ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использована для питания электротехнического оборудования регулируемым переменным и постоянным напряжением.
Известен «Регулятор переменного напряжения на управляемых полупроводниковых вентилях» (Авторское свидетельство СССР №684695, МПК Н 02 М 5/00, Н 02 М 1/08, 1977), содержащий блок управления и коммутатор, управляющие входы которого подключены к выходам блока управления.
Недостатком этого регулятора является его сложность из-за реализации блока управления на сложных, гальванически изолированных схемах синхронизации коммутатора входным напряжением сети.
Наиболее близким по технической сущности является преобразователь напряжения по заявке на полезную модель №2004120104/22 (021882), содержащий блок управления, четыре коммутатора, управляющие входы которых соединены с одними выходами блока управления, и трансформаторы по числу фаз, с двумя первичными обмотками, подключенными первыми разнополярными выводами к одним соответствующим выводам, соответственно, первого и второго коммутаторов, и двумя вторичными обмотками, подключенными первыми разнополярными выводами к одним соответствующим выводам, соответственно, третьего и четвертого коммутаторов. (11 д. 03.08.04)
Недостатками данного преобразователя напряжения являются сложность схемы и низкий коэффициент полезного действия при формировании малого выходного постоянного напряжения из-за, соответственно, большого количества гальванически изолированных между собой входов управления коммутаторов, требующих отдельных гальванически изолированных источников питания, и падения напряжения на парах диодов в коммутаторе, собранном по мостовой схеме выпрямления.
Целью полезной модели является изменение схемы, реализующее упрощение преобразователя напряжения и увеличение коэффициента полезного действия при формировании выходного постоянного напряжения.
Это достигается тем, что в преобразователе напряжения, содержащем блок управления, четыре коммутатора, управляющие входы которых соединены с одними выходами блока управления, и трансформаторы по числу фаз, с двумя первичными
обмотками, подключенными первыми разнополярными выводами к одним соответствующим выводам, соответственно, первого и второго коммутаторов, и двумя вторичными обмотками, подключенными первыми разнополярными выводами к одним соответствующим выводам, соответственно, третьего и четвертого коммутаторов, вторые разнополярные выводы первичных обмоток каждого трансформатора соединены между собой и с соответствующим входом преобразователя напряжения, вторые разнополярные выводы вторичных обмоток каждого трансформатора соединены между собой и с соответствующим выходом преобразователя напряжения, другие выводы каждого коммутатора соединены между собой и с соответствующими другими выходами блока управления.
Также это достигается тем, что в преобразователе напряжения третий и четвертый коммутаторы выполнены на однонаправленно включенных диодах, при этом общие другие выводы этих коммутаторов соединены между собой и одним выходом преобразователя напряжения, а общие другие выводы вторичных обмоток трансформаторов также соединены между собой и другим выходом преобразователя напряжения.
Предлагаемой схемой достигается упрощение преобразователя напряжения и увеличение коэффициента полезного действия при формировании выходного постоянного напряжения. Объединение других силовых выводов каждого коммутатора, относительно которых подаются управляющие сигналы, уменьшает количество гальванически изолированных друг от друга управляющих входов, а соединение третьего и четвертого коммутаторов, выполненных на диодах, образует схемы двухполупериодного выпрямления напряжения со средней точкой, включенные параллельно и характеризующиеся меньшим падением напряжения на диодах.
На Фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя напряжения с переменным выходным напряжением для случая, когда число фаз входного и выходного напряжений равно трем.
На Фиг.2 представлена функциональная схема преобразователя напряжения с постоянным выходным напряжением для случая, когда число фаз входного напряжения равно трем.
Преобразователь напряжения содержит, в случае трехфазного входного и выходного напряжений (фиг.1), блок управления 1, четыре коммутатора 2, управляющие входы которых соединены с одними выходами блока управления 1, и трансформаторы 3, 4, 5 по числу фаз, с двумя первичными обмотками, подключенными первыми разнополярными
выводами к одним соответствующим выводам, соответственно, первого и второго коммутаторов 2, и двумя вторичными обмотками, подключенными первыми разнополярными выводами к одним соответствующим выводам, соответственно, третьего и четвертого коммутаторов 2, отличающийся тем, что вторые разнополярные выводы первичных обмоток каждого трансформатора 3, 4, 5 соединены между собой и с соответствующим входом преобразователя напряжения, вторые разнополярные выводы вторичных обмоток каждого трансформатора 3, 4, 5 соединены между собой и с соответствующим выходом преобразователя напряжения, другие выводы каждого коммутатора 2 соединены между собой и с соответствующими другими выходами блока управления 1.
Коммутаторы 2 могут быть выполнены, например, на однонаправленных, полностью управляемых ключах 6 в количестве, равном числу фаз коммутируемого напряжения, с параллельно соединенными в обратном направлении диодами 7 и однонаправленно включенных между соответствующими входами и выходами коммутатора 2.
Преобразователь напряжения работает следующим образом.
В исходном положении ключи 6 коммутаторов 2 закрыты и исключают протекание тока через коммутаторы 2 и первичные обмотки трансформаторов 3, 4, 5. При выдаче блоком управления 1 управляющих сигналов первый и второй коммутаторы 2 по очереди обеспечивают подачу входного переменного трехфазного напряжения на первичные обмотки трансформаторов 3, 4, 5, при этом на вторичных обмотках трансформаторов 3, 4, 5 формируются переменные напряжения повышенной частоты. Третий и четвертый коммутаторы 2 в той же очередности обеспечивают подачу напряжений со вторичных обмоток трансформаторов 3, 4, 5 на выходы преобразователя напряжения, в результате чего на них формируется трехфазное, переменное, гальванически изолированное напряжение, номинальное значение которого определяется коэффициентом трансформации трансформаторов 3, 4, 5. Регулирование величины выходного переменного напряжения преобразователя напряжения обеспечивается, например, сдвигом по фазе переключении третьего и четвертого коммутаторов 2 по отношению к первому и второму коммутатору 2.
Преобразователь напряжения, приведенный на фиг.2, основан на схемном решении фиг.1, при этом третий и четвертый коммутаторы 2 выполнены на однонаправленно включенных диодах 7, при этом общие другие выводы этих коммутаторов 2 соединены между собой и одним выходом преобразователя напряжения,
а общие другие выводы вторичных обмоток трансформаторов 3, 6, 5 также соединены между собой и другим выходом преобразователя напряжения.
Отличие в работе состоит в том, что третий и четвертый коммутаторы 2, выполненные на диодах 7, осуществляют выпрямление переменных напряжений повышенной частоты вторичных обмоток трансформаторов 3, 4, 5 и выдают постоянное напряжение на выход преобразователя напряжения. При этом прохождение выходного тока поочередно только через один соответствующий диод 7 этих коммутаторов 2 увеличивает коэффициент полезного действия преобразователя напряжения. Регулирование величины постоянного напряжения обеспечивается блоком управления 1, например, путем широтно-импульсной модуляции открытого состояния первого и второго коммутаторов 2.
Упрощение преобразователя напряжения и увеличение коэффициента полезного действия при формировании выходного постоянного напряжения позволит повысить его надежность и уменьшить потери энергии.