SU907725A1

SU907725A1 - Dc voltage adjustable converter

Info

Publication number: SU907725A1
Application number: SU802892573A
Authority: SU
Inventors: Сергей Григорьевич Попов; Владимир Николаевич Смирнов; Дмитрий Михайлович Стучевский
Original assignee: Предприятие П/Я В-2749
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1982-02-23

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питани . Известен регулируемый преобразователь посто нного напр жени , содержащий последовательно соединенные мостовой инвертор , работающий в режиме широтно-импульсной модул ции, и выпр митель с фильтром 1. Однако такой преобразователь имеет низкий КПД при работе на фильтр с емкостной реакцией либо на фильтр с индуктивной, но при малом токе нагрузки. Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс регулируемый преобразователь посто нного напр жени , содержащий последовательно соединенные инвертор с щиротно-импульсным регулированием , дроссель переменного тока и выпр митель с фильтром 2. Недостатком известного преобразовател посто нного напр жени вл етс ухудщение КПД и регулировочных характеристик при изменении тока нагрузки выпр мител . Так, например, при емкостном фильтре выпр мител преобразователь тер ет способность регулировать выходное напр жение уже при нагрузке равной 50°/о от номинальной . При индуктивно-емкостном фильтре способность регулировать напр жение тер етс при нагрузках, близких к холостому ходу, и на холостом ходу. Цель изобретени - повыщение КПД регулируемого преобразовател и улучшение линейности его регулировочных характеристик при изменении тока нагрузки. .Поставленна цель достигаетс тем, что в регулируемый преобразователь посто нного напр жени введен дополнительный блок управлени , вход которого подключен к выходу датчика тока, включенного между выпр мителем и клеммой дл подключени нагрузки, а выход подключен к управл ющему входу дроссел переменного тока, который выполнен с регулируемой индуктивностью , причем закон регулировани индуктивности упом нутого дроссел переменного тока определ етс соотнощением 1 - (GL-l)UJ eatV где L индуктивность; Q. скважность импульсов инвертора;The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power sources. A variable DC / DC converter is known, containing a series-connected bridge inverter operating in pulse-width modulation mode and a rectifier with filter 1. However, such a converter has low efficiency when operating on a filter with a capacitive response or a filter with an inductive, but at low load current. The closest technical solution to the invention is an adjustable DC voltage converter containing a series-connected inverter with pulse-width regulation, an AC choke and a rectifier with a filter 2. A disadvantage of the known DC voltage converter is the deterioration of efficiency and adjustment characteristics change current load rectifier. For example, with a capacitive filter, the rectifier converter loses the ability to regulate the output voltage even at a load of 50 ° / o of nominal. With an inductive capacitive filter, the ability to regulate the voltage is lost at loads close to idle and at idle. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the adjustable converter and improve the linearity of its adjustment characteristics when the load current changes. The goal is achieved by adding an additional control unit to the adjustable DC converter, the input of which is connected to the output of the current sensor connected between the rectifier and the terminal for connecting the load, and the output connected to the control input of the AC drossel, which is made adjustable inductance, the inductance regulating law of said alternating current droplets being determined by the relation 1 - (GL-l) UJ eatV where L is the inductance; Q. Inverter pulse ratio;

частота преобразовани ; ) ID ток-и напр жение нагрузки, приведенные к первичной стороне выпр мител . conversion frequency; ) Current ID and load voltage reduced to the primary side of the rectifier.

На чертеже представлена функциональна схема регулируемого преобразовател посто нного напр жени .The drawing shows a functional DC-DC converter circuit.

Регулируемый преобразователь посто нного напр жени содержит мостовой инвертор 1, выполненный на транзисторах 2-5 и диодах 6-9, дроссель 10 переменного тока с блоком 11 управлени , выпр митель,, включающий трансформатор 12, вентильные, диоды 13 и емкость фильтра 14, датчик тока 15 и сопротивление нагрузки 16.An adjustable DC converter contains a bridge inverter 1, made on transistors 2-5 and diodes 6-9, an AC choke 10 with a control unit 11, a rectifier, a switching transformer 12, valves, a diode 13 and a filter capacitance 14, a sensor current 15 and load resistance 16.

Мостовой инвертор преобразовател 1 работает в режиме широтно-импульсной модул ции . Регулирование напр жени в этом режиме осуществл етс за счет изменени скважности, т. е. соотнощени между длительностью импульсов выходного напр жени и пауз.The inverter bridge inverter 1 operates in pulse-width modulation mode. Voltage regulation in this mode is carried out by changing the duty ratio, i.e., the ratio between the duration of the output voltage pulses and pauses.

В инверторе режим широтно-импульсной модул ции обеспечиваетс блоком управлени путем подачи импульсов на базы транзисторов 2 и 3 с некоторым сдвигом по отнощению к импульсам, подаваемы.м на базы транзисторов 4 и 5. При этом имеют место моменты, когда транзисторы, установленные в диагонали моста, например, 2 (3) и 5 (4) открыты и формируетс импульс с выходного напр жени и когда все транзисторы моста закрыты (пауза).In the inverter, the pulse-width modulation mode is provided by the control unit by applying pulses to the bases of transistors 2 and 3 with a slight shift in relation to the pulses supplied to the bases of transistors 4 and 5. At that, there are moments when the transistors installed in the diagonal bridges, for example, 2 (3) and 5 (4) are open and a pulse is generated from the output voltage and when all the bridge transistors are closed (pause).

