Регулятор напряжения со звеном повышенной частоты

Регулятор напряжения со звеном повышенной частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ СО ЗВЕНОМ ПОВШЕННОЙ ЧАСТОТЫ, содержащий п модуляторов, демодулятор, п согласующих устройств в виде трансформаторов , входы которых подключены к выходам соответствующих модулято ров , а силовые выходы соединены между .собой а последовательную цепь и подключены к силовому входу демодулятора , задающий генератор, 2п фазосдвигающих устройств с последовательно нарастающими уровнями сравнения, причем их синхронизирующие входы соединены с выходим задающего генератора , а управляю1иие входы - с задающим входом регулятэра, отличающийся тем, что, с целью повыше1ния коэффициента полезного действия и улучшения массогабаритных показа:телей регулятора, введены дополнительный , задающий генератор, синхронизирукщий вход которого подсоединен к одному.из выходов основного задающего генератора и 2п датчиков фазы, .при этом выход каждого датчика фазы S . соединен с управляющими входами противотактных ключей одного из модуляторов , первый вход - с выходом со .,ответствующего фазосдвигающего устройства , а все вторые входы объединены с управляющим входом демодулятора и подключены к выходу дополнительного задающего генератора. . ISO to to а

„„SU„„1022267

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Д(1).Н 02 И 3/28; Н 02 Р 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3276557/24-07 (Z2) 14. 04.81

146) 07.06.83. Бюл. N 21 (72) С.К. Земан и А.В. Кобзев (71) Научно-исследовательский институт автоматики и злектромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники . (53) 621 314.1(088.8) (56) 1; Патент t;.ll)A И 3517309, кл. 321-60)1971.

2. Патейт США У 3840796, 321 "2, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР и 754644, кл. Н 02 P 13/14, 1980.

154)(57) 1. РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ СО

ЗВЕНОИ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ, содержащий п модуляторов, демодулятор, и согласующих устройств в.виде трансформаторов, входы которых подключены .к выходам coaTaeòcòвующих модулято . :ров, а силовые выходы соединены между собой в последовательную цепь я подключены к силовому входу демодулятора, задающий генератор, 2п фазосдвигающих устройств с последовательно нарастающими уровнями сравнения, причем их синхронизирующие входы соединены с выходОм задающего генератора, а управляющие входы - с задающим входом регулятзра, о т л и ч а ю " шийся тем, что, с целью повыше.;ния коэффициента полезного действия и улучшения массогабаритных показа- . телей регулятора, введены дополнительный задающий генератор, синхронизирующий вход которого подсоединен к одному .из выходов основного задаю щего генератора и 2п датчиков фазы, .при этом выход каждого датчика фазы . соединен с управляющими входами про" тивотактных ключей одного из модуляторов, первый вход - с выходом со.,ответствующего фазосдвигающего устройства, а все вторые входы объединены с управляющим входом демодуля .тора и подкпючены к выходу дополни.тельного задающего генератора.

2. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что введены и датчиков тока намагничивания, выходы которых объединены и подключе102226/ ны к одному из входов дополнительного задающего генератора, а входы - к управляющим выходам соответ- . ствующих согласующих устройств.

Изобретение относится к электро" технике, в частности к регуляторам напряжения, и может найти примене" ние при регулировании напряжения в широком диапазоне изменения входно- 5 го и выходного напряжения с сохранением высоких энергетических показателей, а также в тех случаях, когда требуются высокие быстродействие регулирования и точность воспроизведения задающего сигнала, минимальные масса и габариты регулятора.

Известны регуляторы напряжения, содержащие звено повышенной частоты

И и (23 . 35

Данные регуляторы имеют большой диапазон регулирования выходного на- . пряжения, причем, чем больше диапазон регулирования, тем значительней возрастает содержание искажающих 20 гармоник, что в сочетании с большой амплитудой пульсаций выходного напряжения приводит к. существенному .ухудшению энергетйческих показателей, увеличению массы и габаритов выход" ных Фильтров и соответственно сниже" нию быстродействия регулирования выходного напряжения.

Известен регулятор напряжения со звеном повышенной частотЫ, который 3о позволяет при любой глубине модуляции получить достаточно высокие энергетические показатели, быстродействие регулирования и точность воспро-. изведения относительно медленно из= меняющегося задающего сигнала.. Данный регулятор содержит и модуляторов. инверторов, демодулятор., п согласующих устройств (трансформаторов), вы" ходы (первичные обмотки) которых под- щ0 .ключены к .силовым выходам соответст" вующих модуляторов, а выходы (вторичные обмотки) соединены последовательно и подключены к силовому входу модулятора, задающий генератор, 2и фазосдвигающих устройств с последовательно нарастающими уровнями срав нения, синхронизирующие входы которых соединены с выходом задающего генератора, и управляющие - к задающему входу устройства

