RU2001506C1

RU2001506C1 - Voltage converter

Info

Publication number: RU2001506C1
Authority: RU
Inventors: Николай Георгиевич Шубкин
Original assignee: Шубнин Николаи Георгиевич
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1993-10-15

Abstract

Использование: в электротехнике, в устройствах вторичного электропитани а также в устройствах дуговой сварки. Преобразователь напр жени содержит источник посто нного напр жени два линейных дроссел , тиристор, блок управлени дозирующий конденсатор и нагрузку. Введение в него дополнительного насыщающегос дроссел двух диодов, двух элементов обратной св зи согласующего трансформатора, выпр мител конденсатора фильтра и индуктивность фильтра обеспечивает возможность регулировки в широком диапазоне выходной мощности преобразовател напр жени за счет изменени рабочей частоты тиристора 1 зл ф-лы, 1 илUsage: in electrical engineering, in secondary power supply devices and also in arc welding devices. The voltage converter comprises a constant voltage source, two linear throttles, a thyristor, a metering capacitor control unit and a load. The introduction of an additional saturating throttle of two diodes, two feedback elements of the matching transformer, the rectifier of the filter capacitor and the inductance of the filter makes it possible to adjust a wide range of output power of the voltage converter by changing the operating frequency of the thyristor 1 PLN, 1 IL

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в устройствах вторичного электропитани , а также в устройствах дуговой сварки.The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply devices, as well as in arc welding devices.

Известен модул тор, содержащий источник посто нного напр жени магнитный ключ, тиристор, блок управлени тиристором, два диода, дозирующий конденсатор , индуктивность фильтра, конденсатор фильтра и нагрузку.A modulator is known comprising a constant voltage source, a magnetic switch, a thyristor, a thyristor control unit, two diodes, a metering capacitor, a filter inductance, a filter capacitor and a load.

Однако такой модул тор не позвол ет получить на нагрузке либо напр жение, либо ток, многократно превышающие соответственно напр жение источника питани или допустимый ток тиристора.However, such a modulator does not allow the load to receive either voltage or current, many times higher than the voltage of the power supply or the permissible thyristor current, respectively.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению вл етс тиристорный преобразователь напр жени , в котором анод тиристора через первый (входной)дроссель соединен с положительным выводом источника посто нного напр жени , а цепь, состо ща из последовательно соединенных второго дроссел , конденсатора и нагрузки, подключена параллельно тиристоруThe closest technical solution to the present invention is a thyristor voltage converter, in which the thyristor anode is connected through the first (input) inductor to the positive terminal of the constant voltage source, and the circuit consisting of a second interconnector, capacitor and load connected in series is connected parallel to the thyristor

Недостатком данного устройства вл етс отсутствие регулировки выходной мощности, так как частота работы преобразовател посто нна и определ етс резонансной частотой контуров преобразовател .The disadvantage of this device is the lack of adjustment of the output power, since the frequency of operation of the converter is constant and is determined by the resonant frequency of the converter circuits.

Целью изобретени вл етс обеспечение регулировки в широких пределах выходной мощности преобразовател напр жени .It is an object of the invention to provide a wide adjustment of the output power of the voltage converter.

Цель достигаетс тем, что в известном преобразователе напр жени , содержащем источник посто нного напр жени , два линейных дроссел , тиристор, блок управлени , дозирующий конденсатор и нагрузку, согласно изобретению в него дополнительно введены насыщающийс дроссель, два диода, и доа элемента обратной св зи, согласующий трансформатор, выпр митель, конденсатор фильтра и индуктивность фильтра. При этом источник посто нного напр жени положительным выводом подключен через насыщающийс дроссель к аноду первого диода, катод которого соединен с первым выводом первого линейного дроссел , с первым выводом второго линейного дроссел и с первым выводом дозирующего конденсатора, а второй вывод дозирующего конденсатора через первичную обмотку согласующего трансформатора подключен к первому входному выводу первого элемента обратной св зи, к аноду второго диода, к первому выходному выводу блока управлени и к катоду тиристора. Управл ющий электрод тиристора соединен со вторым выходным выводом блпкз управлени , а его а.нод - со вторым выводом второго линейного дроссел . Катод второго диода соединен со вторым выводом первого линейного дроссел . Второй входной выводThe object is achieved by the fact that in the known voltage converter comprising a constant voltage source, two linear throttles, a thyristor, a control unit, a metering capacitor and a load, according to the invention, a saturable inductor, two diodes, and a feedback element are additionally introduced into it , matching transformer, rectifier, filter capacitor and filter inductance. In this case, the constant voltage source is connected via a saturable inductor to the anode of the first diode, the cathode of which is connected to the first output of the first linear interconnector, to the first output of the second linear interconnector and to the first output of the metering capacitor, and the second output of the metering capacitor through the primary winding a transformer is connected to the first input terminal of the first feedback element, to the anode of the second diode, to the first output terminal of the control unit and to the cathode of the thyristor. The thyristor control electrode is connected to the second output terminal of the control unit, and its anode is connected to the second terminal of the second linear drossel. The cathode of the second diode is connected to the second terminal of the first linear drossel. Second input pin