Дл повыщени надежности работы инвертора , Б паузу, цепь дроссел 10 и транс.форматора 12 замыкаетс через один из транзисторов моста 2 и 5 (3 и 4) и диод 8 и 7 (6 и 9), шунтирующий противоположный транзистор, что обеспечиваетс соответствующим построением блока 11 управлени инвертора . В период, когда пара транзисторов диагонали моста инвертора 1 откроетс , дроссель 10 сглаживает броски тока, повыша КПД, и, одновременно, накапливает энергию, а в моменты паузы, благодар тому, что цепь дроссел 10 и трансформатора 12 замкнута, через фильтр 14 отдает ее в нагрузку 16. Последнее обеспечивает линейность регулировочных характеристик при емкостных реакци х выпр мител 13.To increase the reliability of the inverter, B pause, the circuit of the drossel 10 and the transformer 12 is closed through one of the transistors of the bridge 2 and 5 (3 and 4) and the diode 8 and 7 (6 and 9), shunting the opposite transistor, which provides the appropriate construction unit 11 of the inverter control. During the period when a pair of diagonal bridge transistors of the inverter 1 opens, choke 10 smoothes the inrush current, increases efficiency, and simultaneously accumulates energy, and during pause times, due to the fact that the throttle circuit 10 and transformer 12 are closed, through the filter 14 sends it to the load 16. The latter ensures the linearity of the adjustment characteristics in the capacitive response of the rectifier 13.

Наивысший КПД и наилучша линейность регулировочных характеристик инвертора имеют .место тогда, когда в выпр мителе протекает непрерывный ток. Это обеспечиваетс индуктивностью дроссел пере,.мен ного тока L, рассчитанной, исход из соот ° . (Q-l)UThe highest efficiency and the best linearity of the adjustment characteristics of the inverter are found when a continuous current flows in the rectifier. This is provided by the inductance of the throttle of the trans, alternating current L, calculated, based on the corresponding °. (Q-l) U

-- 8uti;, - 8uti ;,

гдеС1 Г-скважность импульсов инвертораwhere С1 Г-duty cycle of inverter pulses

(фиг. 1);(Fig. 1);

V - частота преобразовани ; 1д ,1/ - ток и напр жение нагрузки выпр мител , приведенные к его первичной стороне.V is the frequency of conversion; 1e, 1 / - current and voltage of the rectifier, reduced to its primary side.

Данное соотношение получено из услови непрерывности протекани тока в диагонали мостового инвертора при использовании эквивалентных схем плеч моста и определ ет необходимый закон изменени индуктивности , обеспечивающий высокий КПД и работоспособность преобразовател при изменении тока нагрузки IQ.This ratio is obtained from the condition of continuity of current flow in the diagonal of the bridge inverter when using equivalent bridge arms and determines the necessary law of inductance change, which ensures high efficiency and efficiency of the converter when the load current IQ changes.

В качестве регулируемой индуктивности можно использовать, например, дроссель насыщени .As a regulated inductance, for example, a saturation choke can be used.

В этом случае в качестве блока управлени используетс транзисторный усилитель, в коллектор транзистора выходного каскада которого включена обмотка управлени дроссел насыщени . В качестве датчика токаIn this case, a transistor amplifier is used as a control unit, in the collector of the transistor of the output stage of which the saturation throttle control winding is connected. As a current sensor

используетс резистор.a resistor is used.

Сравнительные испытани преобразовател с регулируемой индуктивностью в виде дроссел насыщени и нерегулируемой индуктивностью (дроссель переменного тока) показали, что с регулируемым дросселемComparative tests of a converter with adjustable inductance in the form of saturation throttles and unregulated inductance (AC choke) have shown that with adjustable choke

линейность регулировочных характеристик сохран етс во всем диапазоне нагрузок (КПД преобразовател с изменением нагрузки мен етс мало), а с нерегулируемым дросселем при сниженной нагрузке линейностьthe linearity of the adjustment characteristics is maintained over the entire load range (the efficiency of the converter changes little with the load), and with an unregulated choke with a reduced load the linearity

регулировочных характеристик резко ухудшаетс . Например, на холостом ходу преобразователь практически тер ет способность регулировать выходное напр жение, причем КПД преобразовател существенно падает при снижении нагрузки.the adjustment characteristics deteriorate dramatically. For example, at idle the converter almost loses the ability to regulate the output voltage, and the efficiency of the converter decreases significantly with decreasing load.

Экономический эффект изобретени определ етс расширением области использовани регулируемых преобразователей и экономией электроэнергии за счет повыщени КПД.The economic effect of the invention is determined by expanding the use of adjustable transducers and saving energy by increasing efficiency.

Claims

Invention Formula

An adjustable DC converter containing a series-connected bridge inverter with pulse-width control, an AC choke and a rectifier with a filter, characterized in that, in order to increase efficiency and improve the linearity of the adjustment characteristics when the load current of the rectifier is changed, an additional a control unit whose input is connected to the output of a current sensor connected between the rectifier and the terminal for connecting the load, and the output

connected to the control input of AC chokes, which is made with adjustable inductance.

Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate

No. 463205, cl. H-02 M 3/315, 1971.

2. Patent of Germany No. 2501527,

cl. And 02 R 13/22, 1977