Недостатком указанных регуляторов является то, что при возрастании скорости изменения или частоты задающего сигнала для поддержания заданной точности воспроизведения необходимо повышать частоту промежуточного преобразования и соответственно частоту коммутации ключевых элементов демодулятора и всех иячеек, состоящих из модулятора и согласующего устройства,- что приведат к возрастанию динамических потерь и соответственно к снижению

ИЙД и возрастанию установленной мощ.ности регулирующего органа . Причем значительное увеличение частоты промежуточного преобразования, с целью поддержания заданной точности воспроизведения, может привести к обратному результату.. Это объясняется тем, что.паузы напряжения, формируемые в момент коммутации ключевых элементов преобразования и разные по амплитуде выходному „ могут составлять зна-чительную часть периода промежуточного преобразования, что приведат к ухудшению коэффициента пульсаций и формы выходного .напряжения, а увеличение установленной мощности Фильтра, необходимэе. в этом случае, к снижению быстродействия и точности воспроизведения задающего сигнала и дополнительному возрастанию установленной мощности регулятора в целом.

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия и улучшение маесогабаритных показателей ре гулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор напряжения со звеном повышенной частоты, содержащий и модуляторов, демодулятор, -n согласующих устройств, например трансформа3 10

S0

55 торов, входы которых подключены к выходам соответствующих модуляторов, а силовые выходы соединены между собой в последовательную цепь и подключены к силовому входу демодулятора, задающий генератор, 2п фаэосдвигающих устройств с последовательно нарастающими уровнями сравнения, причем их синхронизирующие входы соединены с выходом задающего генератора, а управляющие входы — с задающим входом регулятора, введенЫ дополнительный задающий генератор, синхронизирующий вход которого подсоединен к одному иэ. выходов основного задающего генератора и 2п датчиков фазы, при этом выход каждого датчика фазы соединен с управляющими входами противотактных ключей одного иэ модуляторов, первый вход - с выходом соответствующего фазосдвигающего устройства, а все вторые входы объединены с управляющим входом демодулятора и под-ключены к выходу дополнительного задающего генератора.

Кроме. того, в регулятор напряжения введены п датчиков намагничивания, выходы которых объединены и подключены к одному из входов дополнительного задающего генератора, а входы - к управляющим выходам соот-. ветствующих согласующих устройств.

На фиг. 1 приведена функциональная схема регулятора напряжения .со . звеном повышенной частоты; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 — пример выполнения модулятора и согласующего устройства.

Регулятор напряжения (фиг. 1) содержит модулятор 1, нагрузку 2, подключенную к его выходу, и согласующих устройств 3-5, входы которых подсоединены к выходам модуляторов

6-8, а выходы соединены между собой в последовательную. цепь и подключены н силовому входу демодулятора 1, 2п датчиков 9-14 фазы, соединенных своими выходами с входами соответствующих модуляторов. 6-8, 2п фазосдвигаю.щих устройств 15-26, выходы которых подключены к первым входам соответствующих датчиков 9-14 фазы, синхрониэирующие входы соединены с выходом задающего генератора 21, а управляющие " к задающему входу регулятора, дополнительный задающий генератор

22, синхронизирующий вход которого . подключен к второму выходу основного

22267 4 задающего генератора 21, а выход к вторым входам датчиков 9-14 фазы и входу демодулятора 1, п датчиков

23-25 замагничивания, подсоединенных своими выходами к управляющему входу дополнительного задающего генератора 22, а входами к выходам (управляющим) соответствующих согласующих устройств 3-5 . На фиг. 2 представлены последовательности формируемых сигналов 26-39.

Регулятор напряжения работает следующим образом.

При входном задающем сигнале

У„=О на выходах всех фазосдвигающих устройств 15-20 фомируется постоянный сигнал 29, по амплитуде равный логическому нулю (фиг. 2), который поступает на первые входы датчиков

9-14 фазы. 8 этом случае на выходах датчиков фазы формируются последовательности. 30, аналогичные и синфазwe последовательности 26, поступающие на вторые входы датчиков 9-14 фазы с выхода дополнительного задающего генератора 22, которые поступают на управляющие входы противотактных ключей модуляторов 6-8.

Пример выполнения согласующего устройства модулятора приведен на фиг. 3, где 40, 41 и 42, 43 - пары противотактных ключей модулятора, а 44 и 45 - силовые входная и выходная обмотки согласующего устройства соответственно. Датчики 9-14 фазы (фазореверсивные блоки) работают таким образом, что при поступлении на .первый 1управляющий) вход нулевого сигнала на его выход проходит усиленная последовательность импульсов 26, " поступающая на его второй вход с выхода задающего генератора 22, а при, .появлении на первом входе сигнала, равного логической единице, на выходе изменяется на противоположную

45 - полярность сигнала, поступающего на

его второй вход.

