SU944014A1 - Однотактный резонансный преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Description

(5),ОДНОТАКТНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано, например, в устройствах дл  преобразовани  посто нного напр жени  одного уровн  в стабилизированное посто нное напр жение другого уровн .

Известен резонансный инвертор, содержащий силовой тиристор, коммутирующий конденсатор и дроссель, об- ,о разующие вместе с нагрузкой резонансный контур, в котором при переключении тиристора протекает переменный ток высокой частоты.

Собственна  частота контура при )5 этом зависит от параметров нагрузки, поэтому при посто нной частоте переключени  тиристоров выходное напр жение в значительной мере зависит от нагрузки t1 .20

Известен также преобразователь с автономным резонансным инвертором, имеющий выходной дроссель-трансформатор , вторична  обмотка которого

через выпр митель св зана с выходными выводами посто нного тока С2.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению  вл етс  однотактный преобразователь, содержащий последовательно соединенные коммутирующий дроссель, силовой тиристор и коммутирующий конденсатор, параллельно которому подключен дроссель (нагрузка). В контур, образованный коммутирующим конденсатором и дросселем, введен датчик тока, выход которого через пороговый элемент соединен с управл ющим переходом силового тиристора ГЗ.

Claims (3)

1. Недостатками такого инвертора  вл ютс  низкий КПД и недостаточно высока  стабильность выходного напр жени  при изменении нагрузки и напр жени  питани . Наличие датчика тока и порогового элемента приводит к тому, что угол включени  силового тиристора определ етс  лишь собственной часхотой нагрузочного контура. Включе3Э ние тиристора происходит всегда в момент перехода тока в контуре через нуль. При этом при уменьшении напр жени  питани  или увеличени  нагрузки (уменьшении сопротивлени  нагрузки ) напр жение на нагрузке уменьшаетс . Кроме того, при малой величине нагрузки (или на холостом ходу) работа силового тиристора на нагрузочный контур приводит к повышению напр жени  на нагрузке и к снижению КПД преобразовател . Цель изобретени  - повышение КПД преобразовател  и улучшение стабилиза ции выходного напр жени  при изменени нагрузки и напр жени  источника питани  в широком диапазоне. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в однотактный преобразователь, содержащий коммутирующий дроссель, силовой тиристор и коммутирующий конденсатор , соединенные последовательно и включенные между, входными выводами , генератор импульсов, выход кото роге св зан с управл ющим переходом силового тиристора, и выходной дроссель-трансформатор , первична  обмотка которого св зана параллельно с ком мутирующим конденсатором, а вторич- . на  через выпр митель подключена к выходным выводам, зашунтированным накопительным конденсатором, введены три -формировател  импульсов, дат-чик выходного напр жени , резистор, разделительный диод идополнительный тиристор, дроссель-трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, причем вход первого формировател  соединен последовательно g выходом датчика выходного напр жени  и подключен к входным выводам, выход св зан с управл ющим переходом силового тиристора , входы второго и третьего формирователеи подключены встречно-параллель но к выходным выводам, выход второго формировател  св зан с управл ющим переходом дополнительного тиристора, а третьего - с управл ющим переходом силового тиристора, разделительный диод, дополнительный тиристор и резис тор соединены последовательно и подключены к дополнительной обмотке дрос сел -трансформатора, дополнительный тиристор св зан параллельно с управл ющим переходом силового тиристора, а вход генератора импульсов включен последовательно в цепь первичной обмотки дроссел -трансформатора. 4 Каждый формирователь может быть выполнен в виде последовательно соединенных порогово-ключевого элемента с встречно-параллельно подключенным диодом, конденсатора, зашунтированного резистором, и первичной обмотки импульсного трансформатора, вторична  обмотка которого св зана с выходом формировател , причем значение напр жени  срабатывани  порогово-ключевого элемента дл  первого формировател  не превышает напр жени  источника питани  преобразовател , дл  второго формировател  - равно максимально допустимому заданному Значению J aпp жeни  на выходных выводах преобразовател , а дл  третьего формировател  - разности между максимально допустимым значением напр жени  на выходных выводах преобразовател  и заданным минимально допустимым значением этого напр жени . На чертеже дана схема преобразовател . Преобразователь