SU1702496A1 - Преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано на транспорте , например, в электроприводах управлени . Цель изобретени  - повьиче- ние надежности и снижение массогабарит- ных показателей. Устройсво включает поспедовательную цепь из полупроводниковых ключевых элементов (ключей) 6. 7, включенную между входным и общим выводами , а также последовательную цепь из диодов 4, о, включенную также между входным общим выводами. Двухобмоточный дроссель 1 включает последовательно соединенные рабочую обметку 2 v обмотку 3 подмзгничивани , свободные выводы которых подключены соответственно к общей точке соединени  диодов 4, 5 и к выгодному выво ту. О Лща  точ/- соедиг ни  обмоток 2, 3 подключена к общей точке соединени  ключей 6, 7. Указанное выполнение устройства позвол ет за счет ограничени  сквозных токов через диоды повысить надежность как в режиме движени , так и в режиме торможени , а также уменьшить коэффициент тр нсформации дроссел  и тем самым снизить массу и габариты устройства . 4 ил. 8х + k

Description

VJ

О

ю о о

Ulsofcjt i пие относитс  к эл-зк отехни- ке и может бь,-ь применено А транспорте например в электроприводах управлени 

Известен преобразователь посто иного напр жение в посто нное содержащ и включенный последовательно между ВУ.Д- ными / выходными ВЫ8СД1МИ пс ровод- никоэыи дьухобмоточныи .. рогсеаь насыще i с рэСзчей и подмагничивгшщи ми л а-ф дии диод включенный тсьльмо с рабочей обмоткой с обрззорз u Ni цеп -1 включенной межд пы- тдными /да

Недг то v 13ЭЧНОГО устг-оиг-ь со с опт в ro.v( оно не может быть применено в -реоЬраэователе напр жение на i . анзистг гчз г%к л в нем отсутствует до полните i ыи контур коммутации

Извес он также прробразоеэтеть посе нного напр жени  в посто нное содер жащий входной выходной и общий выводы дл  подключени  источника посто нного напр жени  и нагрузки соответстренно двухобмоточный дроссель насыщени  с рабочей и подмагничивающей обмотками первый ущ jb/i eMbiu ключевой элемент од ним из BL ьодов соединенный с входным выводом ) другим - с одним из выводов обмо(ки подмэ ичиьани , другой вывод которой иГоазует у/азанный выходной вывод а так к первый разр дный диод включенный MS А у общим выводом и одним из выводоь ей обмотки Нагрузи подключена к средней точке двухобмоточиого дооссел 

Недос ок известного устройства обуслоплен т°м что при ограничении сквоз ного тока обмогки дроссел  насыщени  ра боча  и подмагничивающа  обмот и включаютс  последовательно и встречно и дл  снижени  величины сквозного тока не обходимо повышать коэффициент трчнс- чирмзции дроссел  насыщени , т е увеличивать число витков обмотки подмаг- ничивзни  что приводит к увеличению мае сы и габаритов дроссел 

Цель изобретени  - повышение надеж ности и снижение массогабаритных показателей

Поставленна  цель достигаетс  тем что в преобразователь посто нного напр жени  в посто нное содержащий входной, выходной и общий выводы дл  подключени  источника посто нного напр жени  и нагрузки соответственно двухобмоточный дроссель насыщени  с рабочей и подмагни нивзющей обмотками, первый управл емый ключевой элемент, одним из выводов соединенный с входным выводом, а другим - с одним из выводов обмотки подмагничива

ни  друго i вывод которой образует указанный ЭЫУОДНОЙ пывод а также первый разр дный диод включенный между общим ыводом ч одним из пыводов оабоч и обмотки дополнитол1 но введены второй управл емый ключевой элемент и итсрой разр дный диод, причем второй уппаег е- мый ключ юи элемент соединен последователь ij L перьым и cwCoAMtiiv ем гр,оь

0 подмк IPH общему riiy одном/ вь сд оазр дны. ,51/0 j ВКЛЮЧРН ч то ) же ичпрэ«1ьнии что и L 4f ме д7 о j;et тот 41 i .ни  и . с т п

Pf M иЯЗПЯДНЫМ ДИоДОМ И ВХОДНЫЕ 3N if

5 дом а т   б ч i rf)M( i ч i i ч о н а в наг р iBiiei ии обратно -i .«с4 тнои к н прн пению рклю1 иодм

