РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ С СИНУСОИДАЛЬНЫМ ПОТРЕБЛЯЕМЫМ ТОКОМ

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ С СИНУСОИДАЛЬНЫМ ПОТРЕБЛЯЕМЫМ ТОКОМ


RU (11) 2051467 (13) C1

(51) 6 H02M3/335 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 5024056/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.01.27 
(45) Опубликовано: 1995.12.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Электроника, 1981, N 12, М.: Мир, с.103-120, р.3а, рис.36 Электроника, 1988, N 22, М.: Мир, с.55-59, р.2, р.4. 
(71) Заявитель(и): Рудык Сергей Данилович; Турчанинов Валерий Евгеньевич; Воробьев Александр Юрьевич; Корнеев Сергей Вячеславович 
(72) Автор(ы): Рудык Сергей Данилович; Турчанинов Валерий Евгеньевич; Воробьев Александр Юрьевич; Корнеев Сергей Вячеславович 
(73) Патентообладатель(и): Рудык Сергей Данилович; Турчанинов Валерий Евгеньевич; Воробьев Александр Юрьевич; Корнеев Сергей Вячеславович 

(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ С СИНУСОИДАЛЬНЫМ ПОТРЕБЛЯЕМЫМ ТОКОМ 

Использование: источники вторичного электропитания различного назначения. Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит выпрямительный мост 3, входной фильтр 4, входной дроссель 5, ключ 6, сглаживающий конденсатор 7, первый и второй диоды 8, 9, выходной трансформатор 10 с двумя первичными обмотками 16, 17 и вторичной обмоткой 11. Изобретение обеспечивает качество потребляемого тока из сети. 3 з. п. ф-лы, 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания различного назначения.

Известны преобразователи напряжения, содержащие входные выводы, входной выпрямитель, сглаживающий конденсатор, управляемый ключ, выходной трансформатор, выходной выпрямитель, выходной фильтр, схему управления управляемого ключа.

Недостатком известных технических решений является низкий коэффициент мощности, обусловленный импульсным характером тока, потребляемого преобразователями от питающей сети для заряда сглаживающего конденсатора.

Импульсы потребляемого тока не совпадают с синусоидальным питающим напряжением как по форме, так и по фазе. Это вызывает потребление от питающей сети не только полезной (активной), но и существенной реактивной мощности, что снижает КПД преобразователей, ограничивает им максимальную мощность.

Наличие высших гармоник потребляемого тока вызывает значительные помехи и искажения формы питающего напряжения, что приводит к ухудшению режима работы силового оборудования, ухудшает электромагнитную совместимость преобразователей с питающей сетью. Кроме того, из-за больших импульсных сетевых токов понижается надежность работы разъемов и сетевых выключателей.

Низкий коэффициент мощности известных устройств накладывает ограничение на мощность их нагрузки. Это обусловлено вероятностью превышения лимита на коэффициент мощности в местной электросети.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное с синусоидальным потребляемым током, содержащий входные выводы, выпрямительный мост, входной фильтр, подключенный к входным выводам и выводам переменного тока выпрямительного моста, положительный вывод постоянного тока которого соединен с первым выводом входного дросселя, второй вывод которого соединен с первым силовым выводом ключа, второй силовой вывод которого связан с отрицательным выводом постоянного тока выпрямительного моста, сглаживающий конденсатор, первый и второй диоды, выходной трансформатор, вторичная обмотка которого подключена через выходной выпрямитель и фильтр, содержащий дроссель, к выходным выводам, причем частота коммутации ключа намного больше частоты входного питающего напряжения преобразователя, а выходной трансформатор имеет первую и вторую первичные обмотки.

