SU775844A1 - Преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Description

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть'использовано, например, для питания газоразрядных ламп.

Известен преобразователь посто- 5 янного напряжения, обеспечивающий бестрансформаторное повышение выходного напряжения [1]. Однако такой преобразователь требует полностью управляемых коммутирующих элементов, ’θ способных коммутировать цепь с индуктивностью. Известен также преобразователь, содержащий тиристор с цепью коммутации й колебательный контур [2]. Это устройство имеет огра- 15 ниченный уровень выходного напряжения, а наличие узла коммутации снижает КПД преобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигав- 20 мому эффекту является преобразователь [31, содержащий цепь из последовательно соединенных тиристора, дросселя и конденсатора, к которому через дополнительный тиристор под- 25 ключена цепь нагрузки. Третий тиристор включен параллельно дросселю.

Недостаток описанного преобразователя заключается в ограниченном уровне выходного напряжения и низ- 30 ком КПД, так как энергия, накопления в дросселе, в процессе регулирования выходного напряжения рассеивается на резисторе, включенном последовательно с третьим тиристором.

Цель изобретения — повышение выходного напряжения и улучшение КПД преоб· разователя.

Достигается это тем, что в преобразователе, содержащем цепь из последовательно соединенных тиристора, дросселя и конденсатора, и второй тиристор, связанный одним силовым электродом с точкой соединения тиристора и дросселя последовательной цепи, причем выходные выводы преобразователя связаны q одной обкладкой конденсатора непосредственно, а с другойчерез разделительный вентиль, другой силовой электрод второго тиристора связан с обкладкой конденсатора, подключенной к выходному выводу преобразователя, причем второй тиристор включен в проводящем по отношению к источнику питания направлении, а разделительный вентиль — в непроводящем, а параллельно выходным выводам преобразователя включен дополнительно введенный конденсг-ор.

Принципиальная схема преобраэо^ вателя изображена на чертеже.

К входным выводам преобразователе подключен источник питания 1 и последовательная цепь из тиристора 2, дросселя 3 и конденсатора 4. Между катодом тиристора 2 и входным выво- 5 д©м включен тиристор 5 .' Параллельно конденсатору 4 подключен через разделительный вентиль 6 накопительный конденсатор 7. Параллельно конденсатору 7 включена нагрузка 8. Для 10 управления включением тиристоров 2 и 5 служит блок управления 9, формирующий пару импуЬьсов, смещенных относительно друг друга на необходимый временной интервал и следующий на 15 определенной частоте.

При подключении импульсной нагрузки преобразователь работает следующим образом.

При поступлении на управляющий 20 электрод тиристора 2 импульса с блока управления 9 тиристор 2. включается и конденсатор 4 заряжается синусоидальным током до напряжения, близкого к удвоенному напряжению источНика 1. При измерении направления Зарядного тока тиристор 2 автоматически включается и фиксирует напряжение на конденсаторе 4. Затем включается тиристор 5 и конденсатор 4 Начинает перезаряжаться. При равен- 30 стве напряжения на конденсаторах 4 И 7 открывается вентиль 6 и энергия, Накопленная в дросселе 3 в процессе Перезаряда конденсатора 4, перекачивается в конденсаторы 4 и 7, заряжая 35 их до одинакового напряжения полярностью противоположной полярности источника 1.По окончании обмена энергией между дросселем 3 и конденсаторами 4 и 7 ток через тиристор 5 прек- 4Q ращаетая и тиристор 5 автоматически выключаемся. В первом такте конденсатор 4 заряжается без учета потерь энергии до напряжения U₄^=2E, а конденсатор 7 до напряжения U^, =<LU^ и — остаточное напряжение на конОСТ денсаторе 4 после его перезаряда.

В следующем такте цикла заряда jq конденсатора 7 конденсатор 4 зарядится до напряжения =2Е +(^, а конденсатор 7 до напряжения

Можно показать, что напряжение на конденсаторах 4 и 7 в первом такте (п «« 1,2,3,..ш) цикла заряда определяется следующими выражениями:

U₄ «2Е₊и n Si--1

ИЗ которых следует, что предлагаемый преобразователь позволяет многократ- 65 но умножать напряжение источника 1, так·как напряжение на накопительном конденсаторе 7 может достигать сколь угодно высоких значений.

