SU1272419A1 - Преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области преобразовательной техники и может использоватьс  дл  преобразовани  посто нного напр жени  в переменное. .Цель изобретени  - повышение надежности и КПД. Устройство содержит . включенную параллельно источнику питани  , I последовательную цепь из обмотки 7 дроссел  и конденсатора 8, параллельно которому включена цепь рекуперации энергии из последовательно соединенных обмотки 5 дроссел , днода 6 и-конденсатора 9. Параллельно конденсатору 9 включена последовательна  цепь из обмотки 2 дроссел , параллельного LC-контура 3 и управл емого ключа 4. LC-контур 3 через элемент св зи 10 соединен с нагрузкой 1I. За счет введени  цепи рекуперации энергии и указанного соединени  элементов устройства при i коммутации ключа 4 обеспечиваетс  ограничение роста потенциала конел денсатора 9 путем отбора энергии от него обмоткой 7 дроссел . Это приводит к уменьшению коммутационных потерь энергии и достижению тем самым поставленной цели. 1 ил. to to 4;: о

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения в переменное.

Цель изобретения - расширение ди- 5 апазона регулирования выходного напряжения , а также повышение надежности и КПД за счет уменьшения коммутационных потерь энергии.

На чертеже изображена схема предлагаемого преобразователя.

К входным выводам преобразователя подключен источник 1 питания. Первая обмотка 2 дросселя, параллельный LC-контур 3 и управляемый ключ 4 соединены последовательно. Вторая обмотка 5 дросселя и диод 6 образуют цепь рекуперации энергии. Третья обмотка 7 дросселя и конденсатор 8 соединены последовательно, образуя цепь, включенную параллельно источнику 1 питания. Цепь рекуперации соединена последовательно с конденсатором 9, образуя цепочку, включенную параллельно конденсатору 8. Последовательная цепь из первой обмотки 2 дросселя, параллельного контура 3 и управляемого ключа 4 включена параллельно конденсатору 9. Параллельный LC-контур 3 через элемент 10 связи соединен с выводами для подключения нагрузки If.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии конденсаторы 8 и 9 заряжены до напряжения,близкого к напряжению источника 1 питания, через обмотки 7 и 5 и диод 6. Ключ 4 возбуждается импульсами с крутыми фронтами с частотой, близкой к резонансной частоте LC-контура 3. В течение длительности импульса через открытй ключ 4 и обмотку 2 дросселя в контур 3 поступает энергия из конденсатора 9, поддерживающая в контуре колебания на- резонансной частоте.

При изменении длительности импульсов соответственно изменяется амплитуда первой гармоники тока, протекающего в цепи ключа через обмотку 2 дросселя и колебательный контур 3, в результате чего достигается амплитудная модуляция колебаний в контуре.

В течение рабочего цикла, когда ключ 4 открыт, в обмотках 5 и 7 наводится ЭДС, причем в обмотке 5 ЭДС наводится такой полярности, что ре419 куперационный диод 6 запирается, а ЭДС на обмотке 7 суммируется с напряжением на конденсаторе 8, в результате чего часть энергии, запасенной в конденсаторе 9 и отобранной обмоткой 2 дросселя и обмоткой 7, возвращается в источник 1 питания.

При закрывании ключа 4 в обмотке 2 дросселя возникает ЭДС самоиндукции, которая наводит в обмотке 5 ЭДС, которая, суммируясь с напряжением на конденсаторе 8, открывает рекуперационный диод 6, Энергия, накопленная в обмотке 2 дросселя, через индуктивно связанную обмотку 5 и диод 6 возвращается обратной в конденсатор 9. При коэффициенте трансформации между обмотками 2 и 5, равном единице, разряд дросселя происходит до ®ех пор, пока напряжение на обмотке 2 не станет равным величине ДЕ- разности напряжений на конденсаторах 9 и 8. Так как в исходном состоянии потенциалы конденсаторов приблизительно равны Е, величина выброса, обусловленного ЭДС самоиндукции в обмотке 2 дросселя, приблизительно равна нулю.

