SU983947A1

SU983947A1 - Dc voltage converter

Info

Publication number: SU983947A1
Application number: SU813317507A
Authority: SU
Inventors: Александр Евгеньевич Кузнецов; Мстислав Аркадьевич Сиверс; Сергей Викторович Томашевич; Марк Аркадьевич Уткин
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority date: 1981-07-15
Filing date: 1981-07-15
Publication date: 1982-12-23

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в преобразователях постоянного напряжения в переменное, во вторичных источниках питания, в технологических электроустановках, в • усилителях электрических сигналов.The invention relates to electrical engineering and can be used, for example, in DC-AC converters, in secondary power sources, in technological electrical installations, in electric signal amplifiers.

Известны преобразователи, в которых для увеличения их мощности используется параллельное соединение ключевых элементов, в частности тиристоров или транзисторов. Для выравнивания токов ключевых элементов включаются резисторы £1].Converters are known in which a parallel connection of key elements, in particular thyristors or transistors, is used to increase their power. To equalize the currents of the key elements, resistors £ 1] are switched on.

Недостатком этих устройств является снижение КПД из-за потребления мощности резисторами, выравнивающими токи ключевых элементов.The disadvantage of these devices is a decrease in efficiency due to power consumption by resistors that align the currents of key elements.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь, в котором выравнивание токов обеспечивается двухобмоточными трансформаторами без затрат полезной мощности.· Устройство содержит N ключевых элементов, управляющие электроды которых соединены между собой, а второй электрод каждого из ключевых элементов подключен к началу первич|Ной обмотки одного из N двухобмоточных трансформаторов, начала вторич2 _ных обмоток которых соединены между · собой, при этом соединены между собой третьи электроды, а также конец с вторичной обмотки соответственно первого, второго,.. . N-го двухобмоточного трансформатора с концом первичной обмотки второго,<,..,Ν-го, первого двухобмоточного трансформа10 ^т°Р^а С²]«Closest to the invention is a converter in which current equalization is provided by double-winding transformers without the need for useful power. The device contains N key elements, the control electrodes of which are interconnected, and the second electrode of each of the key elements is connected to the beginning of the primary winding of one of N double-winding transformers, the beginning of the secondary windings of which are connected to each other, while the third electrodes are connected to each other, as well as the end from the secondary winding, respectively -retarded first, second, ... N-th double-winding transformer with the end of the primary winding of the second, <, .., Ν-th, first double-winding transform ¹⁰ ^t ° P ^a C ² ] "

Недостатком известного устройства является низкая надежность, обусловленная выходом из строя всего преобразователя при отказе в работе одного из ключевых элементов. Это 15 объясняется тем, что если сгорел · один из ключевых элементов, то обрывается одна из обмоток трансформатора и соответственно последователь__п нос каждым из оставшихся ключевых ²⁰ элементов действует большая индуктивность (индуктивность холостого хода трансформатора), ограничивающая ток, из-за чего мощность преобразователя снижается практически до нуля. 25 Целью изобретения является повышение надежности за счет сохранения работоспособности при выходе из строя одного из ключевых элементов.A disadvantage of the known device is the low reliability due to the failure of the entire Converter in case of failure of one of the key elements. This is 15 because if burned · a key element, it breaks one of the windings of the transformer and accordingly posledovatel_ _claim nose each of the remaining key ²⁰ elements acts large inductance (inductance-load transformer stroke), limiting current, due to which the transmitter power reduced to almost zero. 25 The aim of the invention is to increase reliability by maintaining efficiency in the event of failure of one of the key elements.

Поставленная цель достигается 30 тем, что в преобразователе, содер жащем N ключевых элементов, управляющие электрода которых соединены между собой и подключены к задающему генератору, одни из силовых электродов подключены к началу первичных обмоток соответствующих двухоб- 5 моточных трансформаторов, начала вторичных обмоток каждого из которых соединены между собой и подключены через последовательно соединенные, входные и выходные выводы к другим Ю силовым электродам ключевых элементов, при этом соединены между собой соответственно конец вторичной обмотки первого, второго,..., N-ro двухобмоточного трансформатора с концом первичной обмотки второго,..., N-ro, первого двухобмоточного трансформатора , между концами вторичной и первичной обмотки каждого из двухобмоточных. трансформаторов включен _пдиод в прямом направлении.This goal is achieved 30 by the fact that in the transducer containing N key elements, the control electrodes of which are interconnected and connected to the master oscillator, one of the power electrodes is connected to the beginning of the primary windings of the corresponding double-winding transformers, the beginning of the secondary windings of each of which interconnected and connected through series-connected input and output terminals to other power electrodes of key elements, while interconnected respectively q secondary winding of the first, second, ..., N-ro two winding transformer with a primary winding second end, ..., N-ro, the first two-winding transformer between the ends of the secondary and primary windings of each of the two-winding. _n transformers included a diode in the forward direction.

На чертеже представлена схема устройства.The drawing shows a diagram of the device.

Устройство содержит N ключевых элементов 1.1, 1.2, 1.3,...1.N (первая цифра означает элемент, а вторая его порядковый номер). При этом в качестве примера ключевые элементы выполнены на транзисторах. Управ ляющие электроды соединены между собой и подключены к задающему гене- 30 ратору 2.The device contains N key elements 1.1, 1.2, 1.3, ... 1.N (the first digit means the element, and the second its serial number). In this case, as an example, the key elements are made on transistors. The control electrodes are interconnected and connected to the master oscillator 2.

Одни из силовых электродов каждого из ключевых элементов подсоединены к началам первичных обмоток (3,1, 3.2,...,3.N) соответствую- 35 щих двухобмоточных трансформаторовOne of the power electrodes of each of the key elements is connected to the beginnings of the primary windings (3.1, 3.2, ..., 3.N) of the corresponding double-winding transformers

4.1, 4.2,...,4.N. Начала вторичных обмоток 5.1, 5.2, 5.3,...,.5.N двухобмоточных трансформаторов -4.1, 4.2, 4.3,...,4. соединены между собой и до через источник 6 питания и нагрузку 7 подключены к соединенным вместе вторым силовым электродам (в частности коллекторам транзисторов) 1.1,4.1, 4.2, ..., 4.N. The beginning of the secondary windings 5.1, 5.2, 5.3, ..., 5.N double-winding transformers -4.1, 4.2, 4.3, ..., 4. interconnected and up to the power supply 6 and the load 7 are connected to the second power electrodes connected together (in particular transistor collectors) 1.1,

1.2, 1.3,...,1.N. Конец обмотки 5.1 соединен с концом обмотки 3.2, конец обмотки 5.2 соединен с концом обмотки 3;3 и т.д., а конец обмотки1.2, 1.3, ..., 1.N. The end of winding 5.1 is connected to the end of winding 3.2, the end of winding 5.2 is connected to the end of winding 3; 3, etc., and the end of the winding

5.N соединен с концом обмотки 3.1.5.N is connected to the end of the winding 3.1.

Между концами обмоток 5.1 и' 3.1,5.2 и 3.2 и 5.N и 3.N включены соответствующие диоды 8.1,...,8.N в прямом направлении.Between the ends of the windings 5.1 and '3.1,5.2 and 3.2 and 5.N and 3.N, the corresponding diodes 8.1, ..., 8.N are turned on in the forward direction.

