SU543109A1

SU543109A1 - AC to DC converter

Info

Publication number: SU543109A1
Application number: SU1969950A
Authority: SU
Inventors: Лев Моисеевич Браславский; Леонид Григорьевич Зотов; Александр Михайлович Сажнев
Original assignee: Новосибирский электротехнический институт
Priority date: 1973-10-31
Filing date: 1973-10-31
Publication date: 1977-01-15

Description

1one

Изобретение относитс к области преобразовательной техники и может быть использовано в источниках электропитани радиоэлектронной аппаратуры.The invention relates to the field of converter technology and can be used in power supplies of electronic equipment.

Известны преобразователи высокого напр жени неременного тока в более низкое напр жение посто нного тока путем выпр млени и последующей трансформации уровн напр жени посто нного тока на конденсаторах .High voltage current transducers are known to transform into a lower DC voltage by rectifying and then transforming the DC voltage level at the capacitors.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению вл етс устройство, состо щее из последовательно включенных через управл емый ключ т-фазного бестрансформаторного выпр мител (однофазный мост, m 2) и системы из нескольких вентильно-конденсаторпых цепочек, кажда из которых состоит из конденсатора и двух неуправл емых вентилей, причем один вентиль подключен анодом к одному выводу конденсатора , а катодом - к выходной шине системы, другой вентиль подключен катодом к другому выводу этого же конденсатора, а анодом - к другой выходной шине этой же системы, кроме того, кажда предыдуша цепочка соединена с последующей неуправл емым вентилем так, что анод его подключен к точке соединени конденсатора и катода вентил предыдущей цепочки, а катод - к точке соединени The closest in technical essence to this invention is a device consisting of a t-phase transformerless rectifier (single phase bridge, m 2) connected in series through a controllable switch and a system of several valve-capacitor circuits, each of which consists of a capacitor and two uncontrolled valves, one valve being connected by an anode to one terminal of a capacitor, and a cathode to an output bus of the system, the other valve connected by a cathode to another terminal of the same capacitor, and the anode to another output bus of the same system, furthermore, each Previous chain coupled with subsequent uncontrolled valve so that its anode is connected to a point of a capacitor and a cathode gate compound previous chain and the cathode - to the junction

конденсатора и анода -вентил последующей цепочки.condenser and anode - fan follow chain.

Это устройство преобразует дысокое напр жение переменного тока в более низкое напр жение посто нного тока путем зар да п последовательно включенных конденсаторов через т-фазный бестрансформаторный выпр митель от источника напр жени переменного тока и параллельного разр. да этих .конденсаторов на нагрузку.This device converts a high AC voltage to a lower DC voltage by charging n series-connected capacitors through a T-phase transformerless rectifier from an AC voltage source and a parallel discharge. yes these. capacitors on the load.

Однако известное устройство обладает .существенным недостатком: при высоком входном напр жении переменного тока и .требуемом низком выходном напр жении посто нного тока необходимо большое количество вентильно-конденсаторных цепочек п, лапример требуетс около ста вентильно-конденсаторных ценочек дл преобразовани напр жени 220 В переменного тока (311 В - амплитудное значение) в 3 В посто нного тока.However, the known device has a significant disadvantage: when high AC input voltage and low DC output voltage is required, a large number of valve-capacitor circuits p is needed, for example, about one hundred valve-capacitor circuits are needed to convert a voltage of 220 V AC (311 V - amplitude value) in 3 V DC.

Целью изобретени вл етс упрощение устройства.The aim of the invention is to simplify the device.

Это достигаетс тем, что в преобразователе , содержащем выпр митель, управл емыеThis is achieved by the fact that, in a converter containing a rectifier,

ключи и несколько цепочек дл делени напр жени , состо щих из конденсатора и двух неуправл емых вентилей, один нз которых подключен анодом к выводу конденсатора, а катодом - к выходной шине с ;стемы, другойkeys and several strings for dividing the voltage, consisting of a capacitor and two uncontrolled valves, one of which is connected by an anode to the output of a capacitor, and by a cathode to an output bus c;

