ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2050681 (13) C1

(51) 6 H02M7/538 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 4807041/07 
(22) Дата подачи заявки: 1990.02.22 
(45) Опубликовано: 1995.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Букреев С. С. и др. Источники вторичного электропитания. М.: Радиосвязь, 1983, с.74, рис. 3, 9. 2. Авторское свидетельство СССР N 1181101, кл. H 02M 7/538, 1985. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество "Научно-исследовательский институт автоматизированных систем" 
(72) Автор(ы): Борисов Н.А. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество "Научно-исследовательский институт автоматизированных систем" 

(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 

Использование: для преобразования постоянного напряжения в переменное в устройствах электротехники и автоматики. Сущность изобретения: в преобразователь постоянного напряжения, содержащий инвенторную ячейку с выходным трансформатором 10 и переключающим трансформатором 1 введен управляемый нелинейный дроссель 7 на сердечнике которого ортогонально расположены рабочая 9 и управляющая 8 обмотки. Рабочая обмотка включена последовательно с первичной обмоткой 2 переключающего трансформатора, а управляющая обмотка подключена к регулируемому источнику 13 постоянного тока. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным источникам питания, и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения в переменное в устройствах электроники и автоматики.

Известен преобразователь, в котором используется переключающий трансформатор [1]

Недостатком такого преобразователя является наличие резистора в цепи обратной связи и, как следствие, дополнительные потери мощности.

Наиболее близким к изобретению является транзисторный преобразователь постоянного напряжения [2] содержащий инверторную ячейку с выходным трансформатором, причем первичная обмотка переключающего трансформатора соединена последовательно с конденсатором и двумя встречно-последовательными стабилитронами, образующими частотозадающий элемент схемы.

Недостатком этого преобразователя является относительно низкий КПД за счет дополнительных потерь мощности в цепи обратной связи, обусловленных наличием стабилитронов, а также в трансформаторах и в их базовых цепях из-за неблагоприятной формы импульсов базового тока.

Цель изобретения повышение КПД преобразователя.

Цель достигается тем, что в транзисторном преобразователе постоянного напряжения, содержащем двухтактную автогенераторную инверторную ячейку с выходным трансформатором, соединенным одной из обмоток с первичной обмоткой переключающего трансформатора через частотозадающий элемент, указанный элемент выполнен в виде управляемого нелинейного дросселя, на сердечнике которого ортогонально расположены рабочая и управляющая обмотки, создающие в кернах сердечника параллельные магнитные поля, рабочая обмотка включена последовательно с первичной обмоткой переключающего трансформатора, а управляющая обмотка подключена к регулируемому источнику постоянного тока.

Сущность изобретения заключается в том, что введение управляемого нелинейного дросселя позволяет значительно уменьшить потери активной мощности в цепях обратной связи благодаря следующим факторам. Активное сопротивление обмотки дросселя значительно ниже эквивалентного активного сопротивления стабилитpонов в прототипе. В предлагаемом преобразователе импульсы базового тока транзисторов имеют более благоприятную форму, чем в прототипе за счет значительно меньшего спада плоской части импульса, а следовательно, и потери в транзисторах и базовых цепях транзисторов предлагаемого преобразователя значительно ниже соответствующих потерь в прототипе.

На фиг. 1 представлена схема транзисторного преобразователя постоянного напряжения; на фиг.2 изображен вариант управляемого дросселя, где Wp рабочая обмотка, Wу управляющая обмотка.

Транзисторный преобразователь постоянного напряжения содержит переключающий трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и двумя вторичными обмотками 3 и 4, имеющими равное количество витков, ключевые элементы 5 и 6, управляемый дроссель 7 с управляющей 8 и рабочей 9 обмотками, выходной трансформатор 10, базовые резисторы 11 и 112, источник 13 постоянного тока, источник 14 входного напряжения. Сердечник управляемого дросселя может быть типа ОПЛ по ГОСТ 23882-79. На сердечнике ортогонально расположены управляющая и рабочая обмотки. Магнитная связь между обмотками осуществляется через керны 15, 16, 17, 18 сердечника (фиг.2).