С,ПМО ,1 И Гг ИК СВОбОД о М ВЫВОДОМ ПОД

ючен к общей ю РК.Г с )рдин ни  первого

J , i р u HOI ч f ЛЮЧОРО о леме(и с поцмзг чичиьаюи;ри о( О oи

На фиг i изображена принципиальна  схема гфеобрэзо этет  в котором нагруз кои  вл етс  элестричрский двигатель а поЬ лупровсдниковые ключи - транзисторы на / диаграмма работы дроссел  насы Р рржимах движени  и торможени , не фиг 3 к 4 осциплограммы апр жени  и TOKd через юб ппупроводниковыи

0 ключ без россел  насыщени  и с дросое лем нась ЩРНИЯ

Преоб}. Tjcsa ГРЛЬ содержит двухобмо- ючный дроссель 1 г рабочей обмоткой 2 и вторичной обм /ткои j подмагничивапи 

Б ДРЭ последовательно соединенных диода 4 i5 образующие дигдныи г олумост два последовательно ооединенних полупроводни ковых ключа 6 и 7 образующие полупроводниками полумост электродви0 гательЗ « i иющиис  нагрузкой преобразо РЯТРЛЯ Диодный (4 и 5) и

P0«iv ОСЮДНЧКОВЫИ (6 И /) ПОЛУМОСТЫ F3K ЛЮчены парчалел но и no/жл счены к и то1 i/ ty пита1   (ЧОЧРЦ оЬ-ютки 2

5 дроссел  и .1антпо обмотки 3 подмагничивэ ни  подсоеди снны к сррднеи точке 9 полу- провпдникиво о полумоста 6 7 начало рабочей обмотки 2 подсоединено к средней точке 10 диодного попумоста 4 5 а конец обмо чи 3 подмтгничивани  св зан с одним

С выводным концом электродвтател  b что- рой конец KOiCDoro подсседине i к отрицательному (общему) выводу источника

,i /1ТЭНИЯ

реооразовтг лпь посто нного нгзпо  5 v°HHrf в iorTo hHoe работает следующим чоа пом

r- ежим движени 

При .и полупроводникового ключа 8 подмзтичивающт  оОмотк J на

магничивает дроссель 1 насыщени  таким образом, что е о рабоча  точка перемещаетс  в точку 1 (фиг. 2) при выключении полупроводникового ключа 6, рабоча  обмотка 2 дроссел  1 насыщени  включаетс  в разр дную цепь с диодом 4 согласно с обмот- кой ° подмагни ичччи  и рабоча  точка дроссет насыщени  перемещаетс  р точку ($иг. 2), не мэе.ь гстеуч протеканию тока.

npv к.о едующем включении полупро- водн. .. aorj ключа 6 подмг начинающа  обмоткз дроссел  I HJCS , Щени  под слючо- егс  е uens разр ди- дис/т, и на врем  перемсгкичивани  дросгрп  1 ограничивает сквозной ток через полупроводниковый ключ б и диод 4 пр; этом рабоча  точка дроссел  насыщени  перемещаетс  в ,счку 3 (фиг. 2}

Режим тормохени .

При включении полупроводникового кпюча 7 подмагничивающаи обмоткг 3 на- магничивает дроссель 1 насыщении -ким образом, что его рабоча  точка перемещаетс  в точку 1 (фиг. 2), при выключении полупроводникового кл-оча 7 рабоча  обмотка 2 дроссел  1 насыщени  включаетс  в раз- р дную цепь с диодом 5 соглас о с обмо1 кой 3 подмагничлргнир, рб ч,,/& дэп , встречную источнику питани , с раЬочта точка дроссел  насыщени  перемещаетс  в точку 2 (фиг. 2), не преп тству  протеканию тока.

При последующем включении полупроводникового ключа 7 рабоча  обмотка 2 дроссел  1 насыщени  подключаемс  в цепь разр дного диода Г и на врем  перемагни- чивани  дроссел  1 ограничивает сквозной ток через полупроводниковый ключ 7 и диод 5, при этом рабоча  точка дроссел  насыще ни  перемещаетс  в точку 3 (фиг, 2)

Применение такой схемы включени  дроссел  насыщени  позвол ет при том же коэффициенте трансформации, т е. при тех же массе и габарите дроссел  насыщени . уменьшить величину сквозного тока через разр дные диоды.

