Импульсный шунтовой регулятор

Импульсный шунтовой регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

гаШУЛЬСНЫЙ 111УНТОВОЙ РЕГУЛЯТОР по авт.св. № 970347, отличающийся тем, что, с целью снижения мощности, выделяющейся в регулировочном блоке, и улучшения регулировочной характеристики, параллельно обмотке двухобмоточного дросселя постоянного тока включен рассеивающий резистор. (Л 4ik о: ел 1C

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

P P r,1, > ) < >

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 970347 (21) 3416089/24-07 (22) 05.04.82 (46) 07.10.83. Вюп. Р 37 (72) А.С.Велижанский, В.В. Сазонов, А.П.Макаров и А.И. Светов (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621 ° 316.728(088.8) (56) I. Авторское свидетельство СССР

У 970347, кл. G 05 F 1/64. Н 02 М 3/135

ÄÄSUÄÄ 1046752 А (.ц) G 05 F 4 Н 02 М 3/135 (54) (57) ИМПУЛЬСН1Й ШУНТОВОИ РЕГУЛЯТ0Р по авт.св. Р 970347, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью снижения мощности, выделяющейся в регулировочном блоке, и улучшения регулировочной характеристики, параллельно обмотке двухобмоточного дросселя постоянного тока включен рассеивающий резистор.

0467 52

1 1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам автономных систем электроснабжения (AC3C ), н которых в качестве первичных источников электроэнергии используются нерегулируемые источники постоянного напряжения ограниченной мощности: полупроводниковые фотопреобразователи, радиоизотопные генераторы и т.д.

По основному авт.св. Ф 970347 известен импульсный шунтоной регулятор, содержащий широтно-импульсный модулятор, вывод которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, конденсатор, нключенный параллельно выходным выводам, и двухобмоточный дроссель постоянного тока, первые разноименные выводы обмоток которого подключены к одному выходному вы— воду непосредственно, а вторые выводы — к другому выходному выводу через ключевой элемент и диод в обратном направлении соответственно(1 3, Недостатком известного регулятора является невозможность одновременного достижения малой амплитуды пуль саций напряжения на входе регулятора и малой величины рассеиваемой мощности в регуляторе. Регулятор в целом является днухполюсником, и, если он работает в режиме малых пульсаций напряжения, выходная мощность источника питания, определяемая положением рабочей точки на его вольт-аиперной характеристике (BAX) . при регулиронании, меняется незначительно н течение периода коммутации ключевого элемента регулятора. B зависимости от значения параметра регулирования шунтового регулятора и тока нагрузки н регулятор может поступать значительная мощность вплоть до максимальной выходной мощности источника питания. При этом вся поступающая в регулятор мощность рассеивается на его элементах (ключ, диод, дроссель l Уменьшение мощности, поступающей в регулятор, достигается в том случае, если при зам кнутом ключе рабочая точка регулятора на ВАХ источника питания находится вблизи точки тока короткого замыкания, а при разомкнутом ключе вблизи точки напряжения холостого хода, а также в случае, если мощность, поступающая в регулятор, мень ше максимальной. Однако это обуславливает работу регулятора в режиме больших пульсаций напряжения (со5

10 t5

50 1Э измеримых со средним значением напряжения ).

Цель изобретения — снижение мощности, выделяющейся н регулировочном блоке и улучшение регулироночной характеристики регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном шунтоном регуляторе параллельно обмотке двухобмоточного дросселя постоянного тока включен рассеивающий резистор.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 его регулировочная характеристика; на фиг. 3 — зависимость мощности шунтового регулятора и мощностей его узлов от параметра регулирования; на фиг. 4 — сравнительные характеристики импульсных шунтовых регуляторов различных принципов действия, снятые при одинаковых усло" виях.

Регулятор содержит регулирующий блок 1, подключенный параллельно источнику 2 питания ограниченной мощности и нагрузке 3, широтно-импульсный модулятор (ШИИ J 4 и рассеивающий резистор 5, Регулирующий блок 1 содержит ключевой элемент 6, управляющий вход которого подключен к выходу ИПМ 4 и дроссель 7 постоянного тока, содержащий две обмотки 8 и 9. Начало обмотки 8 и конец обмотки 9 подключены к положительной шине источника питания. К отрицательной шине источника через ключевой элемент 6 подключен конец обмотки 9 и через дополнительный диод !Π— начало обмотки 9. Параллельно входным зажимам регулятора подключен конденсатор 11. Рассеивающий резистор

5 подключен параллельно обмотке 8.