Недостатками данного технического решения являются

низкий КПД, обусловленный тем, что вся мощность, поступающая в нагрузку, подвергается двухкратному преобразованию в каждом каскаде преобразователя. Кроме того, второй силовой ключ преобразователя работает при повышенном напряжении (максимальное напряжение на втором силовом ключе более, чем в два раза, выше максимального напряжения на первом силовом ключе), чем обусловлены большие потери, возникающие при его коммутации;

низкая надежность при переходных процессах и ограниченные функциональные возможности. Это объясняется тем, что в известном техническом решении применено каскадное соединение повышающего и понижающего преобразователей, имеющих индивидуальные обратные связи со своим быстродействием (постоянной времени). При переходных процессах возможен случай, когда у одного преобразователя длительность импульсов управления сужается, а у другого расширяется, либо наоборот. В результате этого возможна потеря свойства коррекции коэффициента мощности, либо перегрузка элементов преобразователей;

плохие массогабаритные показатели из-за большой массы и объема выходного трансформатора. Это объясняется тем, что для устранения перенапряжений на силовом ключе второго каскада (понижающего преобразователя) в выходной трансформатор введена размагничивающая обмотка. При этом с целью уменьшения индуктивности рассеяния используют дробление первичных обмоток выходного трансформатора на секции и слои, что приводит к усложнению выходного трансформатора, увеличению его массы и габаритов. Кроме того, каждый из силовых ключей имеет индивидуальные цепи управления и формирователи управляющего сигнала, а в составе известного технического решения функционально необходим узел, формирующий пусковой сигнал для первого каскада (повышающего преобразователя) при прохождении входного переменного напряжения через ноль. Это усложняет известное техническое решение и увеличивает число применяемых элементов;

большой уровень и широкий спектр генерируемых электромагнитных помех, так как силовой ключ повышающего преобразователя переключается с изменяющейся частотой, а силовой ключ понижающего преобразователя с неизменной. Причем соотношение частот коммутации ключей меняется в зависимости от тока нагрузки, величины входного напряжения и т.д.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение КПД, надежности, улучшение массогабаритных показателей, расширение функциональных возможностей и упрощение регулируемого преобразователя переменного напряжения в постоянное с синусоидальным потребляемым током.

При осуществлении предлагаемого изобретения может быть получен следующий технический результат:

повышен КПД преобразователя, так как исключен второй каскад преобразователя, а максимальное напряжение на разомкнутом силовом ключе снижено и равно напряжению на силовом ключе первого каскада в прототипе;

улучшена надежность преобразователя и расширены его функциональные возможности. Это объясняется тем, что однокаскадное построение преобразователя исключает взаимодействие двух обратных связей и как следствие отсутствуют при переходных процессах в нагрузке или питающей сети большие отклонения выходного постоянного напряжения и формы потребляемого тока, имеющие место в прототипе. Кроме того, уменьшено общее число элементов преобразователя. За счет использования дросселей, работающих в разных режимах (входного в режиме с прерывистым током, выходного в режиме непрерывного тока) в предлагаемом решении может быть осуществлена стабилизация выходного постоянного напряжения изменением коэффициента заполнения замкнутого состояния силового ключа, а синтез синусоидальной формы потребляемого тока путем изменения частоты коммутации ключа, причем изменения этих параметров мало зависят друг от друга. Однокаскадное построение преобразователя позволяет реализовать более простой и эффективный контур контроля и ограничения амплитудного значения импульсов тока силового ключа;

улучшены массогабаритные показатели преобразователя и упрощена его конструкция. Получение постоянного выходного напряжения и формирование формы потребляемого тока преобразователя, соответствующей форме входного переменного напряжения, осуществляется при помощи одного силового ключа, что упрощает конструкцию преобразователя и сокращает число применяемых элементов. Нет необходимости в формировании дополнительных синхронизирующих сигналов.

Кроме того, уменьшен объем и масса выходного трансформатора. Это объясняется тем, что в выходном трансформаторе отсутствует размагничивающая обмотка и не требуется усложнения конструкции выходного трансформатора с целью уменьшения индуктивности рассеяния, что делает выходной трансформатор более технологичным, снижает его массу и габариты.

В регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное с синусоидальным потребляемым током, содержащий входные выводы, выпрямительный мост, входной фильтр, подключенный к входным выводам и выводам переменного тока выпрямительного моста, положительный вывод постоянного тока которого соединен с первым выводом входного дросселя, второй вывод которого соединен с первым силовым выводом ключа, второй силовой вывод которого связан с отрицательным выводом постоянного тока выпрямительного моста, сглаживающий конденсатор, первый и второй диоды, выходной трансформатор, вторичная обмотка которого подключена через выходной выпрямитель и фильтр, содержащий дроссель, к выходным выводам, причем частота коммутации ключа намного больше частоты входного питающего напряжения преобразователя, а выходной трансформатор имеет правую и вторую первичные обмотки, дополнительный сглаживающий конденсатор и третий диод, при этом второй силовой вывод ключа соединен с первым выводом первой первичной обмотки выходного трансформатора и через сглаживающий конденсатор соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с первым выводом второй первичной обмотки выходного трансформатора, второй вывод которой соединен со вторым выводом входного дросселя и через дополнительный сглаживающий конденсатор соединен с анодом второго диода и катодом третьего диода, анод которого соединен со вторым выводом первой первичной обмотки выходного трансформатора, причем катод второго диода связан с анодом первого диода, катод второго диода может быть связан с анодом первого диода непосредственно, либо через введенную во входной дроссель дополнительную обмотку. Во втором случае снижается амплитуда тока, коммутируемая ключом, с целью стабилизации постоянного выходного напряжения и стабилизации формы кривой потребляемого тока, соответствующей форме входного переменного напряжения, дополнительно могут быть введены датчик входного напряжения, включенный между выводами переменного тока выпрямительного моста, датчик тока входного дросселя, делитель выходного напряжения, включенный между выходными выводами преобразователя, и схема управления, имеющая три входа и выходом соединенная с управляющим электродом ключа, причем выход датчика входного напряжения подключен к первому входу схемы управления, другой вход которой соединен с датчиком тока входного дросселя, третий вход схемы управления подключен к выходу делителя выходного напряжения, входной дроссель работает в режиме прерывистого тока, а дроссель выходного фильтра работает в режиме непрерывного тока.

Существенными признаками изобретения, отличающими его от прототипа, являются:

а) признаки, достаточные во всех случаях, на которые распространяется техническое решение:

введены дополнительный сглаживающий конденсатор и третий диод;

второй силовой вывод ключа соединен с первым выводом первой первичной обмотки выходного трансформатора и через сглаживающий конденсатор соединен с анодом первого диода;

катод первого диода соединен с первым выводом второй первичной обмотки выходного трансформатора;

второй вывод второй первичной обмотки выходного трансформатора соединен со вторым выводом входного дросселя и через дополнительный сглаживающий конденсатор соединен с анодом второго диода и катодом третьего диода;

анод третьего диода соединен со вторым выводом первой первичной обмотки выходного трансформатора;

катод второго диода связан с анодом первого диода.

б) признаки, характеризующие техническое решение в частных случаях:

катод второго диода связан с анодом первого диода непосредственно;

катод второго диода связан с анодом первого диода через введенную во входной дроссель дополнительную обмотку;

дополнительно введены датчик входного напряжения, включенный между выводами переменного тока выпрямительного моста, датчик тока входного дросселя, делитель выходного напряжения, включенный между выходными выводами преобразователя, и схема управления, имеющая три входа и выходом соединенная с управляющим электродом ключа, причем выход датчика входного напряжения подключен к первому входу схемы управления, другой вход которой соединен с датчиком тока входного дросселя, третий вход схемы управления подключен к выходу делителя выходного напряжения, входной дроссель работает в режиме прерывистого тока, а дроссель выходного фильтра работает в режиме непрерывного тока.

Авторам не известны решения, в которых имеется совокупность признаков, приведенная выше и отличающая предлагаемое техническое решение от известных технических решений. Таким образом, можно сделать вывод о том, что заявленное техническое решение обладает существенными отличиями.