В установившемся режиме напряже3® ние на конденсаторе 9 превышает напряжение на конденсаторе 8 на величину -йЕ за счет дополнительного подзаряда конденсатора 9 энергией из цепи рекуперации. Величина' ДЕ зависит 35 от соотношения составляющих энергии в энергетическом балансе преобразователя, который определяется выражением

Δ3 е = Δ3.ν + ДЭ_Н + ДЭ_П + ДЭ-f, где ДЭ_С - энергия, отдаваемая конденсатором 9 в течение рабочего цикла;

АЭь - энергия, запасаемая обмоткой 2 дросселя;

ДЭ_и - энергия, отдаваемая в нагрузку, включая потери в LC-контуре;

ЛЭр - потери энергии в элементах преобразователя;

. ДЭ_? - энергия, возвращаемая в источник 1 питания через обмотку 7.

После каждого рабочего цикла за счет рекуперации энергии ДЭ_Ь конден55 сатор 9 получает дополнительный заряд, повышающий его потенциал. Ограничение роста потенциала конденсатора 9 и, следовательно, величины ДЕ обеспечивается при выполнении условия + -^ДЭ_П + Л . Выполнение этого условия при любом режиме работы преобразователя обес- 5 печивается отбором энергии от конденсатора 9 с помощью обмотки 7. Отбор энергии обмоткой 7 происходит в основном только при мальк уровнях напряжения на контуре 3, так как в 10 этом режиме напряжение на обмотке 2 дросселя в рабочем цикле имеет значительную величину, и именно в этом режиме требуется ограничивать вели|Чину АЕ, так как АЭц и 4Э_П малы 15 по сравнению с АЭ_Ь. Регулировать величину Е можно, изменяя коэффициент трансформации между обмотками 2 и 7.

Claims (1)