Регулятор работает следующим образом, Когда ключ 6 замыкается на время уТ (— относительное время замкнутого состояния ключа, Т вЂ” период переключения ), в случае, если 0<у<0,5 к обмотке 8 дросселя и к рассеиваю— щему резистору 5 прикладывается напряжение источника 0 „ „ Часть энер— гии переходит в тепло в резисторе 5, а часть запасается в сердечнике дрос селя 7 ° При размыкании ключа на время (1 — у }Т энергия, накопленная дросселем, частично через обмотку 9 и диод 10 поступает в источник 2 и частично н резистор 5, При 0 < у 0,5 регулирующий блок шунтового рсгулято-, ра работает как однотактный иннертор

3 104675 (нагруженный на резистор 5 )и шунтирующее действие регулятора обеспечивается, в основном, резистором 5.

При такой работе регулирующего блока в. качестве преобразователя мощности

5 источника питания в мощность, рассеи ваемую на резисторе 5, мощности потерь в регулирующем блоке имеют локальный экстремум (максимум ), расположенный в диапазоне параметра регулирования 0 < у < 0,5 (точка с1, кри— вая зависимости мощности регулирующего блока P g на фиг.3 ) и соответствующий максимуму выходной мощности источника питания.

Для определения зависимости мощностей в регуляторе от параметра Э использовался источник питания с линейной ВАХ. Аналогичные соотношения были получены при работе от источника с нелинейной ВАХ, соответствующей ВАХ фотоэлектрического преобразователя.

При дальнейшем увеличении у от значения, соответствующего точке а на фиг.3 (кривая р 6)до г =0,5,мощность потерь в регулирующем блоке снижается, поскольку снижается входная мощность регулятора (кривая Рш на фиг.3 ), и при этом продолжает сохраняться режим работы регулирующего блока в качестве однотактного преобразователя напряжения.

При 0,5 < з «< 1 шунтирующее действие регулятора обеспечивается как резистором 5, так и дросселем 7. Дли тельность протекания тока по обмотке 8 (при замкнутом ключе 6 )при

0,5

0 <у< 0,5).

2 4

В случае, если г =1, при полнос тью з амк нутом ключе 6 мощнос ть выделяемая на рассеивающем резисторе, близка к нулю и мощность

Рп, потребляемая шунтовым регулятором становится равной мощности Р б т.е. сумме мощности рассеяния на ключе 6 и обмотке 8 дросселя (для случая, когда активное сопротивление обмотки 8 дросселя много меньше сопротивления резистора 5 1.

Рассеивающий резистор 5 может быть подключен к обмотке 9 либо к дополнительной обмотке дросселя, при этом сохраняются указанные зависимости, однако наименьшее рассеяние мощности в регулирующем блоке обеспечивается при указанном включении резистора 5.

На фиг. 4 приведены регулировочные характеристики предлагаемого регулятора (кривая 1), прототипа (кривая 3 ), в качестве которого использовалс, регулятор беэ рассеивающего резистора 5, и импульсного резистивного регулятора (кривая 2 ), принципиальная схема которого включает конденсатор 11, резистор 5 и ключ 6, управляемый от 11111 4. Регулировочная характеристш;а предлагаемого регулятора обладает преимуществами как индуктивного шунтового регулятора,так и резистивного шунтового регулятора. Кривая 1, как и кривая 2 имеет вид, близкий к линейному, а остаточное напряжение предлагаемого регулятора (при = 1). значительно меньше, чем у резистивного регулятора, и равно. остаточному напряжению регулятора, используемого в качестве прототипа.

Предлагаемый регулятор имеет большой диапазон регулирования напряжения и одновременно исключает по вышенное выделение тепла в регулирую щем блоке, что существенно снижает его массу и объем. Кроме того, значи тельно облегчается режим работы регулирующего блока. Рассеивающий резистор также может иметь меньшие массу и объем. В отличие от прототипа предлагаемый регулятор имеет регулировочную характеристику, близкую к линейной, а диапазон регулирования по входному параметру -у лежит от 0 до 1, что повышает точность регулирования ° Уровень пульсаций напряжения в предлагаемой схеме при прочих равных условиях меньший, чем в известной. жения и ограничение мощности источников, обладающих падающей ,ВАХ.

3 1046752

Предлагаемый регулятор может найти применение в АСЭС, где требуется проивводить регулирование напря20

I046752

Составитель Т.Добровольскис

Техред И.Метелева Корректор P).Á ùàê

Редактор Л. Огар

Заказ 7730/47 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

4Р 0g . 07 04 gg ° gg р фф фф

Фиг. 4