SU1332479A1 - Преобразователь напр жени со звеном повышенной частоты - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике. Цель изобретени  - повышение качества выходного напр жени  за счет уменьшени  паразитных индуктивностей, а также расширение области использовани  по динамическому и мощностному диапазонам. Преобразователь содержит  чейку I с первичными обмотками 3-3 трансформаторов 6-8. Секции вторичных обмоток 9-1 I включены между собой параллельно и через демодул тор I2 подсоединены к нагрузке 13. Така  компоновка трансформаторов значительно снижает общую индуктивность рассе ни , котора  зат гивает коммутацию демодул тора. 1 3.п. ф-лы, 4 ил. (Л лм

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к преобразовател м и регул торам с промежуточным звеном повышенной частоты, и может найти применение при регулировании напр жени  в широком диапазоне с сохранением высоких энергетических и ка чественных показателей.

Цель изобретени  - повышение качества выходного напр же и  за счет уменьшени  паразитных индуктивностей, а также расширение области использовани  по динамическому и мощностному диапазонам.

На фиг. 1 приведена структурна  схема одно чейкового устройства; на фиг. 2 - то же, много чейкового устройства; на фиГ. 3 - диаграммы работы одно чейкового устройства; на фиг. 4 - то же, много чейкового устройства .

Преобразователь напр жени  со звеном повышенной частоты (фиг. 1) содержит преобразовательную  чейку 1 , вьшолненную по одной из инверторных схем, например мостовой, и нагруженную на трансформаторный узел 2, выполненный в виде N последовательно соединенных первичными обмотками 3-5 трансформаторов 6-8, секци ми вторичных обмоток 9-11, включенными между собой параллельно, и через демодул тор 12 подсоединенных к нагрузке 13, а также блок 14 управлени .

Преобразователь напр жени  со звеном повьш1енноу частоты (фиг. 2) содержит п преобразовательных  чеек 15- 17, кажда  из которых нагружена на свой трансформаторный узел 18-20, причем одноименные секции вторичных обмоток 21-29 всех п трансформаторных узлов соединены в последовательные цепи, которые в свою очередь включены между собой параллельно. Блок 30 управлени  преобразовательными  чейками 15-17 и демодул тором 31 состоит из задающего генератора 32 и п модул торов 33-35 длительности импульсов с последовательно нарастающими уровн ми сравнени , выходы которых соединены с управл ющими входами преобразовательных  чеек 15- 17. Выход задающего генератора 32 соединен с управл ющим входом демодул тора 31 и с входами синхронизации модул торов 33-35 длительности, вторые входы которых объединены и образуют вход 36 управлени .

Кроме того, позици ми (фиг. 3) обозначены: 37 - напр жение на выходе преобразовательной  чейки 1, 38 - напр жение на пе 1вичной обмотке одного из трансформаторов 6 (7, 8) трансформаторного узла 2; 39 - напр жение на выходе демодул тора 12.

Также обозначены (фиг. 4) позици ми: 40 - импульсное напр жение на выходе задающего генератора 32; 41 - управл ющее напр жение, 42 - уровни сравнени  модул торов 33-35 длительности , 43 - пилообразное напр жение,

44-46 - напр жение на вторичных обмотках трансформаторных узлов 18-20, 47 - напр жение на выходе демодул тора 31 .

Преобразователь напр жени  со звеном повьш енной частоты работает следующим образом.

Посто нное напр жение U - в преобразовательной  чейке 1 преобразуетс  в напр жение повышенной частоты 37 (фиг. 3) с нулевыми паузами t ц, необходимыми дл  исключени  сквозных токов в стойках  чейки. Управление ключами обеспечиваетс  блоком 14 управлени . Переменное напр жение 37 прикладываетс  к первичным обмоткам 3-5 трансформаторов 6-8 трансформаторного узла 2 и делитс  между ними равномерно, т.е. к первичной обмотке каждого из трансформаторов 6-8

прикладываетс  напр жение 38 меньше в N раз. Это напр жение трансформируетс  во вторичные обмотки 9-11 и через демодул5{тор 12 поступает на нагрузку 13 и,. Работа демодул тора

синхронизируетс  блоком управлени .

Из услови  равенства магнитных потоков , например, нагруженного трансформатора 6 можно записать i,W i W-. Это справедливо и дл  всех других

трансформаторов последовательной цепи . Ток нагрузки автоматически равномерно делитс  по всем вторичным обмоткам 9-11, так как первичные и вторичные обмотки всех трансформаторов 6-8 идентичны и первичные обмотки 3-5 обтекаютс  общим током i ; 1„ i2N; W - число витков соответствующей обмотки.

Параллельное включение вторичных

обмоток последовательных трансформаторов 6-8 приводит к снижению паразитных параметров трансформаторного узла 2. Така  компоновка трансформаторов значительно снижает общую индукзат тивность рассе ни  L , котора  гивает коммутацию демодул тора. При реактивной нагрузке врем  коммутаци демодул тора t g определ етс  формулой .