Благодаря тому, что ключ коммутирует одновременно ток входного дросселя и приведенный к первичным обмоткам выходного трансформатора ток нагрузки, в предлагаемом техническом решении осуществляется преобразование переменного входного напряжения в постоянное выходное напряжение и их гальваническая развязка с помощью одного управляемого ключа. При этом форма потребляемого преобразователем тока от источника входного переменного напряжения близка к синусоидальной. Это позволило исключить второй каскад преобразования напряжения, сократить число применяемых элементов, улучшить массогабаритные показатели, повысить надежность, КПД, упростить конструкцию и расширить область применения преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Благодаря тому, что для дросселя во входной цепи преобразователя обеспечивается режим прерывистого тока, а для дросселя выходного фильтра режим непрерывного тока, стабилизация постоянного выходного напряжения преобразователя и формирование кривой потребляемого тока, соответствующей форме входного переменного напряжения, может осуществляться одним силовым ключом. Например, стабилизация выходного напряжения изменением коэффициента заполнения замкнутого состояния ключа, а синтез формы потребляемого тока изменением частоты коммутации ключа, причем изменения этих параметров мало зависят друг от друга. За счет этого исключаются перегрузки на элементах преобразователя при переходных процессах в нагрузке или питающей сети, обусловленные взаимодействием двух контуров обратной связи, как это имеет место в прототипе. Кроме того, это уменьшает уровень генерируемых электромагнитных помех, расширяет функциональные возможности преобразователя.

Введение дополнительной обмотки во входной дроссель преобразователя позволяет снизить амплитуду тока через ключ.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого регулируемого преобразователя переменного напряжения в постоянное; на фиг. 2 и 3 варианты его исполнения; на фиг. 4 6 временные диаграммы токов и напряжений в основных цепях преобразователя.

Предлагаемый преобразователь переменного напряжения в постоянное (см. фиг. 1) содержит входные выводы 1, 2, выпрямительный мост 3, входной фильтр 4, подключенный к входным выводам 1, 2 и выводам переменного тока выпрямительного моста 3. Положительный вывод постоянного тока выпрямительного моста 3 соединен с первым выводом входного дросселя 5, второй вывод которого соединен с первым силовым выводом (коллектором) ключа (транзистора) 6, второй силовой вывод (эмиттер) которого связан с отрицательным выводом постоянного тока выпрямительного моста 3. Преобразователь содержит сглаживающий конденсатор 7, первый и второй диоды 8, 9, выходной трансформатор 10, вторичная обмотка 11 которого подключена через выходной выпрямитель 12 и выходной DLC-фильтр 13 к выходным выводам 14, 15. Причем выходной трансформатор 10 имеет первую и вторую первичные обмотки 16, 17 соответственно.

В преобразователь введены дополнительный сглаживающий конденсатор 18 и третий диод 19. Второй силовой вывод (эмиттер) ключа (транзистора) 6 соединен с первым выводом (началом обмотки) первой первичной обмотки 16 выходного трансформатора 10 и через сглаживающий конденсатор 7 соединен с анодом первого диода 8, катод которого соединен с первым выводом (началом обмотки) второй первичной обмотки 17 выходного трансформатора 10, второй вывод (конец обмотки) которой соединен со вторым выводом входного дросселя 5 и через дополнительный сглаживающий конденсатор 18 соединен с анодом второго диода 9 и катодом третьего диода 19, анод которого соединен со вторым выводом (концом обмотки) первой первичной обмотки 16 выходного трансформатора 10. Катод второго диода 9 соединен с анодом первого диода 8 непосредственно.

Число витков первой первичной 16 и второй первичной 17 обмоток выходного трансформатора 10 выбрано одинаковым.

Предлагаемый преобразователь переменного напряжения в постоянное по фиг. 2 отличается от преобразователя по фиг. 1 тем, что катод второго диода 9 связан с анодом первого диода 8 через введенную во входной дроссель 5 дополнительную обмотку 20. При этом начало дополнительной обмотки 20 входного дросселя 5 соединено с анодом первого диода 8, а конец дополнительной обмотки 20 соединен с катодом второго диода 9. Начало основной обмотки 21 входного дросселя 5 соединено с положительным выводом постоянного тока выпрямительного моста 3, а конец основной обмотки 21 входного дросселя 5 соединен с первым силовым выводом (коллектором) ключа (транзистора) 6.