первого элемента обратной св зи соединен с отрицательным выводом источника посто нного напр жени . Вторична обмотка согласующего трансформатора, гальванически разв занна с первичной обмоткой, подключена параллельно входным выводам выпр мител . Параллельно выходным выводам выпр мител подключены конденсатор фильтра, входные выводы второго элемента обратной св зи и цепь, состо ща the first feedback element is connected to a negative terminal of a constant voltage source. The secondary winding of the matching transformer is galvanically isolated from the primary winding and is connected in parallel with the input terminals of the rectifier. A filter capacitor is connected in parallel with the output terminals of the rectifier, the input terminals of the second feedback element, and a circuit consisting of

5 из последовательно соединенных индуктивности фильтра и нагрузки. Два выходных вывода каждого элемента обратной св зи соединены соответственно с входными выводами блока управлени ,5 of series-connected filter inductance and load. The two output terminals of each feedback element are connected respectively to the input terminals of the control unit,

0 На чертеже приведена схема предлагаемого преобразовател напр жени .0 The drawing shows a diagram of the proposed voltage converter.

Преобразователь напр жени содержит источник посто нного напр жени 1, насыщающийс дроссель 2, диоды 3, 4, ли5 нейные дроссели 5. 6, тиристор 7. блок управлени 8, дозирующий конденсатор 9, согласующий трансформатор 10, выпр митель 11, конденсатор фильтра 12, индуктивность фильтра 13, нагрузку 14. элементыThe voltage converter contains a constant voltage source 1, a saturable inductor 2, diodes 3, 4, 5 inductors 5. 6, a thyristor 7. control unit 8, a metering capacitor 9, a matching transformer 10, a rectifier 11, a filter capacitor 12, filter inductance 13, load 14. elements

0 обратной св зи 15, 16. Источник посто нного напр жени 1 положительным выводом подключен через насыщающийс дроссель 2 к аноду диода 3, катодом соединенного через линейный дроссель 5 с катодом диода0 feedback 15, 16. The constant voltage source 1 is connected via a saturable inductor 2 to the anode of the diode 3 through a saturable inductor 2, connected to the cathode of the diode 5 via a linear inductor 5

5 4, через линейный дроссель 6 с анодом тиристора 7 и с первым выводом дозирующего конденсатора 9. Второй вывод дозирующего конденсатора 9 через первичную обмотку согласующего трансформатора 10 подклю0 чен к первому входному выводу элемента обратной св зи 15. к аноду диода 4, к первому выходному выводу блока управлени 8 и к катоду тиристора 7, управл ющий электрод которого соединен со вторым выходным5 4, through a linear inductor 6 with the anode of the thyristor 7 and with the first output of the metering capacitor 9. The second output of the metering capacitor 9 through the primary winding of the matching transformer 10 is connected to the first input terminal of the feedback element 15. to the anode of the diode 4, to the first output the output of the control unit 8 and to the cathode of the thyristor 7, the control electrode of which is connected to the second output

5 выводом блока управлени 8. Отрицательным выводом источник посто нного напр жени 1 подключен к второму входному выводу элемента обратной св зи 15. Параллельно вторичной обмотке согласующего5 by the output of the control unit 8. With a negative output, the constant voltage source 1 is connected to the second input terminal of the feedback element 15. Parallel to the secondary winding of the matching