Ьс

где „ t - 6 J

.эс;и . ток нагрузки;

напр жение трансформаторного узла 2. Врем  коммутации демодул тора на

фиг. 3 обозначено bt

Дл  предпаK .U

и демодул Ч

к U

гаемого типа преобразователей общее врем  коммутации t определ етс  суммой коммутаций преобразовательной  чейки (инвертора тора ut

t,

-i-ut.

Врем  коммутации преобразовательной  чейки на современных транзисторах не бол ее 1-3 мкс, а врем  коммутации демодул тора, особенно при значитель- .ных токах (сотни и тыс чи ампер) и низком выходном напр жении (5-15 В), достигает 10-30 мкс.

Снижение L приводит к уменьшению времени коммутации преобразовател , что, в свою очередь, уменьшает длительность нулевых пауз в выходном напр жении 39 демодул тора 12, улучша  тем самым качество выходной энергии. Кроме того, уменьшаютс  масса и габариты необходимого фильтра.

С целью расширени  области использовани  по динамическому и мрщност- ному диапазонам преобразователь может быть выпол 1ен регулируемым и с Несколькими параллельными по питанию преобразовательными  чейками 15-17 (фиг. 2), нагруженными на аналогичные трансформаторные узлы 18-20. Одноименные секции вторичных обмоток 21- 29 соединены в последовательные цепи, которые между собой включены параллельно и образуют общий контур суммировани  . Деление токов и напр жений на обмотках согласующих трансформаторов трансформаторных узлов 18-20 аналогично как и в преобразователе по фиг. I.

Задающий генератор 32 4 ормирует импульсное напр жение 40 (фиг, 4) высокой частоты, которое подаетс  на управление демодул тором 31 и на входы синхронизации модул торов 33-35 длительности . Нарастающее (спадающее) напр жение 41 с управл ющего входа 36 поступает на управл ющие входы модул 

5

0

5

0

5

торов 33-35 длительности с последовательно нарастающими уровн ми сравнени  42, суммируетс  с пилообразным напр жением 43 и преобразуетс  в импульсы , модулированные по длительности, которые поступают на соответствующие управл ю1цие входы преобразовательных  чеек 15-17, поочередно подключа  необходимое число  чеек. Выходное напр жение трех преобразовательных  чеек показано на соответствующих диаграммах 44-46. Напр жение 44-46 преобразовательных  чеек 15-17 суммируетс  на вторичной стороне в общем контуре суммировани  и через демодул тор 31 поступает на нагрузку. Форма выходного напр жени  47 демодул тора 31 показана на фиг. 4.

По сравнению с известными предлагаемые преобразователь с разветвленной магнитной системой согласующего трансформаторного узла и последова- тел1 но-г1араллельным включением первичных и вторичных обмоток соответственно позвол ет в несколько раз снизить общую индуктивность рассе ни  всего трансформаторного узла в целом. Это особенно ва-жно дл  много чейковьгх преобразователей с общим контуром суммировани  при значительных токах и низком выходном напр жении.За счет снижени  -индуктивности рассе ни  согласующего трансформатора уменьшаетс  врем  коммутации демодул тора, что улучшает качество выходной энергии, повышает быстродействие и динамические свойства преобразователей. Последовательно-параллельное включение вторичных обмоток трансформаторных узлов нескольких преобразовательных  чеек позвол ет расшир ть мощностной и ди-, намический диапазоны преобразователей в широких пределах. Кроме того, 5 упрощаетс  проектирование трансфор- |Маторньк узлов, так как зачастую при проектировании не удаетс  подобрать необходимый магнитопровод из типового р да, поэтому приходитс  выбирать больший магнитопровод. При разветвлении магнитной системы по вл етс  возможность выбора сердечников из типового р да, варьиру  сечением и их числом.

0

5

0

0

55

Claims (2)

1. . Формула изобретени 

   I. Преобразователь напр жени  со звеном повыщенной частоты, содержащий преобразовательную  чейку, вьшол- ненную по одной из инверторных схем

   5 . 1

   и нагруженную на трансформаторный узел, выход которой через демодул тор св зан с выходными выводами преобразовател , а также блок управле- ни , отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества выходного напр жени  за счет уменьшени паразитных Лодуктивностей, трансформаторный узел выполнен в виде N по- следовательно соединенных по первичной стороне трансформаторов, секции вторичных обмоток которых выполнены одинаковыми, включены между собой параллельно .
2. 2. Преобразователь по п. 1, о, т - личающййс  тем, что, с целью расширени  области использовани  по динамическому и мощностному диапазонам , он снабжен п-1 дополнительными преобразовательными  чейками, кажда  из которых нагружена на свой аналогично «выполненный трансформатЬр- ный узел, причем одноименные секции вторичных обмоток всех п трансформаторных узлов соединены в последовательные цепи, которые, в .свою очередь , включены между собой параллельно .

   Фиг. 2