содержит последовательно соединенные коммутирующий дроссель 1, силовой тиристор 2 и коммутирующий конденсатор 3- Параллельно коммутирующему конденсатору 3 подключен нагрузочный контур t, образованный первичной обмоткой 5 дроссел трансформатора 6, вторична  обмотка 7 которого через выпр митель 8 на диодах 9 и 10 соединена с накопительным конденсатором 11. Генератор импульсов 12 включен 6 цепи обмотки 5. Преобразователь содержит также формирователи импульсов 13-15, датчик выход ного напр жени  преобразовател  16, дополнительный тиристор 17 с разделительным диодом 18 и резистором 19. подключенные к дополнительной вторичной обмотке 20 дроссел -трансформатора 6. Дополнительна  вторична  обмотка 20 подключена к дополнительному тиристору 17, так,, что если начало первичной обмотки 5 св зано с катодом силового тиристора 2, то начало дополнительной вторичной обмотки 20 св зано с катодом дополнительного тиристора 17. Коммутирующий дроссель 1 соединен с положительным полюсом , а коммутирующий конденсатор 3 с отрицательным полюсом и.сточника питани  21, К выходным выводам 22 преобразовател  подключен накопительный конденсатор 11. Входные выводы 23 каждого формировател  импульсов под-ключены к последовательно соединенным порогово-ключевому элементу, например динистору 2k, с встречно-параллельно подключенным диодом 25, конденсатору 26, зашунтированному ре зистором 27, и первичной обмотке 28 импульсного трансформатора 29 вторична  х бмотка 30 которого св зана с выходными выводами 31 формировател . Выход генератора импульсов 12 через разделительный диод 32 соединен с цепью управлени  силойого тиристора 2. Формирователи Ik и 15 по входу подключены к накопительному конденсатору 11, а по выходу сЬответственно к цепи управ;1ени  дополни тельного тиристора 17 через разделительный диод 33) и к цепи управлени  силового тиристора 2 через разделительный диод 35 подключен также и вы ход формировател  13, вход которого согласно и последовательно через дат чик выходного напр жени  1б подключен к источнику питани  21. Датчик выходного напр жени  16 выполнен На вторичной обмотке Зб дроссел -трансформатора 6, соединенной через выпр  митель 37 с конденсатором 38, зашунтированным резистором 39- Цепь управ лени  силового тиристора 2 через раз делительный диод 0 подключена параллельно дополнительному тиристору 17. Напр жение порога срабатывани динистора 2k в формирователе 13 выбираетс  несколько ниже минимальнфго напр жени  источника питани  21. Порог срабатывани  динистора 2k в формирователе 14 выбираетс  равным вели чине максимально допустимого значени напр жени  на выходных выводах 22,а порог срабатывани  этого динистора в формирователе 15 выбираетс  равным раз ности величины максимально допустимо го значени  напр жени  на выходных выводах 22 и минимально допустимого значени  этого напр жени . Преобразователь работает следующи образом. В исходном состо нии конденсаторы 3 и 11 и конденсатор 38 датчика напр жени  разр жены. При подаче от источника питани  2V посто нного напр жени  на преобразователь срабатывает формирователь импульсов 13, что приводит к формированию на его выход импульса и последующему запуску чере разделительный диод 35 силового тиристора 2, При отпирании этого тирис тора начинает зар жатьс  конденсатор 3. Зар д указанного кондансатоS lk 6 pa носит колебательный характер, так как проходит через дроссель 1, образующий с конденсатором 3 последова- тельный колебательный контур, В результате колебательного процесса конденсатор зар жаетс  до напр жени , превышающего напр жение источника питани  21, то1 в цепи тиристора 2 прекращаетс , и он запираетс . Одновременно конденсатор 3 начинает разр жатьс  через первичную обмотку 5 нагрузочного контура k, котора  с конденсатором 3 образует параллельный колебательньй контур. Трансформированные во вторичную обмотку 7 колебани  чере выпр митель 8 и накопительный конденсатор 11 поступают на выходные выводы 22. При этом до величины напр жени  на выходных выходах 22 происходит зар д конденсатора 2б формировател  15через первичную обмотку 28 трансформатора 29 и диод 25. Подкачка энергии в параллельный колебательный контур осуществл етс  путем периодического включени  тиристора-2 генератором импульсов 12 через разделительный диод 32 ( в соответствии с Лазой тока в параллельном контуре. При напр жении на выходных выводах преобразовател  22, равном максимально допустимому значению, срабатывает формирователь и через диод 33 включает подсоединенный к дополнительной вторичной обмотке 20 дополнительный тиристор 17, нагруженный на резистор 19 через диод 18. Это приводит к прекращению колебаний в параллельном контуре практически