Способ управления регулятором переменного напряжения с вольтодобавочным звеном высокой частоты

Способ управления регулятором переменного напряжения с вольтодобавочным звеном высокой частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 548928

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (б1) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 04.04.75 (21) 2121022/07 (51) М. Кл.- Н 02М 5/22

Н 02М 5/275 с присоединением заявки ¹

Государственный комите1 (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.77. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 10.03.77

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.57 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

А. В. Кобзев и Г. Я. Михальченко

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯ)КЕНИЯ С ВОЛЬТОДОБАВОЧНЫМ ЗВЕНОМ

ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к области электротехник и, в частности к способам управления преобразователями и регуляторами, которые могут быть применены, например, для управления стабилизаторами аппаратуры радиоэлектроники и средств связи, регуляторами и стабилизаторами напряжения электротехнических установок, стабилизаторами напряжения распределительных электрических сетей, в тех случаях, где важны минимальные массогабаритные показатели.

Известен регулятор переменного напряжения с промежуточным звеном высокой частоты. Известен другой регулятор, выполненный по схеме вольтодобавки. В регуляторах обоих типов содержатся два моста — модулятор и демодулятор, — выполненные на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, высокочастотный трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого включены в одну из диагоналей упомянутых мостов, другая диагональ моста-модулятора подсоедпнена к входным питающим зажимам, а моста демодулятора — к цепи нагрузки, причем в регуляторе по схеме вольтодобавки диагональ моста-демодулятора включена последовательно с цепью нагрузки, а диагональ моста-модулятора подсоединена параллельно входным, питающим зажимам регулятора.

Известен также способ управления такими регуляторами путем подачи на управляющие входы ключей моста-модулятора, опорной последовательности импульсов высокой частоты и подачи на управляющие входы ключей моста-демодулятора регулируемых в сторону отставания и в сторону опережения относительно опорной последовательности импульсов двух других последовательностей. Однако применение известного способа для управления

10 такими регуляторами приводит к неоправданному снижению энергетических показателей.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что опережающую последовательность импульсов в противотакте подают на управляющие входы одной пары ключей мостадемодулятора, смежных относительно низкочастотных его зажимов, а отстающую последовательность — в противотакте на управляющие входы ключей другой смежной пары ключей

20 этого же моста.

Это позволяет улучшить энергетические показатели регулятора.

На фиг. 1 представлена структурная схема ,регулятора переменного напряжения с вольто25 добавочным звеном высокой частоты; на фпг.

2 — временные диаграммы, поясняющие способ управления; на фпг. 3 — сравнительные характеристики регулятора прп известном и предлагаемом способах управления.

30 Регулятор содержит высокочастотный транс548928 форматор 1, первичная Wi и вторичная W обмотки которого включены в диагонали мостов на ключах 2, 3, 4, 5 и б, 7, 8, 9, называемые в дальнейшем модулятором и демодулятором соответственно, причем вторая диагональ моста-модулятора подключена к напряженшо сети, а вторая диагональ моста — демодулятора включена последовательно с нагрузкой 10.

Управление ключами модулятора осу;цествляется также, как н по известному способу, путем подачи на противоположные его ключи, например 2, 5 и 3, 4, опорной последовательности импульсов 11 (фпг. 2), прн этом напря>кение сети 12 преобразуется в высокочастотное напряжение 13, двухполуперподное выпрямчение и регулирование которого осуществляет мостовой демодулятор на ключах б, 7, 8, 9. По предлагаемому способу управления формируют импульсы 14 с отста|ощим углом регулирования ар (фиг. 2) и подают на смежные ключи демодулятора, например на ключи б, 7, формируют третью последовательность импульсов

15 с опережающим углом регулирования Рр и подают нх на другие смежные ключи (например, на ключи 8, 9). Прн таком управлении обеспечиваются все необходимые режимы работы регулятора: максимальная вольтодобавка, регулирование вольтодобавки, непска>кенная передача на нагрузку напряжения сети, регулирование вольтодобавки, максимальная вольтоотбавка. Причем в отличие от известного способа процесс регулирования основан на том, что в течение каждого полупериода напряжения высокой частоты чередуются режимы передачи неискаженного напряжения сети с вольтодобавкой либо с вольтоотбавкой.

Режим максимальной вольтодобавки достигается совмещением по фазе всех трех последовательностей управляющих импульсов

11, 14, 15 (ар — — О, рр — — О), нз которых две последние обеспечивают цикл замыкания ключей демодулятора 7, 8 — б, 9, где рядом стоящие цифры обозначают одновременное замкнутое состояние этих ключей. Прп этом на нагрузке действует неискаженное напряжение, равное сумме напряжения вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и напряжения сети.