На фиг. 3 показан вариант преобразователя, в котором осуществляется стабилизация выходного напряжения и стабилизация формы кривой потребляемого тока, соответствующей форме входного переменного напряжения. Предлагаемый преобразователь по фиг. 3, кроме элементов, описанных для преобразователя по фиг. 1, дополнительно содержит датчик выпрямленного входного напряжения 22, включенный между выводами переменного тока выпрямительного моста 3, датчик тока 23 входного дросселя 5, делитель выходного напряжения 24, включенный между выходными выводами 14, 15 преобразователя и схему управления 25. Схема управления 25 включает в себя две схемы сравнения 26 и 27, вырабатывающие два разностных сигнала U1 и U2 соответственно. На первый вход схемы сравнения 26 поступает сигнал, пропорциональный выпрямленному входному напряжению Uвх, на второй выходной сигнал с датчика тока 23 входного дросселя 5 rш iвх На первый вход схемы сравнения 27 поступает постоянное опорное напряжение Uоп, на второй сигнал с делителя выходного напряжения 24 Uвых. Кроме того, схема управления 25 содержит управляемый напряжением генератор пилообразного напряжения 28, компаратор напряжения 29 и формирователь импульсов управления 30, выходом подключенный к управляющему электроду ключа (транзистора) 6.

Предлагаемый преобразователь переменного напряжения в постоянное по фиг. 1 работает следующим образом.

Период коммутации ключа (транзистора) 6 Tк выбран намного меньше периода входного питающего напряжения преобразователя Tс.

Входное переменное напряжение выпрямляется выпрямительным мостом 3. На вход ключа (на базу транзистора) 6 подаются импульсы управления, в результате на выходе выпрямительного моста 3 образуется пульсирующее напряжение (временные диаграммы U3 на фиг. 4а и 4б).

При открывании ключа (транзистора) 6 (временные интервалы и на фиг. 4 6) начинают протекать токи по следующим контурам:

4-3-5-6-3-4, 7-8-17-6-7, 18-6-16-19-18.

Через входной дроссель 5 протекает ток I5 (временные диаграммы I5на фиг. 4в, г), через ключ (транзистор) 6 протекает ток I6 (временные диаграммы I6 на фиг. 5в, г), через первый диод 8, вторую первичную обмотку 17 выходного трансформатора 10, третий диод 19 и первую первичную обмотку 16 выходного трансформатора 10 протекают токи I8, I17, I19, I16, (временные диаграммы I8, I17, I19, I16, на фиг. 5ж, з), через сглаживающий конденсатор 7 и дополнительный сглаживающий конденсатор 18 протекают токи I7, I18 (временные диаграммы I7, I18 на фиг. 6в, г). Возникающие при этом импульсы напряжения на первой и второй первичных обмотках 16, 17 выходного трансформатора 10 (временные диаграммы U16, U17 на фиг. 5д. е) трансформируются во вторичную обмотку 11 выходного трансформатора 10, выпрямляются выходным выпрямителем 12 и сглаживаются выходным фильтром 13. Постоянное напряжение с выхода выходного фильтра 13 поступает на выходные выводы 14, 15 преобразователя.

Диаграммы напряжений элементов преобразователя представлены соответственно: напряжение на входном дросселе 5 временные диаграммы U5 на фиг. 4д, е; напряжение на ключе (транзисторе) 6 временные диаграммы U6 на фиг. 5а, б; обратные напряжения на первом и третьем диодах 8, 19 временные диаграммы U8обр, U19обр на фиг. 5к, л; обратное напряжение на втором диоде 9 временные диаграммы U9обр на фиг. 6д, е.

