaller volume than in the scheme of the known converter, which has the reduced capacitor capacity equal to the centralized one in the proposed device at the p-outputs.