При возрастании задающего напряжения Ug на выходе одного из ФСУ соответствующим (управлением) уровнем

50 сравнения формируется последовательность импульсов 32 или 35 с амплитудой, равной логической единицей (фиг. 2). Длительность импульсов упомянутых последовательностей 32 или

35 определяется величиной задающего сигнала (например 31 или 34), а частота " частотой последовательности импульсов 27, формируемых задающим

S 102 генератором 21. При поступлении этих импульсных последовательностей 32 или 35 на первый вход соответствую- щего датчика фазы на его выходе на время длительности импульсов изменяется на противоположную полярность сигнала 26, поступающего íà его второй вход и на управляющие входы проти вот акт ных ключей 40, 41 или 42, 43 соответствующего модулятора, посту. пает последовательность 33 или 36

Этим обеспечивается .выключение ЭДС трансформаторной обмотки модулятора на данный интервал времени из общего контура суммирования путем закорачивания первичной обмотки 44 ключами

40, 42 в один полупериод и 41, 43в другой полупериод частной последовательности 26.

При дальнейшем увеличении эадающего сигнала и достижении им определенного значения на выходе данного фаэосдвигающего устройства формируется постоянный сигнал 38, по величине равный логической единице. В этом случае на выходе датчика фазы и соответственно на управляющих входах противотактных ключей 40, 41 или

42, 43 формируется последовательность импульсов 3g (фиг. 2), равная по частоте, но в противофазе с последовательностью 26, поступающей на второй вход датчика фазы с выхода дополнительного задающего генератора 22 (фиг, 1). Зт м обеспечивается полное выключение иэ общего контура суммирования ЭДС трансформаторной обмотки данного модулятора и регулирование в одной из 2п эон заканчивается.

При дальнейшем возрастании задающего сигнала происходит аналогичная операция с последовательностями, посту. пающими на входы другой пары противотактных ключей 40, 41 или 42, 43 этого демодулятора, чем o6ecr ечивается реверс выходного напряжения первой ячейки в общем контуре суммирования по отношению к исходному состоянию.

Причем описанные операции могут производиться одновременно с последовательностями импульсов, поступающими на входы обеих пар противотактных ключей 40, 41 или 42; 43 одной ячейки, как и в прототипе, путем встречно-параллельного сдвига управляющих последовательностей, формируемых на выходах соответствующих ФСУ.

По мере дальнейшего увеличения амплитуды задающего сигнала в режи226/ ме регулирования с повышенной частотой коммутации начинают управлять второй ячейкой, изменяя уровень выходного напряжения во второй зоне.

1 аким образом, поочередно переходят на повышенную частоту коммутации основной последовательности ячейки, которую осуществляют в данный момент регулирования в соответствующей зоне и возвращаются на исходную ранее!

О используемую для этой цели. Таким образом, при максимальной амплитуде задающего сигнала ключевые элементы всех и силовых ячеек коммутируются с частотой дополнительной последовательности и в противофазе по сравнению с исходным состоянием, . когда амплитуда задающего сигнала равна нулю.

Для обеспечения необходимой целой кратности частот задающих генераторов 2 1 и 22 второй выход дополнительного задающего генератора 22 ггодключен к синхрониэирующему входу задающего генератора 21. Необходимость такой связи объясняется тем, что в случае дробной кратйоо!ги упо25 мянутых частот возрастает вдроятЗО. ность замагничивания согласук цих элементов 3-5.

При работе предлагаемого регулятора в замкнутой системе в связи с тем, что регулирование осуществляется по первичной стороне согласующих трансформаторов 3- 5, а также эа счет не35 симметрии ключевых элементов плеч инверторов силовых ячеек, дополнительно возрастает возможность режима их замагничивания, который в целом при проектировании систем подобного ряда для обеспечения нормальной работы необходимо рассматривать как рабочий. Для этого при замагничивании какого-либо согласующего трансформатора и появлении на выходе соответ- . ствующего датчика 23-25 тока намагничивания сигнала, поступающего на выход дополнительного задающего ге5О нератора 22, осуществляется перефазировка последнего, что в свою очередь приводит к одновременной смене фазы ключевых элементов инверторных

55 ячеек и демодуляторов и позволяет, не изменяя алгоритма работы, вывести из режима насыщения данный согласующий трансформатор. Датчики тока намагничивания могут быть реализованы,. например, на принципе симмет. рии токов в первичной и вторичной

1 022267 8 обмотках трансформаторов (закон равенства первичных и вторичных ампервитков).

Составитель Ю. Андреев

Ре актор А . Иотыль Те е Т.Фанта Корректор Л. Бокнан

Заказ 0 2/ 7 Тираж 7 Подлисное

ВНИИ)И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква N-35 Ра аская наб., д. 4/5 филиал AAO "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,