При закрывании ключа (транзистора) 6 (временные интервалы Tк ина фиг. 4 6) начинает падать ток в входном дросселе 5 и достигает нулевого значения до момента времени очередного включения ключа (транзистора) 6. К закрытому ключу (транзистору) 6 прикладывается напряжение, равное сумме напряжений на сглаживающем конденсаторе 7 и дополнительном сглаживающем конденсаторе 18. На этом же интервале времени происходит заряд сглаживающих конденсаторов 7, 18 по цепи 4-3-5-18-9-7-3-4. Через второй диод 9 протекает ток I9 (временные диаграммы I9 на фиг. 6а, б).

Кроме того, на этом интервале времени накопленная энергия в дросселе выходного фильтра 13 частично рекуперирует в нагрузку Rн. При этом на выходных выводах 14, 15 преобразователя формируется постоянное напряжение, практически не содержащее переменной составляющей с частотами, равными и кратными частоте входной питающей сети. Выходное постоянное напряжение преобразователя содержит только пилообразную составляющую с частотой коммутации ключа 6. Величина этой составляющей определяется элементами выходного фильтра 13.

При очередном открывании ключа (транзистора) 6 все описанные процессы повторяются. При этом амплитуды токов I5, I6, I7, I18, I17, I16, а также амплитуды напряжений U3, U5 изменяются в соответствии с формой входного питающего напряжения.

Все диаграммы на фиг. 4 6 приведены для режима прерывистого тока входного дросселя 5 и режима непрерывного тока выходного дросселя и постоянных величинах и Тк. На фиг. 4а, в, д, фиг. 5а, в, д, ж к, фиг. 6а, в, д, ж представлены диаграммы токов и напряжений на интервалах времени, соизмеримых с периодом входного переменного напряжения Tc. На фиг. 4б, г, е, фиг. 5б, г, е, з, л, фиг. 6б, г, е представлены диаграммы токов и напряжений на интервалах времени, соизмеримых с периодом коммутации Tк силового ключа 6. Конденсатор высокочастотного входного фильтра 4 служит для усреднения импульсов тока, потребляемого преобразователем от источника переменного входного напряжения Uвх. Форма тока, потребляемого преобразователем от источника входного напряжения, представлена на фиг. 6ж.

Работа преобразователя по фиг. 2 аналогична описанной выше. Введение в схему преобразователя двухобмоточного варианта дросселя 5 позволяет снизить амплитуду тока через силовой ключ 6.

Работа силовой части преобразователя по фиг. 3 также аналогична таковой для преобразователя по фиг. 1.

Схема управления 25 преобразователя, как было указано выше, содержит две схемы сравнения 26 и 27. На выходе первой схемы сравнения 26 формируется первый разностный сигнал U1 Uвх rш iвх так как токовый сигнал поступает на вычитающий вход схемы сравнения 26. Первый разностный сигнал управляет частотой управляемого напряжением генератора пилообразного напряжения 28, изменяя ее таким образом, чтобы величина разностного сигнала U1 была минимальной. На выходе второй схемы сравнения 27 формируется второй разностный сигнал U2 Uоп Uвых так как сигнал с делителя выходного напряжения 24 поступает на вычитающий вход схемы сравнения 27.

Пилообразное напряжение с выхода управляемого генератора пилообразного напряжения 28 поступает на компаратор напряжения 29, где в результате сравнения формируются импульсы управления ключа 6. Согласование высокоомного выхода компаратора напряжения 29 с входной цепью ключа 6 осуществляется с помощью формирователя импульсов управления 30.