вентиль подключен катодом к другому выводу этого же конденсатора, а анодом - к другой выходной шине, нричем смежные цепочки соединены между собой неуправл емыми вентил ми , вентильно-конденсаторные цепочки объединены в группы, которые соединены друг с другом и с цепью нагрузки через управл емые ключи, одна из групп св зана через управл емые ключи, сто щие в каждой входной и выходной шинах этой груииы, а остальные - через управл емые ключи, сто щие в одной из шин, причем число цепочек в группах определ етс кратностью делени . На фиг. 1 изображена схема предлагаемого нреобразовател ; на фиг. 2 - формы токов и напр жений, по сн ющие работу схемы. Преобразователь выполнен из однофазного моста 1, трех групп 2, 3 и 4, состо щих из вентильно-кондеисаториых цепочек, управл емых ключей 5-10 и фильтрового конденсатора 11. Однофазный мост 1 через управл емый ключ 5 в одной из его выходных шип 12 или 13 подключен на вход первой группы 2 в точки 14 и 15, котора через управл емый ключ 6 в одной из ее выходных-шин 16 или 17 подключена на вход второй группы 3 в точки 14 и 15. Втора группа 3 через управл емые ключи 7 и 8, сто щие в ее выходных шинах 18 и 19, подключена на вход третьей группы 4 в точки 14 н 15. Нагрузка нреобразовател 20 и фильтровой конденсатор 11 через управл емые ключи 9 н 10 подключены к выходным щинам 21 и 22 третьей группы 4. Источник переменного тока подключен на вход однофазного моста 1 к клеммам 23 и 24. Каледа группа выполнена из нескольких вентильно-конденсаторных цепочек. Кажда цепочка состоит из конденсатора 25 и двух вентилей 26 и 27. Вентнль 26 анодом подключен к выводу 14 конденсатора 25, а катодом к выходной щине 16. Вентиль 27 катодом подключей к выводу 25, а анодом к выходной шине 17. Цепочки соединены между собой че-рез вентили 28 так, что анод его подключен к точке 29 предыдущей цепочки, а катод - к точке 30 последующей цепочки. -Предлагаемое устройство работает следую щим образом. В установившемс режиме на-нр жение переменного тока f/c (фиг. 2) преобразуетс мостом 1 в пульсирующее нанр -женне L;, с амплитудой Um и частотой, кратной числу фаз выпр млени m 2, т. е. за пернод нанр жени переменного тока на выходе моста 1 получаютс два импульса напр жени посто нного тока (по направлению). Под воздействием этих имнульсов через открытый ключ 5 и вентили 28 зар дной цени конденсаторов 25 группы 2 происходит зар д конденсаторов 25 током isyy в течение 2Qb каждый нолупериод преобразуемого напр жени (Qi - угол отсечки тока вентилей моста и зар дной цепи первой группы). При одинаковых емкост х конденсаторов 25 первой группы 2 каждый конденсатор зар дитс примерно до части амплитуды Um ( - количество вентильно-конденсаторных цепочек в ne jвой группе). В это врем управл емый ключ 6 заперт. Он находнтс в таком состо нии еще некоторое врем , чтобы исключить нерекрытие с ключом 5. Затем ключ 6 открываетс и в течение 2Q2 происходит зар д током /здг конденсаторов второй группы 3. При одинаковых емкост х конденсаторов этой группы каладый конденсатор зар дитс иримерно до /NZ части выходного нанр жени первой группы , т. е. примерно до INiN части напр жени Um- Ключи 7 и 8 в течение 2Q2 и еще некоторого времени наход тс в запертом состо нии . Затем, аналогично предыдущему, открываютс ключи 7 и 8 (в это врем ключи 5, 6, 9 и 10 заперты) и в течение 2Q3 происходит зар д током /зд- конденсаторов третьей группы 4. Если эти конденсаторы одинаковой емкостн, то каждый из них зар жаетс до 1/Лз части выходного напр жени второй грунны 3, т. е. напр жение на каждом конденсаторе будет составл ть примерно часть от Um- После окончани зар да конденсаторов третьей грунны ключи 7 и 8 размыкаютс , а ключи 9 и 10, спуст некоторое врем , достаточное дл устранени перекрыти , подключают конденсатор 11 н нагрузку 20 на выход 21, 22 третьей группы 4. В течение ( - 2Qs) каждого нолупериода конденсаторы третьей группы параллельно через свои вентили 26 и 27 будут разр жатьс на конденсатор 11 и нагрузку преобразовател 20, поддержнва на ннх требуемое выходное напр жение иреобразовател В течение 2Q3, когда ключи 9 и 10 разомкнуты, напр жение на нагрузке ноддерживает зар женный конденсатор 11. Таким образом, такое конструктивное ностроенне преобразовател позвол ет существенно уменьшить колнчество вентильно-конденсаторных цепочек. Папрнмер, нри нреобразованнн 220 В эффективного значени напр жени неременного тока в 3 В посто нного тока при трех группах с 5, N2 5 и Лз 4 требуетс всего 14 вентильно-конденсаторных цепочек вместо 100, так как п , + , где п - необходимый коэффициент трансформацнн уровн напр жени и количество венильно-конденсаторных цепочек прототипа. Формула нзобретени Преобразователь переменного нанр жени в осто нное, содержащий вынр митель, управ емые ключи и несколько цепочек дл делеи напр л :ени , состо щих из конденсатора и вух неунравл емых вентилей, один из котоых подключен анодом к выводу конденсатоа , а катодом - к выходной шнне, другой ентиль подключен катодом к другому вывоу этого л-се конденсатора, а анодом - к друой выходной шине, нрнчем смежные цеочки соедпнены между собой неуправл емыМП вентил ми, отличающийс тем, что, с целью упрощени , указанные ценочки объединены в групиы, которые соединены друг с другом и с ценью нагрузки через унравл емые ключи, одна из групи св зана через унравл е- 5 мые ключи, сто щие в каждой входной н выходной щннах этой груины, а остальные - через унравл емые ключи, сто щие в одной из щин, нричем число ценочек в груннах определ етс кратностью делени .the valve is connected by a cathode to another output of the same