1. I Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано дл  преобразовани  посто нного напр жени  в переменное. Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  выходного напр жени , а также повышение надежнос ти и КПД за счет уменьшени  коммутационных потерь энергии. . На чертеже изображена схема предлагаемого преобразовател . К входным выводам преобразовател  подключен источник 1 питани . Перва  обмотка 2 дроссел , параллельный ЬС-контур 3 и управл емый ключ 4 сое динены последовательно. Втора  обмотка 5 дроссел  и диод 6 образуют цепь рекуперации энергии. Треть  обмотка 7 дроссел  и конденсатор 8 соединены последовательно, образу  цепь, включенную параллельно источнику 1 питани . Цепь рекуперации сое динена последовательно с конденсатором 9, образу  цепочку, включенную параллельно конденсатору 8. Последовательна  цепь из первой обмотки 2 дроссел , параллельного контура 3 и управл емого ключа 4 включена параллельно конденсатору 9. Параллельный LC-контур 3 через элемент 10 св зи соединен с выводами дл  подключени  нагрузки If. Преобразователь работает следуюхщм образом. В исходном состо нии конденсаторы 8 и 9 зар жены до напр жени ,близ кого к напр жению источника 1 питани , через обмотки 7 и 5 и диод 6. Ключ 4 возбуждаетс  импульсами с кру тыми фронтами с частотой, близкой к резонансной частоте LC-контура 3. В течение длительности импульса через открытй ключ 4 и обмотку 2 дроссел  в контур 3 поступает энерги  из конденсатора 9, поддерживающа  в контуре колебани  на- резонансной частоте При изменении длительности импульсов соответственно измен етс  амплитуда первой гармоники тока, про . текающего в цепи ключа через обмотку 2 дроссел  и колебательный контур 3 в результате чего достигаетс  амплитудна  модул ци  колебаний в контуре . В течение рабочего цикла, когда ключ 4 открыт, в обмотках 5 и 7 наводитс  ЭДС, причем в обмотке 5 ЭДС наводитс  такой пол рности, что ре19 куперационный диод 6 запираетс , а ЭДС на обмотке 7 суммируетс  с напр жением на конденсаторе 8, в результате чего часть энергии, запасенной в конденсаторе 9 и отобранной обмоткой 2 дроссел  и обмоткой 7, возвращаетс  в источник 1 питани . При закрьшании ключа 4 в обмотке 2 дроссел  возникает ЭДС самоиндукции , котора  наводит в обмотке 5 ЭДС, котора , суммиру сь с напр жением на конденсаторе 8, открывает рекуперационный диод 6. Энерги , накопленна  в обмотке 2 дроссел , через индуктивно св заннзто обмотку 5 и диод 6 возв араетс  обратной в конденсатор 9. При коэффициенте трансформации между обмотками 2 и 5, равном единице, разр д дроссел  происходит до гех пор, пока напр жение на обмотке 2 не станет равньш величине л Е - разности напр жений на конденсаторах 9 и В. Так как в исходном состо нии потенциалы конденсаторов приблизительно равны Е, величина выброса, обусловленного ЭДС самоиндукции в обмотке 2 дроссел , приблизительно рав.на нулю. В установившемс  режиме напр жение на конденсаторе 9 превышает напр жение на конденсаторе 8 на величину дЕ за счет дополнительного подзар да конденсатора 9 энергией из цепи рекуперации. Величина ДЕ зависит от соотношени  составл ющих энергии в энергетическом балансе преобразовател , который определ етс  выражением ДЭ с ДЭ. + ДЭц + ДЭп + ДЭ-f, где АЭ(. - энерги , отдаваема  конденсатором 9 в течение рабочего цикла; . ЛЭь - энерги , запасаема  обмоткой 2 дроссел ; Эц - энерги , отдаваема  в нагрузку , включа  потери в LC-кснтуре; лЭр - потери энергии в элементах преобразовател ; . 43 - энерги , возвращаема  в источник I питани  через обмотку 7. После каждого рабочего цикла эа счет рекуперации энергии АЭ; конденсатор 9 получает дополнительный зар д , повьшающий его потенциал. Ограничение роста потенциала конденсатора 9 и, следовательно, величины Е 3 . обеспечиваетс  при выполнении услови  Э, /1Э„ -Н-ЛЭп + ДЗ, . Вьтолнение этого услови  при любом режиме работы преобразовател  обеспечиваетс  отбором энергии от коиден сатора 9 с помощью обмотки 7. Отбор энергии обмоткой 7 происходит в основном только при уровн х напр жени  на контуре 3, так как в этом режиме напр жение на обмотке 2 дроссел  в рабочем цикле имеет значи телъную величину, и именно в этом режиме требуетс  ограничивать вели|Чину Б, так как ЛЭц и Ют малы по сравнению с ЛЭ(,.. Регулировать величину Е можно, измен   коэффициент трансформации между обмотками 2 и 7. Формула изобретени  Преобразователь посто нного напр  жени , содержащий входные выводы дл  подключени  источника питани , после довательно соединенные первую обмотку дроссел , параллельный LC-контур ,и управл емый ключ, а также цепь ре194 куперации энергии, состо щую из соединенных последовательно диода и второй обмотки дроссел , причем параллельньй ЛС-контур через -элемент св зи соединен с выходными выводами дл  подключени  нагрузки, отличающий с   тем, что, с целью расширени  диапазона регулировани  выходного напр жени , а также повышени  надежности и КПД за счет уменьшени  коммутационных потерь энергии, дроссель дополнительно снабжен третьей обмоткой и в преобразователь дополнительно введены два конденсатоpa , причем треть  обмотка дроссел  и первый конденсатор соединены последовательно , образу  цепь, включенную параллельно источнику питани , цепь рекуперации энергии соединена поспедовательно с вторым конденсатог ром, образу  цепочку, включенную параллельно первому конденсатору, а указанна  последовательна  цепь из первой обмотки дроссел , параллельного LC-контура и управл емого ключа подключена параллельно второму конденсатору.