Пусть в некоторый момент времени мгновенное значение входного тока стало меньше величины эталонного напряжения Uвх с датчика выпрямленного входного напряжения 22. В этом случае на выходе схемы сравнения 26 формируется положительный разностный сигнал U1, вызывающий увеличение периода коммутации силового ключа 6, что приводит к увеличению входного тока преобразователя. При превышении токовым сигналом rш iвх величины эталонного напряжения на выходе схемы сравнения 26 формируется отрицательный разностный сигнал, уменьшающий период коммутации силового ключа 6 и снижающий величину потребляемого тока. Таким образом, в преобразователе осуществляется непрерывное слежение за величиной потребляемого от сети тока, форма которого после усреднения конденсатором 4 вследствие высокой частоты коммутации силового ключа 6 практически повторяет форму эталонного напряжения (фиг. 6ж иллюстрирует форму тока на входных выводах выпрямительного моста 3). Для стабилизации величины выходного напряжения преобразователя второй разностный сигнал U2 поступает на вход компаратора напряжения 29, где изменяет длительность замкнутого состояния силового ключа 6 таким образом, что величина напряжения на нагрузке Rн поддерживается постоянной. Вследствие того, что дроссель в выходной цепи преобразователя работает в режиме непрерывного тока, а величины сглаживающего конденсатора 7 и дополнительного сглаживающего конденсатора 18 выбираются таковыми, что напряжение на них практически постоянное, то выходное напряжение преобразователя пропорционально величине

U , где коэффициент заполнения, равный относительной длительности замкнутого состояния силового ключа 6 и не зависящий от частоты коммутации силового ключа 6.

Вследствие того, что дроссель 5 во входной цепи преобразователя работает в режиме прерывистого тока, среднее значение тока, потребляемого преобразователем, пропорционально величине

I + , где L величина индуктивности дросселя 5;

F частота коммутации силового ключа 6.

Среднее значение тока, потребляемого преобразователем, зависит от частоты коммутации силового ключа 6 в большей степени чем от .

Таким образом, по причине различных режимов работы дросселей преобразователя путем изменения частоты коммутации и коэффициента заполнения импульсов тока силового ключа 6, осуществляется практически независимая стабилизация двух параметров: формы потребляемого тока и постоянного выходного напряжения преобразователя. Причем стабилизация указанных параметров осуществляется одним силовым ключом. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ С СИНУСОИДАЛЬНЫМ ПОТРЕБЛЯЕМЫМ ТОКОМ, содержащий выпрямительный мост, входной фильтр, подключенный к входным выводам и выводам переменного тока выпрямительного моста, положительный вывод постоянного тока которого соединен с первым выводом входного дросселя, второй вывод которого соединен с первым силовым выводом ключа, второй силовой вывод которого связан с отрицательным выводом постоянного тока выпрямительного моста, сглаживающий конденсатор, первый и второй диоды, выходной трансформатор, вторичная обмотка которого подключена через выходной выпрямитель и фильтр, содержащий дроссель и конденсатор, к выходным выводам, причем частота коммутации ключа много больше частоты входного питающего напряжения преобразователя, а выходной трансформатор имеет первую и вторую первичные обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, надежности, улучшения массогабаритных показателей, расширения функциональных возможностей и упрощения, в него введены дополнительный сглаживающий конденсатор и третий диод, при этом второй силовой вывод ключа соединен с первым выводом первой первичной обмотки выходного трансформатора и через сглаживающий конденсатор соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с первым выводом второй первичной обмотки выходного трансформатора, второй вывод которой соединен с вторым выводом входного дросселя и через дополнительный сглаживающий конденсатор соединен с анодом второго диода и катодом третьего диода, анод которого соединен с вторым выводом первой первичной обмотки выходного трансформатора, причем катод второго диода связан с анодом первого диода.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что катод второго диода связан с анодом первого диода непосредственно.

3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что катод второго диода связан с анодом первого диода через введенную во входной дроссель дополнительную обмотку.

4. Преобразователь по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что в него введены датчик входного напряжения, включенный между выводами переменного тока выпрямительного моста, датчик тока входного дросселя, делитель выходного напряжения, включенный между выходными выводами преобразователя, и схема управления, имеющая три входа и выходом соединенная с управляющим электродом ключа, причем выход датчика входного напряжения подключен к первому входу схемы управления, второй вход которой соединен с датчиком тока входного дросселя, третий вход схемы управления подключен к выходу делителя выходного напряжения, индуктивность входного дросселя выбрана из условия работы дросселя в режиме прерывистого тока, а индуктивность дросселя выходного фильтра выбрана из условия работы дросселя в режиме непрерывного 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