SU1749999A1 - Преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение может быть использовано в качестве источника питани  с повышенной надежностью и точностью регулировани  выходного напр жени  Сущность изобретени : устройство состоит из каскадно соединенных усилител  мощности 1, в цепь питани  которого включен датчик тока 2, соединенный с компаратором 3, выходной трансформатор 5, вторична  обмотка 6 которого зашунтирова- на тиристором 7, выпр митель 8 с конденсатором 9 и датчиком напр жени  10 на выходе, соединенного выходом через компаратор 11 и формирователь импульсов 12 с управл ющим входом тиристора 7. Указанное выполнение устройства позвол ет за счет использовани  свойств ферромагнитного магнитопровода трансформатора 5 исключить магнитный ключ, заменив его электронным 3 ил сл С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к стабилизированным преобразовател м посто нного напр жени  в посто нное.

Известен преобразователь посто нного напр жени  в посто нное в состо щий из усилител  мощности, выполненного на двух транзисторных силовых ключах, и выходном трансформаторе, имеющем среднюю точку, подключенную к одному из входных выводов, а ко вторичной обмотке трансформатора подключен через выпр митель выходной емкостной фильтр Усилитель мощности через вспомогательный трансформатор подключен к автогенераторному нестабилизированному преобразователю напр жени , питание которого осуществл етс  от линейного стабилизатора напр жени  Через дополнительную обмотку вспомогательного трансформатора подключен вход широтно-импульсного модул тора , второй вход которого подключен к выходу преобразовател , а выход подключен ко входу управлени  мощности,

Недостатками данного устройства  вл ютс  сложность системы управлени , большое врем  регулировани  в св зи с наличием канала обратной св зи который содержит несколько последовательно включенных устройств, а также невысока  точность регулировани 

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, состо щий из усилител  мощности, выполненного на двух силовых ключах и выходном трансформаторе с первичной обмоткой, имеющей среднюю точку, подключенную через дроссель к одному из входных выводов, а ко вторичной обмотке трансформатора подключен через выпр митель выходной конденсаторный фильтр Формирователь

xj

Јь Ю Ю Ю О

симметричного пр моугольного напр жени  подкпючен к управл ющим входам силовых ключей двухтактного усилител  мощности Дополнительный управл емый ключ, который в частном случае может быть выполнен в виде магнитного переключател , включен между средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора одним из ее крайних выходов Магнитный переключатель выполнен в виде двухобмо- точного магнитного переключател . Первична  обмотка его включена между средней точкой первичной обмотки трансформатора и одним из ее крайних выводов, а вторична  обмотка переключател  включена последовательно и встречно с дополнительной оОмоткои трансформатора и соединена с выходом узла управлени , вход которого подключен к выходу выходного конденсаторного фильтра, при этом узел управлени  выполнен в виде линейного стабилизатора напр жени  (2).

Недостатком преобразовател   вл етс  то, что ток коллектора силового ключа ограничен лишь индуктивностью дроссел  по ц ми питани , что снижает надежность Кроме того, при закорачивании первичной обмотки трансформатора в индуктивност х последнего остаетс  энерги , и она будет передаватьс  в нагрузку после закорачивани , что снижает точность регулировани  выходного напр жени .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и точности регулировани  выходного напр жени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что преобразователь посто нного тока напр жени  в посто нное содержит входные выводы дл  подключени  источника посто нного напр жени , усилитель мощности , один вход которого соединен с одним из входных выводов, а выход - с первичной обмоткой выходного трансформатора , ко вторичной обмотке которого подключен вход выпр мител , выход которого соединен с выходными выводами дл  подключени  нагрузки, а также выходной конденсатор фильтра, включенный параллельно выходу выпр мител , и формирователь импульсов, кроме этого, в него дополнительно введены датчик тока, включенный между другим входом усилител  мощности и другим входным выводом, датчик напр жени , включенный параллельно конденсатору фильтра, два компаратора и тиристор, включенный параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора, причем первый выход первого компаратора соединен с выходом датчика тока, его второй вход использован в качестве входа сигнала задани  на максимальный выходной ток усилител  мощности, а выход подключен к входу управлени  усилител  мощности , выход датчика напр жени  подключен

к первому входу второго компаратора, вто рой вход которого использован, в качестве входа сигнала задани  на выходное напр жение , а выход подключен ко входу формировател  импульсов, выход которого

подключен к управл ющему переходу тиристора .

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема преобразовател ; на фиг. 2 - эквивалентна  схема; на фиг. 3 - временные диаграммы .

Преобразователь содержит усилитель мощности 1 последовательно в цепь питани  которого включен датчик тока 2, выход которого подключен ко входу компаратора 3,

выход которого включен на вход управлени  усилител  мощности 1, при этом выход усилител  мощности 1 подключен к первичной обмотке 4 выходного трансформатора 5, параллельно вторичной обмотке 6 трансформатора 5 включен тиристор 7, причем параллельно тиристору 7 включен вход выпр мител  8, параллельно выходу которого включены выходной конденсаторный фильтр 9 и датчик напр жени  10, при этом

выход датчика напр жени  10 включен на сход второго компаратора 11, выход которого соединен со входом формировани  импульсов 12, выходные шины которого подключены к управл ющему переходу тиристора 7,

Работа преобразовател  по сн етс  по эквивалентной схеме.