При достижении напряжением на накопительном конденсаторе 7 заданного уровня блок управления 9 прекращает подачу импульсов на тиристоры 2 и 5 и заряд конденсатора 7 заканчивается. Затем производится разряд конденсатора 7 на импульсную нагрузку 8 и цикл заряда накопительного конденсатора 7 повторяется.

Преобразователь может работать также и от источника переменного напряжения. В этом случае для обеспечения работоспособности преобразователя необходимо, чтобы собственная частота колебательного контура была значительно больше частоты питающего напряжения, а момент включения тиристора 2 должен быть синхронизирован с определенной фазой переменной ЭДС.

Работа преобразователя на непрерывную нагрузку принципиально не отличается от вышеописанной за исключением того, что преобразователь в этом случае работает в непрерывном режиме, обеспечивая непрерывный отбор энергии от источника 1 и передачу ее в конденсатор 7 и нагрузку 8.

В тех случаях, когда для питания непрерывной нагрузки предъявляются повышенные требования к качеству питания, преобразователь может содержать различные фильтровые цепи, включенные между конденсатором 7 и нагрузкой 8.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к области преобразовательной техники и может бытьйспольэован6, например, дл  питани  газоразр дных ламп. Известен преобразователь посто нного напр жени , обеспечивающий бестрансформаторное повышение выход ного напр жени  1. Однако такой преобразователь требует полностью управл еГЛых коммутируюсцих элементов способных KOMiviyTHpOBaTb цепь с индуктивностью . Известен также преобразователь , содержавши тиристор с цепью коммутации и колебательный ко тур 2. Это устройство имеет огра ниченный уровень выходного напр жен а наличие узла коммутации снижает КПД преобразовател . .Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  преобразователь 13, содержащий цепь из последовательно соединенных тиристора, дроссел  и конденсатора, к которому через дополнительный тиристор подключена цепь нагрузки. Третий тирис тор включен параллельно дросселю. Недостаток описанного преобразо вател  заключаетс  в ограниченном -уровне выходного напр жени  и низком КПД, так как энерги , накоплени  в дросселе, в процессе регулировани  выходного напр жени  рассеиваетс  на резисторе, включенном последовательно с третьим тиристором. Цель изобретени  - повышение выходного напр жени  и улучшение КПД преобразовател . Достигаетс  это тем, что в преобразователе , содержащем цепь из последовательно соединенных тиристора, дроссел  и конденсатора, и второй тиристор/ св занный одним силовым электродом с точкой соединени  тиристора и дроссел  последовательной цепи, причем выходные выводы преобразовател  св заны с одной обкладкой конденсатора непосредственно, а с другойчерез разделительный вентиль, другой силовой электрод второго тиристора св зан с обкладкой конденслтора, подключенной к выходному выводу треобразовател , причем второй тиристор включен в провод щем по отношению к источнику питани  направлен}1И, а разделительный вентиль - в непровод щем, а параллельно выходным выводам преобразовател  включен дополнительно введенный конденсг-ор. Принципиальна  схема преосраэо вател  изображена на чертеже. К входным выводам преобразователе подключен источник питани  1 и последовательна  цепь из тиристора 2, дроссел  3 и конденсатора 4, Между катодом тиристора 2 и входным выводом включен тиристор 5 . Параллельно конденсатору 4 подключен через раздфлительный вентиль 6 накопительный конденсатор 7. Параллельно конденcJiTOpy 7 включена нагрузка 8. Дл;  управлени  включением тиристоров 2 и 5 служит блок управлени  9, формируЮП1ИЙ пару импульсов, смещенных относительно друг друга на необходимый временной интервал и следующий на определенной частоте. При подключении импульсной нагру ки преобразователь работает следующим образом. При