Дл  случа  включени  дроссел  насыщени  (фиг. 1) величина сквозного тока через полупроводниковый ключ б или 7 и разр дный диод 4 или 5 составл ет

(1 + 1),(1)

КТр

где 1гэ ток орез коллектор-эмиттер, 1Н - ПК нагрузки; kTp - коэффициент трансформации

wr

дроссет  насыщени , -- ;

W3 и vv4 - количество витхов в обмотках.

На фиг. 3 и 4 приведены осциллограммы напр жени  и тока через ключ и диод без ограничивающего дроссел  насыщени  и с дросселем насыщени .

Как видно из осциллограмм, в данной схеме обеспечиваетс  надежное ограничение СКРОЗНОГО тока через полупроводниковый ключ. Например, при kTp 4 дл  известного преобразовател  и предлагаемой схемы сквозные токи через полупровод- никозый ключ и разр дный диод соответственно дл  известного устрой с1 в ч

1к, +-44-j) 1.33L:

н (л 33 1ц, дт  прешла) аемого устройсть  ,э 1н(1 f 1.251Н

1добр - 0,25 н

Как видно из приведенного примера, дл  предлагаемого устройства при одном и том же дросселе и разном включении его обмоток получаетс  меньшее значение сквозною тока, г.е. при тех же заданных зн ченч х сквозных токоа можно уменьшить коj ; ициент т.лнсфорг-тэц: 1 дроссел  и таки.м обрг снизить массу и габариты псего устройства.

Оценка титлового воздействи  токов дл  схемы по фиг. 1 дает следующие примерные результаты при Unm 30 В.

, з осцил/юграмм на фи. 3

Ри. пмэ«--икэ-1 э О В. 78 А-780 Вт:

1имп.

Римпср / UK-. IK э.,7 Вт,

где Симп - врем  действи  сквозного тока.

1имп - 1,7 МКС

Из осциллограмм на фиг. 4 Римп макс Гв . 25 А 25 Вт;

импf

Римпср / Икэ . 1кэ 0.7ВТ. о

Гимп б МКС.

Пои этом мощность потерь в установившемс  режиме; 30 Вт.

Как видно из расчетов разница в средней импульсной мощности не очень велика по ср вне 1ию с мощностью потерь в уста- -швизшемс  режиме, однако разница в ве- лииинзх мгновенной мощности потерь чел и ч - примерно в 30 раз.

Если величина максимальной импульсной мощности на транзисторе превысит максимальную допустимую, он выйдет из стро .

Величина сквозного тока в случае отсутстви  дроссел  насыщени  определ етс 

только сопротивлением цепи: транзистор- диод-провода, и величиной напр жени  источника питани . При Упит 30 В сквозной ток на фиг. 3 равен  ; 80 А, при увеличении напр жени  питани  соответственно увеличиваетс  и сквозной ток, что может привести к выходу транзистора из стро .

В случае применени  дроссел  насыщени  схема по фиг. 1 работоспособна при больших напр жени  питани , так как сквозной ток ограничиваетс  дросселем насыщени  и не превышает величины на фиг. 4.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий входной, выходной и общий выводы дл  подключени  источника посто нного напр жени  и нагрузки соответственно, двухобмоточный дроссель насыщени  с рабочей и подмзгни- чивающей обмотками, первый управл емый ключевой элемент, одним из выводов соединенный с входным выводом, а другим - с

   0

   5

   0

   5

   одним из выводов обмотки подмэгничива- ми , другой вывод которой образует указанный выходной вывод, а также первый разр дный диод, включенный между общим выводом и одним иэ выводов рабочей обмотки , отличающийс  тем, что, с цепью повышени  надежности и снижени  массо- габарит ых показателей, дополнительно введены второй управл емый ключевой элемент и второй разр дный диод, причем второй управл емый ключевой элемент соединен последовательно с первым и свободным выводом подключен к общему выходному выводу, второй разр дный диод включен в том капраелении, что и первый, между общей ючкой соединени  рабочей обмотки с первым разр дным диодом и входным выводом, а рабоча  обмотка включена в направлении, обратном по отношению к направлению включени  подмагничивающей обмотки, и своим свободным выводом подключена к общей точке соединени  первого управл емого ключевого элемента с подмагничивающей обмоткой.

   «- 2

   7k/

   2

   Фиг.З

   МКС

   -U-LU-lf-,

   }„-м|

   -1

   :.-.-L-... A. J-j

   t .z.b

   LJ..

   vtc