Усилитель мощности 1 изображен в виде генератора пр моугольных импульсов Г,

Датчик тока 2 и компаратор 3 представлены в виде порогового устройства ПУ 1, которое при превышении выходнымтоком генератора И значени  Нмакс подает сигнал на переключение пол рности напр жени 

генератора Г. Трансформатор 5 с обмотками А и 6 заменен своей схемой замещени , где LS1-индуктивность рассеивани  первичной обмотки 4, и вторичной обмотки 6 Lп - индуктивность намагничивани  трансформатора 5 Так как индуктивность рассеивани  вторичной обмотки 6 по сравнению с LSI или U мала, то ею при анализе можно пренебречь , поэтому на схеме она не показана Выпр митель 8 представлен в виде сопротивлени  RB Яд, где - сопротивление диода выпр мител . Так как емкость конденсатора фильтра как правило достаточно велика, а сопротивление конденсатора переменному току мало, то конденсатор фильтра , зар женный до напр жени  , представлен в виде источника ЭДС. Датчик напр жени  10, компаратор 11 и формирователь импульсов 12 представлены в виде порогового устройства ПУ 2, которое при превышении напр жением U2 заданной величины подает сигнал на отпирание тиристора Vs.

На фиг. 3 представлены временные диаграммы тока в первичной обмотке И, напр жени  Ui, индукции В в магнитопроводе трансформатора и ЭДС 12 на индуктивности намагничивани  Lи. Указанные токи и напр жени  обозначены на фиг. 2.

Пусть в момент времени на выходе генератора Г установилось положительное напр жение с амплитудой и-ыакс. Ток И в первичной обмотке трансформатора начнет нарастать по линейному закону со скоростью

О I 1 U1M3KC 2 л / „

dtLil AVC

где UiwaKc - амплитуда выходного напр жени  генератора, В;

2 - ЭДС - на вторичной обмотке трансформатора В;

LSI - индуктивность рассе ни  первичной обмотки тр-ра Г.

Пусть сердечник магнитопровода трансформатора был перемагничен и индукци  в нем была равна индукции насыщени  -Bs.

После того как начнет течь ток i 1 сердечник начнет перемагничиватьс . При этом индукци  будет нарастать по закону.

ВД П/Нз Тгде Wi - число витков первичной обмотки трансформатора;

S - сечение магнитопровода трансформатора , м ;

t - текущее врем , с.

Допустим, в момент времени напр жение U2 превышает заданный уровень. При этом пороговое устройство ПУ 2 подает импульс на отпирание тиристора Us. Последний откроетс  и зашунтирует индуктивность намагничивани  L . При этом рост индукции в магнитопроводе прекратитс , конденсатор фильтра начнет отдавать энергию в нагрузку, напр жение U2 начнет снижатьс . Скорость тока И возрастет и станет равной

д/с dt LS1 A/U

В момент времени ток h достигнет значени  уставки Нмакс и пороговое устройство ПУ 1 подаст сигнал на переключение

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

пол рности выходного напр жени  генератора Г.

При смене пол рности скорость тока И помен ет знак и ток И начнет спадать. При снижении тока И до нул  тиристор Us выключитс  и на индуктивности L по витс 

отрицательна  ЭДС. Ток И помен ет знаки и начнет спадать со скоростью

dl 1 Ui +I2 д/г

dT TsT A/Cа индукци  в магнитопроводе В начнет спадать по закону

+ B1 Tгде Bi - значение индукции в магнитопроводе трансформатора в момент времени t Т1.Тл.

При достижении индукцией значени  - Bs магнитопровод трансформатора насыщаетс  и ЭДС 2 становитс  равной нулю. При этом скорость тока И возрастает и станет равной

.

При достижении током И значени  тока уставки - Нмакс пороговое устройство ПУ1 подает сигнал на переключение пол рности напр жени  генератора Г. Ток И начнет возрастать В момент времени магнитопровод выходит из насыщени  и на индуктивности 1 (на вторичной обмотке

Claims (1)

1. трансформатора) по вл етс  ЭДС 12. Затем все процессы повтор ютс . Формула изобрет ени  Преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий входные выводы дл  подключени  источника посто нного напр жени , усилитель мощности, один вход которого соединен с одним из входных выводов, а выход - с первичной обмоткой выходного трансформатора, к вторичной обмотке которого подключен вход выпр мител , выход которого соединен с выходными выводами дл  подключени  нагрузки , а также выходной конденсатор фильтра, включенный параллельно выходу выпр мител , и формирователь импульсов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и точности регулировани  выходного напр жени , дополнительно введены датчик тока, включенный между другим входом усилител  мощности и другим входным выводом, датчик напр жени , включенный параллельно конденсатору фильтра, два компаратора и тиристор, включенный параллельно вторичной обмотке , выходного трансформатора, причем, первый выход первого компаратора соединен с выходом датчика тока, его второй вход

   использован в качестве входа сигнала задани  на максимальный выходной ток усили тел  мощности, а выход подключен к входу управлени  усилител  мощности, выход датчика напр жени  подключен ко первому в/оду второго компаратора, второй вход которого использован, в качестве входа сигнала задани  на выходное напр жение , а выход подключен ко входу формировател  импульсов, выход которого подключен к управл ющему переходу тиристора

   4-0

   -ОЦ

   Л

   -Я

   и

   UI.

   i/ ti

   t3

   Фиг 5

   L

   f 6