Сдвигом импульсов 14 и 15 на некоторый угол регулирования (ар, и рр, на фиг. 2) достигается режим регулируемой вольтодобавки с циклом 5,8 — 8,7 — 7,9 — 9,6, при котором на выходе демодулятора формируется регулируемое напряжение вольтодобавкн 16, которое, суммируясь с напряжением сети, прикладывается к нагрузке. Форма напряжения на нагруз ке представлена на фиг. 2 кривой 17.

Увеличением углов регулирования ар., и P ., до четверти периода напря>кения высокой частоты получают режим неискаженной передачи на нагрузку напряжения сети, так как импульсы 14 и 15 находятся в противофазе и обеспечивают цикл 6, 8 — 7, 9. Напря>кение на выходе демодулятора в этом режиме равно нулю и к нагрузке прикладь1вается напряже5

65 ние 18, равное напряжению сети 12, тем самым автоматически устраняется указанный основной недостаток известного способа.

Д а л ь н с и ш l i H c g B i i i и м п у. i b c 0 B 1 4, 1 5 н а у 1 0 l регулирования ар., и рр,, больцшй четверти периода напряжения высокой частоты, определяет цикл замыкания коммутаторов демодулятора 8, 6 — б, 9 — 9, 7 — 7, 8, прн котором напряжснпе вторичной обмо-.кп вольтодобавочного трансформатора включается встречно с напряжением сети. На выходе демодулятора формируется напряжение 19, а на нагрузке— напряжение 20. Так обеспечивается режим регулируемой вольтостбавки, предельным случаем которого будет режим максимальной вольтоотбавки при угле регулирования а,, и равном полуперподу напряжения высокой частоты. Импульсы 14, 15 в этом режи»e снова находятся в фа е друг с другом, но в противофазе с импульсами 1!, на нагрузке при этом формируется неискаженное спнусопдальное напря>кение, равное разности напряжения вторичной обмотки трансформатора и напря>кения сети 12.

Таким образом, управление регулятором переменного напряжения с вольтодобавочным звеном высокой частоты по предлагаемому способу позволяет исключить явление «паразитной» циркуляции мощности и на этой основе повысить к.п.д. Амплитуда пульсаций наЛ пряжения вольтодобавкн ii вольтоотбавки

2 (фиг. 2) уменьшается по сравнению с известным способом в два раза, что позволяет улучшить энергетические показатели (коэффициент мощности и коэффициент гармоник) и снизить вес регулятора за счет сии>кения веса и габаритов входных и выходных фильтров, занимающих в таких регуляторах от 10 до 200/0 общего веса. Сравнительная количественная оценка повышения энергетических показателей иллюстрируется приведенными на фиг. 3 зависимостями коэффициента мощности (кривые К„, К „), коэффициента гармоник (кривые К„и

hi,) и к.п.д. (кривые q u q ) в функции напря>кения на нагрузке в относительных единицах прп диапазоне регулирования + 0200/0.

Кривые со штрихом относятся к известному способу управления.

По фиг. 3 видно, что энергетические показатели регулятора прп управлении им по предлагаемому способу и известному равны лишь в предельных режимах, а в промежуточных при у.правленни по предлагаемому способу резко повышаются, особенно при напряжении бли зком к номинальному напряжению сети. В частности, коэффициент мощности повышается на 7 — 9 /0, а к.п.д. на 3 — 4 /0. Особенно важным является то обстоятельство, что коэффициент гармоник уменьшается с 44,5 до 9% (т. е. в 5 раз). 3TQ позволяет заметно снизить массу и габариты фильтрующих устройств при заданном коэффициенте нелинейных искажений, что в совокупности с двукратным уменьшением амплитуды пульсаций вольтодобавоч548928 ного напряжения приводит к снижению массы и габаритов фильтров в 2 — 4 раза. Следовательно, предлагаемый способ позволяет сократить вес и габариты фильтров, а в ряде случаев и вообщс избавиться от тяжелых и громоздких входных и выходных фильтров и снизить массу регулятора на 5 — 20%.

Формула изобретения

Способ управления регулятором переменного напряжения с вольтодобавочным звеном высокой частоты, содержащим два моста — модулятор и демодулятор, выполненные на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, высокочастотный трансформатор, IIQpBH IH25l и вторичная оомотки которого включены в одну из диагоналей каждого из упомянутых мостов, причем другая диагональ моста-модулятора образует входные зажимы, подключаемые к сети, а другая диагональ моста-демодулятора включена последовательно с цепью нагрузки, путем подачи на управляющие входы ключей моста-модулятора опорной последовательности импульсов высокой частоты и подачи на управляющие входы ключей моста-демодулятора регулируемых в сторону отставания и в сторону опережения относительно опорной последогательностп импульсов двух других последовательностей, о т л и ч а югцп и с я тем, что, с целью улучшения техникоэнергетпческих показателей, упомянутую опережающую последовательность импульсов подают в протпвотакте на управляющие входы одной пары ключей моста-демодулятора, смежных о|посительно низкочастотных его зажимов, а отстающую — в противотакте на управляющие входы другой смежной пары ключей этого же моста.