ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2265270 (13) C1

(51) 7 H02M3/24 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004113276/09 
(22) Дата подачи заявки: 2004.04.29 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.04.29 
(45) Опубликовано: 2005.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: СЕВЕРНС Р., БЛУМ Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания. Пер. с англ. под ред. Смольникова Л.Е. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с.73-76. SU 1293802 A1, 28.02.1987. SU 1473036 A1, 15.04.1989. SU 1339808 A1, 23.09.1987. US 4422139, 20.12.1983. 
(72) Автор(ы): Давыдов В.Н. (RU); Никифоров Б.В. (RU); Юрин А.В. (RU); Апиков В.Р. (RU); Тумасянц Р.А. (RU); Темирев А.П. (RU); Лозицкий О.Е. (RU); Цветков А.А. (RU); Павлюков В.М. (RU); Моря А.В. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "РУБИН" (RU); Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственно-конструкторское предприятие "ИРИС" (RU) 
Адрес для переписки: 346410, Ростовская обл., г. Новочеркасск, п/о 10, а/я 23, ул. Дубовского, 15, Филиал ФГУП ПКП "ИРИС", директору А.П. Темиреву 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Использование: в электрических схемах источников питания постоянным током с гальванической развязкой цепей. Технический результат заключается в уменьшении габаритов, стоимости преобразователя и снижении высокочастотных помех. Для этого устройство содержит трансформатор, присоединенный к сети через инвертор, между выпрямителем и фильтром нагрузки включена параллельная демпфирующая цепь, состоящая из последовательно включенных диода и конденсатора и включенного параллельно диоду управляемого ключа. 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к электрорадиотехнике, в частности к высокочастотным преобразователям постоянного напряжения с гальванической развязкой цепей, и может быть использовано в электрических схемах различных источников питания постоянным током.

Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сети через управляемые полупроводниковые ключи, преобразующие постоянное напряжение в переменное, а к вторичной обмотке трансформатора подключена нагрузка через выпрямительные диоды и сглаживающий фильтр (Источники электропитания РЭА. Справочник под ред. Г.С.Нетвельта. М.: Радио и связь. 1986, стр.360-368).

Работа известных преобразователей с высокой частотой коммутации ключей сопровождается резким изменением обратных токов выпрямительных диодов, которые, проходя через паразитные индуктивности рассеяния трансформатора и емкости, вызывают высокочастотные колебания на фронтах импульсов выходного напряжения, создавая перенапряжения на ключах и высокочастотные помехи по цепям питания. Поэтому в качестве сглаживающего фильтра после выпрямителя применяется емкостной фильтр.

Недостатком преобразователей с емкостным фильтром является большая амплитуда тока выпрямительных диодов, увеличенные габариты трансформатора, большая зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки. 

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого присоединена к сети через управляемые полупроводниковые ключи, включенные по мостовой или полумостовой схеме, а вторичная обмотка подключена к нагрузке через полупроводниковый выпрямитель и сглаживающий индуктивно-емкостной фильтр (Р.Северне, Г.Блум. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания; Пер. с англ. Под ред. Л.Е.Смольникова. - М.: Энергоатомиздат, 1988, стр.73-76). 

Индуктивно-емкостной фильтр ограничивает амплитуду тока выпрямителя, позволяет уменьшить габариты трансформатора и зависимость выходного напряжения от тока нагрузки.

Недостатком преобразователей с индуктивно-емкостным фильтром является повышенная установленная мощность и габариты диодов и высокочастотные помехи в цепи источника питания из-за перенапряжений на диодах, вызванных высокочастотными колебаниями на фронтах импульсов напряжения, обусловленных высокочастотной коммутацией инвертирующих ключей и резким изменением обратных токов диодов, проходящих через паразитные индуктивности и емкости цепи трансформатор - выпрямитель. Высокочастотные колебания напряжения на диодах создают значительные помехи в цепях питания.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение габаритов и стоимости преобразователя постоянного напряжения и уменьшение высокочастотных помех за счет снижения перенапряжений на выпрямительных диодах преобразователя.