Преобразователь работает следующим образом.

Управляющую обмотку 8 подключают к источнику 13 постоянного тока, величина Iу которого такова, что возбуждаемая этим током напряженность магнитного поля Ну вводит сердечник в состояние глубокого насыщения:

Hу= где Wy количество витков управляющей обмотки;

ly эффективная длина пути магнитной линии поля управляющей обмотки.

Направление Hy в кернах 15. 16 (фиг.2) противоположно направлению Ну в кернах 17, 18. Затем подключают преобразователь к источнику 14 входного напряжения постоянного тока. При этом из-за незначительных различий в начальных условиях один из ключевых элементов 5 или 6 оказывается приоткрытым, что вызывает нарастание тока через него. На обмотках выходного трансформатора 10 наводится напряжение. Поскольку сердечник управляемого дросселя 7 находится в состоянии глубокого насыщения, индуктивное сопротивление рабочей обмотки 9 настолько мало, что ток, нарастающий через последовательно соединенные рабочую обмотку 9 и первичную обмотку 2, наводит на обмотках переключающего трансформатора 1 напряжение, дополнительно открывающее один из ключевых элементов и закрывающее другой. Активное сопротивление рабочей обмотки 9 пренебрежимо мало.

Базовые резисторы и коэффициент трансформации переключающего трансформатора 1 выбраны таким образом, чтобы ключевые элементы (5 и 6) находились в режиме насыщения. Ток последовательно соединенных рабочей обмотки 9 и обмотки 2 Ip нарастает, создавая в сердечнике управляемого дросселя 7 нарастающую напряженность магнитного поля рабочей обмотки:

Hp= где Wp количество витков рабочей обмотки;

lp эффективная длина пути магнитной линии поля рабочей обмотки.

При полярности подключения обмоток 8 и 9, указанной на фиг.2, результирующая напряженность поля в кернах 15, 18 Н1 уменьшается:

Н1 Ну Нр, а в кернах 16, 17 результирующая напряженность поля Н2 увеличивается:

H2 Hy + Hp.

По достижении напряженностью H1 некоторого граничного значения, величина которого определяется типом используемого сердечника, управляемый дроссель 7 выходит из состояния насыщения. Индуктивное сопротивление рабочей обмотки 9 резко увеличивается, поэтому падение напряжения на этой обмотке увеличивается, а напряжение на обмотке переключающего трансформатора 1 уменьшается, вызывая закрывание ранее открытого ключевого элемента. ЭДС самоиндукции выходного трансформатора 10 меняет знак на противоположный, вызывая открывание ранее закрытого ключевого элемента, блокинг-процесс протекает мгновенно (за счет резкого разрыва цепи положительной обратной связи). В результате ранее открытый ключевой элемент закрыт. Время пребывания ключевых элементов в квазистатическом состоянии определяется временем нарастания тока рабочей обмотки 9 управляемого дросселя 7 до момента резкого увеличения индуктивного сопротивления этой обмотки. Момент переключения определяется силой постоянного тока управляющей обмотки 8 управляемого дросселя 7. Изменение этого тока приводит к изменению времени квазиустойчивого состояния ключевых элементов 5 и 6, а следовательно, и частоты преобразования. Управляемый дроссель большую часть периода находится в состоянии насыщения, выходя из него только во время переключения ключевых элементов. Обмотки дросселя имеют низкое активное сопротивление, и следовательно, потери мощности в дросселе незначительные. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий двухтактную автогенераторную инверторную ячейку с выходным трансформатором, соединенным одной из своих обмоток с первичной обмоткой переключающего трансформатора через частотозадающий элемент, отличающийся тем, что частотозадающий элемент выполнен в виде управляемого нелинейного дросселя, на сердечнике которого ортогонально расположены рабочая обмотка и управляющая обмотка, создающие в кернах сердечника параллельные магнитные поля, причем рабочая обмотка включена последовательно с первичной обмоткой переключающего трансформатора, а управляющая обмотка подключена к регулируемому источнику постоянного тока.




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