менее, чем за 1 период его частоты {колебательный режим в контуре переходит в апериодический ), чем обусловливаетс  прекращение работы генератора 12 и шунтирование цепи управлени  тиристора 2 включившимс  дополнительным тиристором 17 через разделительный диод kO. Подключение дополнительной вторичной обмотки 20 с резистором 19 к дополнительному тиристору 17 в противофазе с первичной обмоткой 5 обеспечивает при включении последнего исключение срыва работы силового тиристора 2. После включени  дополнительного тиристора 17 и прекращени  работы тиристора 2 накопительнь1 й конденсатор начинает разр жатьс  через нагрузку, подключенную к выходным выводам преобразовател  22. При этом на конденсаторе 2б формировател  15 вви7 ду значительной величины резистора 2 напр жение остаетс  практически неизменным , а на динисторе 2 повышаетс  до значени  напр жени  его поро га срабатывани . При срабатывании фо мировател  15 через разделительный диод З запускаетс  силовой тиристор 2, что приводит к возобновлению работы преобразовател  в соответстви с описанным. Таким образом, обеспечи ваетс  стабилизаци  напр жени  на вы ходных выводах преобразовател  в заданных пределах. Работа формирователей импульсов 1 и 1 происходит следующим обравом, При напр жении на входных выводах 23 превышающем напр жение срабатывани  динистора 2k, последний отпираетс  и через первичную обмотку 28 трансфо матора 29 зар жаетс  конденсатор 26. Во вторичной обмотке 30 указанного трансформатора формируетс  выходной импульс, поступающий на выходные выводы 31. Запирание динистора 2 происходит в результате колебательного процесса в последовательном контуре, образованном конденсатором 2б и первичной обмоткой 28 трансформатора 29 Диод 25 служит дли сн ти  обратного напр жени  с динистора 2,, а также дл  создани  цепи зар да конденсатора 26. Резистор 27 предназначен дл  разр да конденсатора 26 после формировани  импульса. В формирователе 13 напр жение на входных выводах 33 опр дел етс  разностью напр жений источника питани  21 и конденсатора 38 датчика напр жени  16 (резистор 39 датчика предназначен дл  обеспечени  режима, при котором выходное напр же ние датчика 1б пропорционально напр  жению на выходных выводах 22), Преобразователь позвол ет обеспечить стабилизацию выходного напр жени  не только при значительных колебани х н грузки, но и при колебании питающего напр жени . Формула изобретени  1. Одноконтактный резонансный преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий коммути рующий дроссель, силовой тиристор и коммутирующий конденсатор, соединенные последовательно и включенные меж ду входными выводами, генератор импульсов , выход которого св зан с управл ющим переходом силового тиристора , и выходной дроссель-трансформатор , первична  обмотка которого св зана параллельно с коммутирующим конденсатором , а вторична  через выпр митель подключена к выходным выводам, зашунтированным накопительным конденсатором , отличающийс  ; тем, что, с целью повышени  КПД и улучшени  стабилизации выходного напр жени  при изменении сопротивлени  нагрузки и входного напр жени  в :ШИ роком диапазоне, в него введены три формировател  импульсов, датчик выходного напр жени , резистор, раздели- тельный диод и дополнительный тиристор , дроссель-трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, причем вход первого формировател  соединен последовательно с выходом датчика выходного напр жени  и подключен к входным выводам, выход св зан с управл ющим переходом силового тиристора, входы второго и третьего формирователей подключены встречно-параллельно к выходным выводам, выход второго формировател  св зан с управл ющим переходом дополнительного тиристора, а третьего - с управл ющим переходом силового тиристора, разделительный диод, дополнительный тиристор и резистор соединены последовательно и подключены к дополнительной обмотке дроссел -трансформатора, дополнительный тиристор св зан параллельно с управл ющим переходом силового тиристора , а вход генератора импульсов включен последовательно в цепь первичной обмотки дроссел -трансформатора. 2, Преобразователь по п, 1, о тли чающийс  тем, что каждый формирователь выполнен в виде включенных на входе и соединенных последовательно порогово-ключевого элемента, зашунтированного обратным диодом, конденсатора, зашунтированного резистором , и первичной обмотки импульсного трансформатора, вторична  обмотка которого св зана с выходом формировател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 150160, кл. Н 02 М 1/08, 1962.
2. 2.За вка Японии № 50-39308, кл. Н 02 М 3/10, опублик. 1975.
3. 3.Авторское свидетельство СССР .f 652668, кл. Н 02м 7/515, 1972.