В.нормальном режиме преобразователя диода 8.1 - 8.N в работе не участвуют, поскольку напряжения, возникающие на обмотках трансформаторов 4.1 - 4.Ν из-за различия токов клю чевых элементов малы и не превышают порога включения диода,. Поясним, почему малы напряжения на обмотках трансформаторов 4.1 - 4.Ν . Если токи ключевых элементов одинаковы, то из-за того, что они протекают по первичной й вторичной обмотке каждого трансформатора в противо- 65 положмых направлениях, их магнитные потоки взаимно компенсируются и напряжения на обмотках равны нулю, т,е. последовательно с каждым ключевым элементом 1.1 - 1.Ν действует нулевая индуктивность. Как только токи начинают различаться, сразу возникает разностный магнитный поток, который приводит к тому, что последовательно с ключевым элементом, ток которого больше, действует положительное сопротивление индуктивности, а У которого ток меньше - отрицательное сопротивление индуктивности. Это сразу же выравнивает токи ключевых элементов, не позволяя.возрастать их различию. Таким образом, при наличии токов через ключевые элементы 1.1 1.Ν на обмотках трансформаторов 4.1 -In the normal mode of the converter of the diode 8.1 - 8.N, they do not participate in the operation, since the voltages arising on the windings of the transformers 4.1 - 4.Ν due to the difference in the currents of the key elements are small and do not exceed the threshold for switching on the diode. Let us explain why the voltage on the transformer windings 4.1 - 4.Ν is low. If the currents of the key elements are the same, then due to the fact that they flow along the primary and secondary windings of each transformer in opposite directions, their magnetic fluxes are mutually compensated and the voltage across the windings is zero, i.e., sequentially with each key element 1.1 - 1.Ν zero inductance acts. As soon as the currents begin to differ, a differential magnetic flux immediately arises, which leads to the fact that in series with the key element, the current of which is greater, the positive resistance of the inductance acts, and whose current is less, the negative resistance of the inductance. This immediately equalizes the currents of key elements, not allowing them to increase their difference. Thus, in the presence of currents through the key elements 1.1 1.Ν on the transformer windings 4.1 -

4.Ν всегда присутствуют незначительные напряжения.4.Ν minor stresses are always present.

Если один из ключевых элементов например 1.1, вышел из строя (сгорел, т.е. имеет место разрыв), то ток по обмотке 3.1 и 5.Ν стает равным нулю и последовательно с ключевыми элементами 1.2 - 1.Ν действует индуктивность, равная индуктивности холостого хода трансформатора. На обмотке 5.1 возникает большое напряжение, которое приводит к открыванию диода 8.1. Этот диод закорачивает концы обмоток 3.1 и 5.1, как бы отключая трансформатор 4.1, и ток ключевого элемента 1.2 протекает через обмотку 3.2, диод 8.1, обмотку 5.Ν. Тем самым восстанавливается ток через обмотку 5.Ν, соответственно уменьшается индуктивность, последовательно действующая с ключевыми элементами 1.2 - 1.Ν, и преобразователь продолжает свою работу как и в нормальном, режиме, только один из ключевых элементов в работе не участвует.If one of the key elements, for example 1.1, fails (burns out, i.e. there is a gap), then the current through the winding 3.1 and 5.Ν becomes equal to zero and inductance equal to the inductance acts in series with the key elements 1.2 - 1.Ν idle transformer. A large voltage appears on the winding 5.1, which leads to the opening of the 8.1 diode. This diode shorts the ends of the windings 3.1 and 5.1, as if turning off the transformer 4.1, and the current of the key element 1.2 flows through the winding 3.2, diode 8.1, winding 5.Ν. This restores the current through the winding 5.Ν, accordingly, the inductance acting sequentially with the key elements 1.2 - 1.Ν decreases, and the converter continues its work as in normal mode, only one of the key elements is not involved in the work.

Таким образом, выход из строя одного из ключевых элементов не приводит к выходу из строя всего преобразователя, что повышает надежность всего устройства.Thus, the failure of one of the key elements does not lead to the failure of the entire converter, which increases the reliability of the entire device.

Claims

1. Moin B.C. and others. Stabilized transistor converters. M., Energie, 1972, p. 438.

2. The US patent 3,467,851 cl. 321-27, 1967.