0 трансформатора 10 подключены входные выводы выпр мител 11, а параллельно выходным выводам выпр мител 11 - конденсатор фильтра 12, входные выводы элемента обратной св зи 16 и цепь, состо ща из0 of the transformer 10, the input terminals of the rectifier 11 are connected, and in parallel with the output terminals of the rectifier 11 is the filter capacitor 12, the input terminals of the feedback element 16 and a circuit consisting of

55

последовательно соединенных индуктивности фильтра 13 и нагрузки 14 Два выходных вывода элементов обратной св зи 15, 16, изображенных на схеме в виде четырехполюсников , соединены соответственно с входными выводами блока управлени 8.in series with the inductances of the filter 13 and the load 14 The two output terminals of the feedback elements 15, 16 shown in the diagram as four-terminal devices are connected respectively to the input terminals of the control unit 8.

Первична и вторична обмотки согласующего трансформатора 10 гальванически разв заны.The primary and secondary windings of the matching transformer 10 are galvanically isolated.

Преобразователь напр жени работает следующим образомThe voltage Converter operates as follows

При включении питани источника посто нного напр жени 1 и блока управлени 8 практически все напр жение источника 1 прикладываетс к ненасыщенному дросселю 2, так как его индуктивность велика. После насыщени сердечника дроссел 2 его индуктивность скачком уменьшаетс на несколько пор дков и конденсаторыWhen the power supply of the constant voltage source 1 and the control unit 8 is turned on, almost the entire voltage of the source 1 is applied to the unsaturated inductor 2, since its inductance is high. After saturation of the core of Drossel 2, its inductance abruptly decreases by several orders of magnitude and capacitors

9и 12 зар жаютс от источника 1. Поскольку емкость конденсатора 9 меньше приведенной к первичной обмотке трансформатора9 and 12 are charged from source 1. Since the capacitance of capacitor 9 is less than that reduced to the primary winding of the transformer

10емкости конденсатора 12. то конденсатор 9 зар жаетс до напр жени , которое больше напр жени источника 1 и имеет пр мую пол рность, показанную на схеме. В результате после запирани диодов выпр мител 11 и диода 3 к последнему будет приложено обратное напр жение, равное разности напр жений конденсатора 9 и источника 1.10 of the capacitor 12. The capacitor 9 is charged to a voltage that is greater than the voltage of the source 1 and has a direct polarity shown in the diagram. As a result, after locking the diodes rectifier 11 and diode 3, the reverse voltage equal to the voltage difference between the capacitor 9 and the source 1 will be applied to the latter.

После некоторой регулируемой паузы блок управлени 8 открывает тиристор 7. Конденсатор 9 по цепи дроссель 6, тиристор 7, трансформатор 10, конденсатор 9 передает часть энергии конденсатору 12 и мен ет пол рность на обратную. Затем конденсатор 9 по цепи трансформатор 10, диод 4, дроссель 5, конденсатор 9 еще раз передает часть энергии конденсатору 12 и одновременно формирует обратное запирающее напр жение на тиристоре 7. Пока сердечник магнитного ключа 2 ненасыщен, по его обмотке протекает маленький ток, не оказыва- ющий вли ни на процессы: разр д конденсатора 9 через тиристор 7 и трансформатор 10 и разр д конденсатора 9 через диод 4 и трансформатор 10 (запирание тиристора 7). После запирани тиристора 7 пол рность напр жени на конденсаторе 9 вновь становитс пр мой и соответствует пол рности, показанной на схеме. В этотAfter a certain adjustable pause, the control unit 8 opens the thyristor 7. The capacitor 9 through the circuit inductor 6, thyristor 7, transformer 10, capacitor 9 transfers part of the energy to capacitor 12 and reverses the polarity. Then the capacitor 9 through the circuit transformer 10, diode 4, inductor 5, the capacitor 9 once again transfers part of the energy to the capacitor 12 and at the same time generates a reverse blocking voltage on the thyristor 7. As long as the core of the magnetic key 2 is not saturated, a small current flows through its winding without exerting - influencing the processes: the discharge of the capacitor 9 through the thyristor 7 and the transformer 10 and the discharge of the capacitor 9 through the diode 4 and the transformer 10 (locking of the thyristor 7). After locking the thyristor 7, the voltage polarity on the capacitor 9 again becomes direct and corresponds to the polarity shown in the diagram. In that