Поставленная задача решается тем, что в известном преобразователе постоянного напряжения, содержащем трансформатор, первичная обмотка которого присоединена к сети через управляемые ключи, собранные по мостовой или полумостовой схеме, а вторичная обмотка подключена к нагрузке через полупроводниковый выпрямитель и сглаживающий индуктивно-емкостной фильтр, между выпрямителем и фильтром включена параллельная демпфирующая цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора и диода и включенного параллельно диоду управляемого ключа.

Сущность изобретения состоит в том, что применение в известном преобразователе демпфирующей цепи, включенной параллельно между выпрямителем и фильтром и состоящей из конденсатора, диода и управляемого ключа, включенного параллельно диоду, позволило уменьшить габариты и стоимость преобразователя за счет снижения установленной мощности выпрямительных диодов путем уменьшения перенапряжений на диодах, обусловленных высокочастотной коммутацией инвертирующих ключей и резким изменением обратных токов диодов, проходящих через паразитные емкости и индуктивности трансформаторно-выпрямительной цепи и вызывающих высокочастотные колебания на вершине импульсов выпрямленного напряжения. Также уменьшены высокочастотные помехи предлагаемого преобразователя за счет устранения высокочастотных колебаний напряжения выпрямителя. Поскольку энергия, накопленная в демпфирующей цепи, после фильтрации не выделяется в виде потерь, а отдается нагрузке, сохраняется высокий КПД преобразователя. Положительный эффект предлагаемого преобразователя подтвержден стендовыми испытаниями изготовленного опытного образца мощностью 1 кВт.

На чертеже изображена принципиальная схема предложенного преобразователя, где обозначено: S1...S4, VD1...VD4 - силовые транзисторные модули; VD5...VD8 - диоды выпрямителя; T1 - трансформатор; L1, C2 - выходной фильтр; S5 - транзистор демпфирующей цепи; VD9 - диод; C1 - конденсатор. 

Преобразователь работает следующим образом.

Постоянное напряжение Uвх подается на первичную обмотку трансформатора T1 через мостовую схему, в которой пара ключей S1, S4 работает в противофазе по отношению к другой паре ключей S2, S3 и преобразуется в переменное. На вторичной обмотке трансформатора T1 переменное напряжение выпрямляется мостом VD5...VD8 и поступает через фильтр L1, C2 на нагрузку. Напряжение высокочастотных колебаний на вершине импульсов выпрямленного напряжения при закрытом транзисторе S5 накапливается на конденсаторе С1. Транзистор S5 включают на время паузы между выключением пары транзисторов S1, S4 и включением другой пары - S2, S3. В этот момент через открытый транзистор S5 конденсатор С1 отдает накопленную энергию в нагрузку. На диодах VD5...VD8 снимаются перенапряжения, устраняются высокочастотные колебания напряжения и снижаются помехи в цепях преобразователя. 

В результате защиты таким образом диодов от перенапряжений они выбираются с более низким максимальным напряжением, т.е. с меньшей установленной мощностью и с меньшими габаритами. Потери электроэнергии в демпфирующей цепи практически не увеличиваются, поэтому КПД преобразователя сохраняется высоким.

На основании вышеизложенного и по результатам проведенного нами патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемый нами преобразователь постоянного напряжения отвечает критериям "Новизна", "Изобретательский уровень", "Промышленная применимость" и может быть защищен патентом Российской Федерации.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого присоединена к сети через управляемые ключи, собранные по мостовой или полумостовой схеме, а вторичная обмотка подключена к нагрузке через полупроводниковый выпрямитель и сглаживающий индуктивно-емкостной фильтр, отличающийся тем, что между выпрямителем и фильтром включена параллельная демпфирующая цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора и диода и включенного параллельно диоду управляемого ключа.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru