SU748733A1 - Voltage multiplier - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ(54) DEVICE FOR MULTIPLICATION OF VOLTAGE

1one

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, в частности, к вьтр мител м с умножением напр жени .The invention relates to a converter technique, in particular, to voltage multipliers.

Известен однофазный однополупериодичный выпр митель с умножением напр жени .A single-phase, half-wave rectifier with voltage multiplication is known.

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно имеет малую жесткость внешнейхарактеристики и, кроме того, при двухполупериодном выпр млении с питанием от двух вторичных обмоток трансформато эа требуетс  двукратное повторение; многих элементов.A disadvantage of the known device is that it has a low external stiffness and, moreover, with full-wave rectification with power from two secondary windings of transformer, two times is required; many items.

Известен также однофазный однополупериодный выпр митель с ум о- жёнием напр жени , содержащий подключенный к выводам дл  источника переменного напр жени  мост, два плеча которого образованы вентил ми, два других конденсаторами, а диагойаль посто нного тока св зана с цепЪю , состо щей из дополнительного вентил  и выводов дл  подк.лючени  нагрузки. Дл  утроени  напр жени  иповышени  жесткости внешней характер ,истики кон;дёнсаторы включены в противолежащие плечи моста, а параллельно выводам дл  подключени A single-phase, half-wave rectifier with a voltage-controlled voltage is also known, containing a bridge connected to the terminals for an alternating voltage source, the two arms of which are formed by valves, the other two by capacitors, and the DC link connected to an additional voltage circuit. valve and outlets for connecting the load. To triple the stress and increase the stiffness of the external character, isthans con; the tensors are included in the opposite shoulders of the bridge, and parallel to the terminals for connection

нагрузки подсоединен вспомогательный конденсатор.load connected auxiliary capacitor.

Недостаток этого устройства состоит в том, что при пцтании от двух 5 источниковили при двухполупериодном выпр млении с питанием от двух вторичных обмоток-трансформатора требуетс  двукратйое повторение всех элементов за исключением конденсато1С ра, подсоединенного параллельно нагрузке.The disadvantage of this device is that when ptstanii from two 5 sources or when full-wave rectification with power from the two secondary windings of the transformer requires double repetition of all elements except for the condenser connected in parallel to the load.

Цель изобретени  - упрощение устройства и улучшени  внешней характеристики выходного напр жени The purpose of the invention is to simplify the device and improve the external characteristics of the output voltage.

5 при питании от двух источников переменйого напр жени .5 when powered from two sources of alternating voltage.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  умножени  напр жени , содержащем вып з мительныйThis goal is achieved by the fact that in a device for multiplying a voltage containing a swelling

20 мост, в двух противоположных пле- чах которого включены конденсаторы, в двух других - вентйли, а диагональ посто нного тока образована цепью/ . состо щей из вспомогательного вентй25 л  и дополнительного конденсатора, шунтирующего выходные выводы, последовательно с каждым из конденсаг торов моста включен дополнительный вентиль, причем обща  точка соедине30 этого конденсатора с вентилем20 bridge, in two opposite shoulders of which capacitors are connected, in the other two - ventili, and the diagonal of direct current is formed by the circuit /. consisting of an auxiliary vent l and an additional condenser shunting the output pins, an additional valve is connected in series with each of the bridge condensers, and the common point of this condenser is connected to the valve

смежного с ним плеча и обща  точка соединени  дополнительного вентил  с вентилем /ipyroro плеча образуют выводы дл  подключени  соответствующего источника переменного напр жени  .the adjacent shoulder and the common connection point of the additional valve with the shoulder valve / ipyroro form the leads for the connection of an appropriate source of alternating voltage.

На чертеже изображена принципиальна  схема предлагаемого устройства .The drawing shows a schematic diagram of the proposed device.

Устройство подключаетс  к двум источникам переменных напр жений с выводами 1-й 2,4 З.,и 4 соответственно . В частном случае при двухполупериоднЬм выпр млении это могут :быть вторичные обмотки одного трансф6рматора1 . Два1 противолежащих плеча моста образованы конденсаторами 5 и 6, а два других - вентил ми 7 и 8. Диагональ посто нного тока св зана с цепью, состо щей из вспомогательного вентил  -9 и выводов дл  подключени  нагрузки 10, к которым подсоединен вспомогательный конденсатор 11. Дополнительные вентили 12 и 13 подключены последовательно с конденсаторами 5 и б в плечах моста, причем к зажимам дополнительных вентилей подсоединены выводы разных источников питани  1,3 и 2,4 соответственно . Через режимный переключатель 14 можно подсоедин ть дополнительную нагрузку 15, рассчитанную на пониженное (однократное) напр жение . В услови х переменного (выпр мленного ) оперативного voKa дл  релейной защиты и автоматики нагрузкой 10 может быть соленоид отключени  выключател , а нагрузкой всеThe device is connected to two sources of alternating voltages with outputs of the 1st 2.4 H., and 4, respectively. In the particular case of full-wave rectification, it can: be the secondary windings of one transformer1. The two1 opposite arms of the bridge are formed by capacitors 5 and 6, and the other two by valves 7 and 8. The DC diagonal is connected to the circuit consisting of the auxiliary valve -9 and the terminals for connecting the load 10 to which the auxiliary capacitor 11 is connected. Additional gates 12 and 13 are connected in series with capacitors 5 and b in the arms of the bridge, and the terminals of the various gates are connected to the terminals of the additional gates 1.3 and 2.4, respectively. An additional load 15 designed for reduced (single) voltage can be connected through the mode switch 14. Under the conditions of a variable (rectified) operative voKa for relay protection and automatics, the load 10 can be a switch-off solenoid, and the load is all

ййтальньаё реле оперативного тока иoperating current relay and

сигнализаци . Через режимный переключатель 16 можно в одну из питающих / цепей ввести контакт 17 переключающего реле,которое автоматически переводит питание на источник или с внврдами 3 и 4,или с выводами 18 и 1signaling. Via the mode switch 16, it is possible to enter contact 17 of the switching relay into one of the power supply / circuits, which automatically transfers power to the source either with terminals 3 and 4, or with terminals 18 and 1

При питании от двух источников с. выводами 1 и 2, и 3, и 4, когда входные напр жени  равным по величине и . срй па дают по фазе, из-за чего отсутствует разность потенциалов между выводами 1 и 3, а также между выводами 2 и 4, устройство работает следующим образом.When powered from two sources with. pins 1 and 2, and 3, and 4, when the input voltages are equal in magnitude and. Sr pah give the phase, because of what there is no potential difference between pins 1 and 3, as well as between pins 2 and 4, the device operates as follows.

В первый полупериод, когда потенциалы на выводах.1 и 3 положительные , имеют место следующие контурные токи: от вывода 1 череэ вентильIn the first half-period, when the potentials at terminals 1 and 3 are positive, the following loop currents take place: from terminal 1 through the valve

7JI Тко ндёнсатор б к выводу 2; от вывода 3 через конденсатор 5 и вентиль7JI Tko the expert b to conclusion 2; from pin 3 via capacitor 5 and valve

8к выводу 4. Эти контурные токи зар жают конденсаторы 5 и б до напр жений , близких- к t. Если напр жение на конденсаторе 11 меньше амплитуды входного Ujp, то имеют место также8 to pin 4. These loop currents charge the capacitors 5 and b to voltages close to t. If the voltage on the capacitor 11 is less than the amplitude of the input Ujp, then

следующие контурные токи: от вывода 1 через вентили 7 и 9, параллельную пару из нагрузки 10 и конденсатора Ц, вентили 8 и 13 к выводу 2; or вывода 3 через вентили 12,7 и 9, the following loop currents: from pin 1 through valves 7 and 9, parallel to the pair from load 10 and capacitor C, valves 8 and 13 to pin 2; or pin 3 through gates 12.7 and 9,

.748733.748733

параллельную пару из нагрузки 10 у конденсатора 11,вентиль 8 к выводу 4parallel pair from load 10 at condenser 11, valve 8 to conclusion 4

Во второй полупериод, когда потенциалы на вьгеодах 2 и 4 положительные , возникают следующие контурные токи: от вывода 2 через конденса тор б, вентил 9, параллельнуюпару из нагрузки 10 и конденсатора 11, онденсатор 5, вентиль 12 к выводу 1; от ВЕЛвода 4 через вентиль 13, конденсатор 6, вентиль 9, упом нутую параллельную пару, конденсатор 5 к , выводу 3. Этими контурными токами кажды|5 из источников питани  последовательно с кэнденсаторгиии 5 и б зар жает конденсатор 11 до напр жени , близкого к 3Um. Если.из двухг питающих и совпадающих по фазе напр жений одно становитс  меньше, то оно перестаетучаствовать в упом нутой зар дке конденсатора 11.In the second half-period, when the potentials on paths 2 and 4 are positive, the following loop currents arise: from pin 2 through capacitor torus b, valve 9 parallel to the pair from load 10 and capacitor 11, capacitor 5, valve 12 to pin 1; from WELVOD 4 through valve 13, capacitor 6, valve 9, parallel pair, capacitor 5 k, pin 3. These loop currents each | 5 of the power sources in series with capacitor 5 and b charge the capacitor 11 to a voltage close to 3Um. If, due to the two supply and phase matching voltages, one becomes smaller, then it ceases to participate in said capacitor charging 11.

При питании от двух источников с выводами 1 и 2,и 3, и 4,когда входные напр жени  равны по величине и противоположны по фазе, устройство работает следующим образом.When powered from two sources with terminals 1 and 2, and 3, and 4, when the input voltages are equal in magnitude and opposite in phase, the device operates as follows.

В первый полупериод, когда потенциалы на выводах 1 и 4 положительные имеют место следующие контурные токи от вывода 1 через вентиль 7, конденсатор б к выводу 2; от вывода 4 чере вентиль 13, выводы 2 и 1, вентили 7 и 9, параллельную пару.из нагрузки 10 и крнЦЭнсатора 11, конденсатор 5 к выводу 3. Первый контурньай ток подзар жает конденсатор б до напр жени , близкого к Up, а второй зар жает конденсатор 11 в пр мом направлении и создает на конденсаторе 5 обратный зар д. Как только во второй части полупериода напр жение между ;выводами 4 и 3 становитс  меньше обратного напр жени  на конденсаторе 5 то по вл етс  дополнительный контурный ток, разр жающий конденсатор 5 на обмотКу с выводами 4 и 3. Благодар  этому к концу первого полупериода обратный зар д на конденсаторе5 практически исчезает.In the first half-period, when the potentials at terminals 1 and 4 are positive, the following loop currents occur from pin 1 via valve 7, capacitor b to pin 2; from pin 4 through valve 13, pins 2 and 1, valves 7 and 9, parallel to a pair of load 10 and power supply 11, capacitor 5 to output 3. The first circuit current charges the capacitor b to a voltage close to Up, and the second The capacitor 11 is charged in the forward direction and creates a reverse charge on the capacitor 5. As soon as in the second part of the half-period the voltage between; leads 4 and 3 becomes less than the reverse of the voltage on the capacitor 5, an additional loop current discharges the capacitor 5 on the coil with conclusions 4 and 3. Thanks to this to zu first half-cycle reverse charge on kondensatore5 practically disappears.

Во второй полупериод, когда потенциалы на выводах 2 и 3 положительные , по вл ютс  следующие контурные токи:, от вывода 3 через конденсатор 5 и вентиль 8 к выводу 4; от вывода 3 через вентиль 12, выводы 1 и 2, конденсатор б, вентиль 9, параллельную пару из нагрузки 10 и конденсатора 11, вентиль 8 к выводу 4. Во второй прлупериод первый контурный ток зар жает конденсатор 5 в пр мом направлении до напр жени , близкого к . Вторым контурным током два последовательно соединенных источника питани  последовательно с конденсатором б зар жают конденсатор 11 до на пр жени ,близкого к Зи.В третий полупериод , когда положительные потенциалы как и в первом полупериоде,на выводах 1 и 4,возникают следующие контурные токи: от вывода 1 через вентиль 7 и конденсатор 6 к выводу 2; от вывода 4 через вентиль 13, выводы 2 и 1, вентили 7 и 9, параллельную пару из нагрузки 10 и конденсатора 11, конденсатор 5 к выводу 3. 6 третий полупериод контурный ток зар жает конденсатор б до напр жени , близкого к UfT,, а вторым контурным током два последовательно соединенных источника питани  последовательно с, конденсатором 5 зар жают конденсатор 11 до напр жени , близкого к 3 Urn .In the second half-period, when the potentials at terminals 2 and 3 are positive, the following loop currents appear: from terminal 3 through capacitor 5 and valve 8 to terminal 4; from pin 3 through valve 12, pins 1 and 2, capacitor b, valve 9, a parallel pair from load 10 and capacitor 11, valve 8 to pin 4. In the second period, the first loop current charges capacitor 5 in the forward direction to voltage close to. The second circuit current of two series-connected power sources in series with the capacitor b charges the capacitor 11 to a voltage close to Z. In the third half-period, when the positive potentials as in the first half-period, the following loop currents occur at terminals 1 and 4: pin 1 through the valve 7 and the capacitor 6 to the output 2; from pin 4 through valve 13, pins 2 and 1, valves 7 and 9 parallel to the pair from load 10 and capacitor 11, capacitor 5 to pin 3. 6 the third half-period loop current charges capacitor b to a voltage close to UfT, and with a second loop current, two series-connected power sources in series with, the capacitor 5 charges the capacitor 11 to a voltage close to 3 Urn.

Таким образом, когда входные напр жени  равны по величине и противоположны по фазе, то предлагаемое устройство в установившемс  режиме по сравнению с известными устройствами имеет меньшую пульсацию выходного напр жени , поскольку подзар д конденсатора 11 происходит не один, а два раза в период, а также большую жёсткость внешней характеристики , потому что подзар д конденсатора 11 производитс  не двум  ранее подзар женными конденсаторами и одним источником, а двум  источниками и одним конденсатором.Thus, when the input voltages are equal in magnitude and opposite in phase, the proposed device in a steady state compared to the known devices has a lower output voltage ripple, since the recharge of the capacitor 11 occurs not once, but twice in the period, and greater external stiffness, because the charging of capacitor 11 is not done by two previously charged capacitors and one source, but by two sources and one capacitor.

При питании от одного источника, например с выводами 3 и 4, когда равно нулю входное напр жение второго источника с выводами 1 и 2, устройство работает следующим образом-. В первый полупериод, когда на выводе 3 положительный потенциал,имеют место следующие контурные токи: от вывода 3 через конденсатор 5 и вентиль 8 к выводу 4; от вывода 3 через вентили 12, 7 и 9, параллельнуюпару из нагрузки 10 и конденсатора II, вентиль 8 к выводу 4. Первый контурный ток зар жает конденсатор 5 в пр мом направлении до напр жени , близкого к , а второй возникает только в том случае, если напр жение на конденсаторе 11 меньше амплитуды напр жени  источника с выводами 3 и 4. Во второй полупериод, когда на выводе 4 положительный потенциал, возникает контурный ток от вьгвода 4, через вентиль 13,параллельную пару и конденсатора 6 и последовательной ветви из выводов 2 и 1, вентил  7, через вентиль 9, параллельную пару из нагрузки 10 и конденсатора 11, через конденсатор 5 к выводу 3. Контурный ток во втором полупериоде зар жает конденсатор б в обратном направлении, однако до весьма малого напр жени , причем конденсатор тут же разр жаетс  через активное сопротивление обмотки с выводами 2 и 1, а также от последовательно соединенных источника (с выводами 4 и 3) и конденсатора 5 зар жает конденсатор 11 до напр жени , близкого к 20,,When powered from one source, for example, with pins 3 and 4, when the input voltage of the second source is equal to zero with pins 1 and 2, the device operates as follows. In the first half-period, when there is a positive potential at pin 3, the following loop currents occur: from pin 3 via capacitor 5 and valve 8 to pin 4; from pin 3 via valves 12, 7 and 9 parallel to the vapor from load 10 and capacitor II, valve 8 to pin 4. The first loop current charges the capacitor 5 in the forward direction to a voltage close to, and the second arises only in that case if the voltage on the capacitor 11 is less than the amplitude of the source voltage with pins 3 and 4. In the second half-period, when there is a positive potential on pin 4, a loop current from the input 4 appears through the gate 13 parallel to the pair and the capacitor 6 and the serial branch from the pins 2 and 1, valve 7, through valve 9, steam an allele pair from load 10 and capacitor 11, through capacitor 5 to terminal 3. The loop current in the second half period charges capacitor b in the opposite direction, but to a very small voltage, and the capacitor is immediately discharged through the active resistance of the winding with leads 2 and 1, as well as from a series-connected source (with terminals 4 and 3) and a capacitor 5, charges the capacitor 11 to a voltage close to 20 ,,

Таким образом, при питании от одного источника, когда равно нулю входное напр жение второго источника, предлагаемое устройство работает как удвоитель напр жени . В некоторых случа х удвоени  будет достаточно . В качестве такого примера можно привести питание от промежуточного насыщающегос  трансформатора тока ( стабилизированного путем создани  феррорезонан0 сного контура), когда напр жение со стороны трансформаторов напр жени  равно нулю. Если же питание происходит со стороны трансформаторов напр жени , когда близко к нулю напр же5 ние со стороны трансформаторов тока, то выпр млени  с удвоением напр жени  может быть недостаточно.В таких услови х можно режимным переключателем 16 ввести в цепь переключающие Thus, when powered from one source, when the input voltage of the second source is zero, the proposed device operates as a voltage doubler. In some cases, doubling will be enough. As an example, one can supply power from an intermediate saturated current transformer (stabilized by creating a ferroresonance circuit), when the voltage on the side of the voltage transformers is zero. If power is supplied from the side of voltage transformers, when the voltage from the side of current transformers is close to zero, then rectifying with voltage doubling may not be enough. Under such conditions, it is possible to introduce switching

0 контакты 17, обмотки с выводами 1 и 2,и 3,и 4 поместить на промежуточном трансформаторе со стороны цепей напр жени , а обмотку с выводс1ми Г8 и 19 - со стороны цепей трансфор5 маторов тока. При этом целесообразно реле с контактами 17 выполнить в виде двухобмоточного токового реле , включенного на разность токов, протекающих через первичную обмотку Pins 17, windings with terminals 1 and 2, and 3, and 4 are placed on the intermediate transformer from the side of voltage circuits, and the winding from terminals G8 and 19 from the side of the current transformer circuits. In this case, it is advisable to perform the relay with contacts 17 in the form of a two-winding current relay connected to the difference of the currents flowing through the primary winding.

0 упом нутого промежуточного насыщайщегос  трансформатора и через конденсатор упом нутого феррорезонансного контура.0 of the mentioned intermediate saturated transformer and through the capacitor of the mentioned ferroresonance circuit.

