РЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЧАСТОТНОЙ РЕГУЛИРОВКОЙ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источников питания в различных областях народного хозяйства, например, для питания электрических печей в металлургии и т.п.
Известен резонансный преобразователь постоянного напряжения (патент PCT/MD 03/00001. 16.05. 2002, H02M 3/337), содержащий источник питания, колебательную цепь, состоящую из двух индуктивностей и емкости, соединенных в виде звезды, причем первая индуктивность подключена к плюсу источника питания, активную нагрузку, подключенную к емкости, два управляемых вентиля, шунтированных обратными проводимостями, причем первый из вентилей подключен к минусу источника питания и к нагрузке, а второй - ко второй индуктивности и к нагрузке, и устройство управления, формирующее прямоугольные отпирающие импульсы, поступающие на входы вентилей. Длительность импульсов равна полупериоду резонансной частоты колебательной цепи, а частота следования соответствует величине выходного напряжения, причем вентили открываются и закрываются поочередно. Этот преобразователь напряжения имеет высокий КПД (более 90%), широкий диапазон регулировки выходного напряжения и, как утверждают авторы, не боится короткого замыкания на выходе.
Недостатком данного преобразователя является невысокая надежность в работе, так как он не имеет защиты от перенапряжений на вентилях. Такие перенапряжения возможны при переходных процессах во время включения преобразователя, в процессе его регулировки и настройки, при коротком замыкании. Теоретически преобразователь рассчитан на то, что переключение вентилей происходит при нулевом прямом токе. Но практически это трудно выполнить ввиду сложности процессов, происходящих при работе преобразователя.
В основу полезной модели поставлена задача: повысить надежность работы преобразователя путем обеспечения защиты вентилей от перенапряжений во всех режимах его работы.
Задача решается за счет того, что резонансный преобразователь постоянного напряжения с частотной регулировкой выходного напряжения, содержащий источник питания, колебательную цепь, состоящую из двух индуктивностей и емкости, соединенных звездой, активной нагрузки, подключенной к емкости, два управляемых вентиля, шунтированные обратными проводимостями, причем второй вентиль подключен ко второй индуктивности и к нагрузке, а также устройство управления, согласно техническому решению, первый вентиль подключен к плюсу источника питания и к первой индуктивности, а минус источника питания подключен ко второму вентилю и нагрузке, а также преобразователь содержит два защитных диода, один из которых подключен к плюсу источника питания и ко второй индуктивности, а второй - к минусу источника питания и к первой индуктивности.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где представлена электрическая схема заявляемого резонансного преобразователя постоянного напряжения.
Устройство содержит источник питания 1, колебательную цепь, состоящую из двух индуктивностей 2, 3 и емкости 4, соединенных в виде звезды, активную нагрузку 5, подключенную к емкости 4 и к минусу источника питания, два управляемых вентиля 6 и 7, шунтированные обратными проводимостями 8, 9 и подключенные: вентиль 6 - к плюсу источника питания 1 и к индуктивности 2, а вентиль7 - к минусу источника питания 1 и к индуктивности 3, два защитных диода 10, 11, один из которых подключен к плюсу источника питания 1 и к индуктивности 3, а второй - к минусу источника питания 1 и к индуктивности 2, а также содержит устройство управления вентилями.
Работа устройства в нормальном установившемся режиме происходит следующим образом. На входы вентилей 6 и 7 поочередно поступают отпирающие импульсы, при этом происходит перезарядка емкости 4 для вентиля 6 - от минуса до плюса напряжения источника питания, а для вентиля 7 - от плюса к минусу через соответствующие индуктивности и нагрузку. За время отпирающего импульса на нагрузке формируются гармонические импульсы соответствующей полярности, причем формирование завершается до прихода очередного отпирающего импульса. Таким образом, переключение вентилей происходит всегда при нулевом токе, что позволяет осуществить частотную регулировку выходного напряжения (то есть изменением расстояния между импульсами тока). При внештатной ситуации, например, при настройке, переходных процессах, при ошибках в расчетах, при коротком замыкании вентили могут отключиться при прямом токе, что не приведет к их пробою, так как откроются защитные диоды 10 или 11 и напряжение на вентилях не превысит напряжения питания.
Технико-экономический эффект полезной модели заключается в том, что при небольших переключениях элементов известного устройства и добавлении в его схему всего двух диодов повышена надежность работы устройства во всех режимах.