момент насыщаетс сердечник, дроссглч 2, от источника 1 происходит доззр дка конденсаторов 9 и 12 Напр жение юнденгато- ра 9 вновь становитс больше напр жени 5 источника 1, диод 3 запираетс и схема вновь переходит в режим ожидани следующего запускающего импульса. При-разомкнутой цепи нагрузки 14 описанные вькио процессы повтор ютс до тех пор, пока нз0 пр жение на конденсаторе 12 не достигнет некоторого первого порогового значени . После превышени этого порогового напр жени второй элемент обратной св зи 16 блокирует запускающие импульсы блока уп5 равлени 8. При уменьшении напр жени на конденсаторе 12 до некоторого второго порогового значени , которое меньше первого порогового значени , элемент 16 разблокирует запускающие импульсы блокаthe core saturates, throttle 2, the capacitors 9 and 12 are recharged from the source 1. The voltage of the undetector 9 again becomes higher than the voltage 5 of the source 1, the diode 3 is locked and the circuit switches back to standby mode for the next starting pulse. When the load circuit 14 is open, the processes described above are repeated until the voltage across capacitor 12 reaches a certain first threshold value. After exceeding this threshold voltage, the second feedback element 16 blocks the triggering pulses of the control unit 8. When the voltage across the capacitor 12 decreases to a certain second threshold value that is less than the first threshold value, the element 16 unlocks the triggering pulses of the block

0 управлени 8 и на тиристор 7 вновь начинают поступать запускающие импульсы. В качестве элемента обратной св зи 16 может служить оптоэлектронна пара или реле, которые обеспечивают гальваническую раз5 между обмотками трансформатора 10. Элемент обратной св зи 15 формирует импульсы напр жени , пропорциональные по амплитуде току, возникающему при зар де конденсаторов 9 и 12 от источника 1. Поэто0 му в качестве элемента 15, показанного на схеме в. виде четырехполюсника, может использоватьс шунт или трансформатор тока . Элемент обратной св зи 15 позвол ет осуществить м гкий запуск преобразовате5 л и обеспечивает допустимые режимы работы тиристора 7, так как с увеличением амплитуды тока частота включений тиристора 7 уменьшаетс . Регулировка выходной мощности преобразовател 0 of control 8, and triggering pulses again begin to flow to thyristor 7. The feedback element 16 may be an optoelectronic pair or relay that provides galvanic separation 5 between the windings of the transformer 10. Feedback element 15 generates voltage pulses proportional to the amplitude of the current arising from the charging of capacitors 9 and 12 from source 1. Therefore, as element 15 shown in diagram c. as a four-terminal, a shunt or current transformer may be used. Feedback element 15 allows the soft start of the converter 5 and provides acceptable operating modes for thyristor 7, since with an increase in the amplitude of the current the switching frequency of thyristor 7 decreases. Converter output power adjustment

0 напр жени в широком диапазоне осуществл етс изменением регулируемой пзуэы между запускающими импульсами блока управлени 8.A wide range of voltages is achieved by changing the adjustable voltage between the triggering pulses of the control unit 8.

5 (56) Авторское свидетельство СССР № 1295509, кл. Н 03 К 3/53. 19875 (56) Copyright certificate of the USSR No. 1295509, cl. H 03 K 3/53. 1987

Claims

The claims

VOLTAGE CONVERTER, CONTAINING constant voltage source, two line throttle, thyristor, control unit, metering capacitor and load, characterized in that it is additionally introduced a saturated inductor, two diodes, two feedback elements, a matching transformer, rectifier, filter capacitor and filter inductance, while the constant voltage source is positive

A 5Q output is connected through a saturable inductor to the anode of the first diode, the cathode of which is connected through the first linear inductor to the cathode of the second diode through the second inductance - to the thyristor anode 55 and to the first output of the metering capacitor, the second output of which is connected to the paired input through the primary winding of the matching transformer the output of the first element i of the PTVT connection, to the anode of the second diode, with the output of the control unit and to the thyristor cathode, the thyristor control electrode is connected to the second output A output of the control unit, a source of DC voltage connected to the negative terminal of the second input terminal of the first feedback element, parallel to the secondary winding of the matching transformer, isolator galvanically bound to the primary winding,

the input terminals of the rectifier are connected, and the capacitor is connected in parallel to the output terminals of the rectifier

filter, input terminals of the second feedback element and a circuit consisting of series-connected filter inductances and loads, two output terminals of each feedback element

connected respectively to the input terminals of the control unit.

/ J