Предлагаемое устройство по сравнению с известными проще, поскольку The proposed device is easier compared to the known ones, because

5 содержит три вместо п ти конденсаторов (одинаковой емкости) и п ть вентилей вместо шести; при двухполупёриодном выпр млении с питанием от двух вторичных обмоток трансформато0 ра имеет более жесткую внешнюю характеристику ,а также в услови х переменного (выпр мленного) оперативного тока при дополнительном использовании двухобмоточного токового реле позво5 л ет уменьшить режимные изменени  выходного напр жени .5 contains three instead of five capacitors (of the same capacity) and five valves instead of six; with a two-half-period rectifier with power from two secondary windings, the transformer has a more rigid external characteristic, and also under conditions of an alternating (rectified) operating current with an additional use of a two-winding current relay, it reduces the mode variations in the output voltage.

Фору1ула -изобретени The invention

Устройство дл  умножени  напр жени , содержащее выпр мительный мост, в двух противоположных плечах которого включены конденоаторь, в двух других - вентили, а диагональ посто нного тока образована цепью, состо щей из вспомогательного вентил  и дополнительного конденсатора, шунтирующего выходные выводы, отличающеес  тем,что,с целью упрощени  и улучшени  внешней характе-. ристики выходного напр жени  при питании от двух источников переменного напр жени , последовательно с каждым из конденсаторов моста вклюA voltage multiplying device, containing a rectifying bridge, in two opposite arms of which a condenser is connected, in the other two valves, and the diagonal of direct current is formed by a circuit consisting of an auxiliary valve and an additional capacitor shunting the output terminals, characterized in that , in order to simplify and improve the appearance. output voltage risers when powered from two alternating voltage sources, in series with each of the bridge capacitors including

л Ш « ЙШ5;игсЙ Й15:- ;««г5  ; -- ---г;л l W "YSh5; EgsY Y15: -;" "G5; - --- g; l

чей лополнительны  вентиль,причем обща  точка соединени  этого конденсатора с вентилем смежного с ним плеча и обща  точка соединени  доprvv-iwhose valve is extra, and the common point of connection of this condenser with the valve of the adjacent arm and the common point of connection is dovvv-i

8eight

полнительного вентил  с вентилем другого плеча образуют выводы дл  подключени  соответствующего источника переменного напр жени .An additional valve with a valve of the other arm forms pins for connecting an appropriate source of alternating voltage.

Claims (1)

Формула изобретения ⁵⁰ The claims ⁵⁰ Устройство для умножения напряжения, содержащее выпрямительный мост, в двух противоположных плечах которого включены конденсаторы, в двух 55 других - вентили, а диагональ постоянного тока образована цепью, состоящей из вспомогательного вентиля и дополнительного конденсатора, шунтирующего выходные выводы, о т л и60 чающееся тем,что,с целью упрощения и улучшения внешней характе-. ристики выходного напряжения при питании от двух источников переменного напряжения, последовательно с ¢5 каждым из конденсаторов моста вклю^·A voltage multiplier device comprising a rectifier bridge with capacitors in its two opposite arms, gates in the other 55 others, and a DC diagonal formed by a circuit consisting of an auxiliary valve and an additional capacitor shunting the output terminals, which that, in order to simplify and improve the external character. the output voltage when powered by two alternating voltage sources, in series with ¢ 5 of each of the bridge capacitors, including ^ · Ί чейдополнительный вентиль,причем об щая точка соединения этого конденсатора с вентилем смежного с ним плеча и общая точка соединения доΊ one additional valve, the common point of connection of this capacitor with the valve of the adjacent arm and the common point of connection to 748733 8 полнительного вентиля с вентилем другого плеча’ образуют выводы для подключения соответствующего источ ника переменного напряжения.748733 8 of the auxiliary valve with the valve of the other arm ’form the terminals for connecting the corresponding AC voltage source.