capacitor, and the anode to another output bus, in which adjacent chains are interconnected by uncontrollable valves, valve-capacitor chains are combined into groups that are connected to each other and to the load circuit through controlled keys , one of the groups is connected via controllable keys in each input and output tires of this group, and the rest through controllable keys in one of the buses, the number of chains in the groups being determined by the division ratio. FIG. 1 shows the scheme of the proposed converter; in fig. 2 - forms of currents and voltages, which work on the operation of the circuit. The converter is made of a single-phase bridge 1, three groups 2, 3 and 4, consisting of valve-konisatoria chains, controlled keys 5-10 and filter capacitor 11. Single-phase bridge 1 via controlled key 5 in one of its output spike 12 or 13 is connected to the input of the first group 2 to points 14 and 15, which through the controlled key 6 in one of its output buses 16 or 17 is connected to the input of the second group 3 to points 14 and 15. The second group 3 through the controlled keys 7 and 8, standing in its output tires 18 and 19, is connected to the input of the third group 4 to the points 14 and 15. Load load The user 20 and the filter capacitor 11 are connected via control keys 9 and 10 to the outlets 21 and 22 of the third group 4. The AC source is connected to the input of a single-phase bridge 1 to terminals 23 and 24. The Caleda group is made up of several valve-condenser chains. Each chain consists of a capacitor 25 and two valves 26 and 27. Ventnl 26 anode connected to the terminal 14 of the capacitor 25, and the cathode to the output bus 16. Valve 27 connect the cathode to terminal 25, and the anode to the output bus 17. The chains are interconnected - cut the valve 28 so that its anode is connected to point 29 of the previous chain, and the cathode to point 30 of the subsequent chain. The proposed device works as follows. In steady state, the alternating current f / c (Fig. 2) is transformed by bridge 1 into a pulsating nanometer —L woman ;, with an amplitude Um and a frequency that is a multiple of the rectification phases m 2, i.e. alternating current at the output of bridge 1, two DC voltage pulses (in direction) are obtained. Under the influence of these impulses, through the open key 5 and the charging valve 28 of the capacitors 25 of group 2, the capacitors 25 are charged with a current of isyy for 2Qb each voltage of the voltage being converted (Qi is the angle of current of the bridge valves and the charging circuit of the first group). With the same capacitances of the capacitors 25 of the first group 2, each capacitor will charge to about a part of the amplitude Um (- the number of valve-capacitor chains in the ne group). At this time, the control key 6 is locked. It is in this state for some time to eliminate the overlap with key 5. Then key 6 is opened and during 2Q2 the current / dzd capacitors of the second group 3 are charged. With the same capacitors of this group, each of these capacitors will charge up to / The NZ portions of the output array of the first group, i.e., approximately up to the INiN portion of the voltage Um-Keys 7 and 8 for 2Q2 and for some more time remain in the locked state. Then, similarly to the previous one, the keys 7 and 8 are opened (at this time the keys 5, 6, 9 and 10 are locked) and during 2Q3 there is a charge of current / rear capacitors of the third group 4. If these capacitors are of the same capacitance, then each of them Up to 1 / Lz of the output voltage of the second soil 3 is charged, i.e. the voltage on each capacitor will be approximately a part of Um- After the termination of the charge of the third soil capacitors, keys 7 and 8 open, and keys 9 and 10, after some time sufficient to eliminate the overlap, connect a 11 n nag capacitor narrow 20 to output 21, 22 of the third group 4. During (- 2Qs) of each noluperiod, the capacitors of the third group in parallel through their valves 26 and 27 will be discharged to the capacitor 11 and the load of the converter 20, maintaining the required output voltage of the converter during the 2Q3, when the switches 9 and 10 are open, the voltage on the load supports the charged capacitor 11. Thus, such a constructive converter allows to significantly reduce the quality of the valve-capacitor circuits. Paprnmer, if the converted 220 V effective value of non-temporal current of 3 V DC with three groups with 5, N2 5 and Lz 4, requires only 14 valve-capacitor circuits instead of 100, since n, +, where n is the necessary factor transformative voltage level and the number of venil-capacitor circuits of the prototype. Inventory Formula An alternating voltage inverter converter containing a driver, controllable keys, and several chains to divide: It consists of a capacitor and a non-adjustable valve, one of which is connected by an anode to the condensate outlet and a cathode to the output cable, another entil is connected by a cathode to another output of this capacitor, and the anode to another output bus, which is connected to each other by uncontrolled unmanaged valves, in order to simplify Enes in groups that are connected to each other and with the value of the load through adjustable keys, one of the groups is connected via adjustable keys, located in each input and output keys of this bulk, and the rest - via adjustable keys, The number of pebbles in the soils in one of the women is determined by the division ratio.