поступлении на управл ющий электрод тиристора 2 импульса с бло ка управлени  9 тиристор 2 включает с  и конденсатор 4 зар жаетс  сину соидёшьным током до напр жени , бли кого к удвоенному напр жению источника 1. При измерении направлени  зар дного тока тиристор 2 автоматически включаетс  и фиксирует напр жение на конденсаторе 4. Затем вклю чаетс  тиристор 5 и конденсатор 4 Начинает перезар жатьс . При равен стве напр жени  на конденсаторах 4 И 7 открываетс  вентиль б и энерги  накопленна  в дросселе 3 в процессе Перезар да конденсатора 4, перекачи ваетс  в конденсаторы 4 и 7, зар жа их до одинакового напр жени  пол рностью противоположной пол рности Источника 1.По окончании обмена эне гией между дросселем 3 и конденсато Ми 4 и 7 ток через тиристор 5 прек ращаето  и тиристор 5 автоматическ выключаешьс . В первом такте конденс тор 4 зар жаетс  без учета потерь энергии до напр жени  , а кон денсатор 7 до напр жени  и., ост . «« и - остаточное напр жение на ко денсаторе 4 после его перезар да. В следующем такте цикла зар да конденсатора 7 конденсатор 4 зар ди с  до напр жени  Цц, 2Е +lL;y а кон денсатор 7 до напр жени  (iVu|; u-., Мозкио показать, что напр жение на конденсаторах 4 и 7 в первом такте (п 1,2,3,..т) цикла зар да опреде л етс  следующими выражени ми: , из которых следует, что предлагаемы преобразователь позвол ет многократ но умножать напр жение источника 1, так-как напр жение на накопительном конденсаторе 7 может достигать сколь угодно высоких значений. При достижении напр жением на накопительном конденсаторе 7 заданного уровн  блок управлени  9 прекращает подачу импульсов на тиристоры 2 н 5 и зар д конденсатора 7 заканчиваетс . Затем производитс  разр д конденсатора 7 на импульсную нагрузку 8 и цикл зар да накопительного конденсатора 7 повтор етс . Преобразователь может работать также и от источника переменного напр жени . В этом случае дл  обеспечени  работоспособности преобразовател  необходимо, чтобы собственна  частота колебательного контура была значительно больше частоты питающего напр жени , а момент включени  тиристора 2 должен быть синхронизирован с определенной фазой переменной ЭДС. Работа преобразовател  на непрерывную нагрузку принципиально не отличаетс  от вышеописанной за исключением того, что преобразователь в этом случае работает в непрерывном режиме, обеспечива  непрерывный отбор энергии от источника 1 и передачу ее в конденсатор 7 и нагрузку 8. В тех случа х, когда дл  питани  непрерывной нагрузки предъ вл ютс  повышенные требовани  к качеству питани , преобразователь может содержать различные фильтровые цепи, включенные между конденсатором 7 и нагрузкой 8. Формула изобретени  Преобразователь посто нного напр жени , содержащий цепь из последовательно соединенных тиристора, дроссел  и конденсатора, подключенную к входным выводам преобразовател , а также второй тиристор,св занный одним силовым электродом с точкой соединени  тиристора и дроссел  последовательной цепи, выходные выводы преобразовател  св заны с одной обкладкой конденсатора непосредственно, а с другой - через разделительный вентиль, отличающий с  тем, что, с целью повышени  уровн  выходного напр жени  и улучшени  КПД преобразовател , другой силовой электрод второго тиристора св зан с обкладкой конденсатора,подключенной к входному выводу преобразовател ,причем второй тиристор включен в провод щем по отношению к источнику питани  направлении , а разделительный вентиль - в непровод 111ем направлении и выполнен неуправл емым, а параллельно выходным выводам преобразовател  включен дополнительно введенный конденсатор i

   Источники информацииf прин тые во внимание при экспертизе.

   J. Патент США 3263099,кл.307/109, 1966.
2. 2. Авторское свидетельство СССР 421151, кл. Н 05 В 41/34, 1974.

   .
3. 3. Авторское свидетельство СССР О 233025 кл. Н 02 Н 3/155, 1967.