Статический преобразователь

Статический преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистическик

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

748368 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 31.01.78 (21) 2576286/24-07

J (5! )М. Кл. с присоединением заявки,% 05 P 1/00ф

Н 02 М 7/537

Гасударственный квмнтет

СССР (23) П риоритет

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень,% 26 по делам нзобретеннй н вткрытнй (53) УД К621.314..58 (088.8 ) Дата опубликования описания 15,07.80

Ю. A. Мордвинов и С. И. Королев (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики (71) Заявитель при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, в системах автоматики и в электроприводе.

Известен статический преобразователь, на выходе которого формируется стабили5 эированное напряжение, В общем случае он состоит иэ регулятора, инвертора, выходного фильтра и блока обратной связи, т.е. используется замкнутая система автоматического регулирования по отклонению jl)

Такое построение преобразователя позволяет поддерживать выходное напряжение с достаточной точностью в статическом режиме.

Однако в динамических. режимах (сброс или наброс нагрузки, скачкообразное изменение напряжения питания, пуск) очень часто желаемой точности получить не- 20 возможно. Это в значительной степени определяется наличием в цепи обратной связи сглаживающего фильтра, так как сравнение выходного сигнала с опорным осуществляется на постоянном токе, то есть в переходных режимах, например, при набросе нагрузки система себя ведет как разомкнутая, что приводи к провалу амплитуды выходного напряжения в течение определенного времени. Как видно, недостатком данного, режима является низкое качество электрической энергии в переходных режимах.

Другой преобразователь содержит регулируемый инвертор, выходной фильтр и блок обратной связи $2).

Здесь, в отличие от предыдущего преобразователя, используется комбинированная система стабилизации. Это позволяет в идеальном случае обеспечить полную инвариантность выходного напряжения от основных возмущающих воздействий, а система стабилизации по отклонению устраняет второстепенные дестабилизирующие факторы.

Недостатком данного решения является то, что когда измеряемая величина является сигналом переменного тока, в част3 7483 ности низкой частоты, компенсирующая цель неизбежно содержит .низкочастотный фильтр с большой постоянной времени и достижение полной инвариантности становится принципиально невозможным.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения, содержащий генератор, фазосдвигающее устройство, два инвертора, выходной фильтр, измерительный орган с выпрямителем и схему сравнения (31.

Задающий генератор формирует напряжение прямоугольной формы и определяет рабочую частоту и фазу одного из инверторов. Цепи управления другого инвертора соединены с управляемым фазосдвигающим узлом, который формирует прямоугольное напряжение той же частоты, что и задающий генератор, но сдвинутое по фазе на угол, пропорциональный выходному сигналу указанной схемы сравнения. На вход фильтра подается суммарное напряжение двух инверторов с регулируемой скважностью; На.выходе фильтра напряжение имеет синусоидальную форму и поступает на нагрузку и на схему сравнения. Если его амплитуда превышает опорное напряжение, то сигнал поступает на одновибратор.

Фильтр нижних частот выделяет постоянную составляющую этих импульсов, величизо на которой и определяет фазовый сдвиг между двумя инверторами.

Недостатком данного решения является низкое качество электрической энергии в переходных режимах, что обусловлено иа35 личием фильтра нижних частот.

Цель изобретения — улучшение качества электрической энергии в переходных режимах.

Поставленная цель достигается тем, что в статическом преобразователе постоянного напряжения в стабилизированное по величине переменное, содержащем два инвертора с многоступенчатой формой выходного напряжения выходы которых соедине45 ны последовательно и связаны с выходными выводами преобразователя через фильтр, а управляющие входы систем управления этих инверторов соединены между собой через последовательно включенные задающий генератор и управляемый фазосдвига-: кщий узел, причем управляющий вход последнего. связан с выходными выводами одного из инверторов.через схему срав55 кения и измерительный орган напряжения, включающий в себя выпрямитель измерительный орган выполнен в виде включенных ha выходе упомянутого выпрямителя

68 ф делителей напряжения по числу ступеней многоступенчатого выходного напряжения инвертора и коммутатора уровней напряжения, снимаемых с делителей, включенного между выходами делителей и входом схемы сравнения, а вход выпрямителя связан с выходными выводами одного из инверторов.

На фиг. 1 представлена схема статического преобразователя; на фиг. 2 — диаграммы напряжений на отдельных элементах схемы.

Статический преобразователь содержит два инвертора 1, 2 с системами управления, фильтр 3, нагрузку 4, задающий генератор 5, и управляемый фазосдвигающий узел 6.

Блок 7 обратной связи включает в себя выпрямитель 8, делитель напряжения со средними точками 9, 10, 11, коммутатор 12, схему сравнения 13 и общий зажим 14.

Рассмотрим работу предлагаемого преобразователя, когда на выходе каждого инвертора 1, 2 формируются трехступенчатые напряжения 15, 16, представленное на фиг. 2. Задающий генератор (ЗГ) 5 формирует на выходе напряжение прямоугольной формы, которое поступает в систему управления инвертором 1 и в фазосдвигающий узел (ФСУ) 6, на выходе которого формируется прямоугольное напряжение той же частоты, что и. ЗГ, но сдвинутое во времени на длительность в несколько периодов напряжения ЗГ (фазовый сдвиг о(регулируется от нуля до нескольких периодов указанного напряжения).

Когда требуется получение неизменной фазы напряжение на нагрузке в процессе регулирования в цепь управления другим инвер тором так же необходимо ввести ФСУ.

Причем фазовый сдвиг выходных напряжений указанных ФСУ в этом случае осуществляется,по временной оси в разные сторс ны относительно напряжения ЗГ и на одинаковый угол. Величина фазового сдвига

Ы определяется выходным сигналом блока обратной связи 7. Чем выще мгновенное значение напряжения на выходе инвертора, тем выше напряжение, поступающее на вход схемы сравнения 13 и тем больше фазовый сдвиг с между выходным напряжением инверторов. Высокая точность стабилизации напряжения на нагрузке 17 в статических режимах обусловлена применением замкнутой системы регулирования по отклонению, а в переходных — за счет рациональной структуры измеритель748368.

25 ного органа, который не содержит сглаживающих фильтров с большой постоянной времени, и фазового способа стабилизации.

Как видно из фиг. 1, к выходу инверторя

1 подключен выпрямитель 8, на выходе которого формируется однополярное напряжение ступенчатой формы 18. На это напряжение включены делители со средними точками 9, 10, 1 1, количество которых определяется числом ступеней выходнбго 10 напряжения инверторе. Указанные делители подбираются таким образом, чтобы напряжение точки 9 относительно общего зажима 14 при формировании первой ступени указанного напряжения было равно напряжению точки 10 относительно общего зажима при формировании второй ступени однополярного ступенчатого напряжения и равно напряжению точки 11 относительно общего зажима при формировании третьей 20 . ступени напряжения, т.е.

При помощи коммутатора 12, который в общем случае состоит из ключевых элементов, на вход схемы сравнения 13 по- З0 дается постоянное напряжение за счет подключения к ней в определенной последовательности точек 9, 10, 11 делителей. Законы подключения (19-22) точек 9, 10, 11 при помощи транзисторов коммутатора 35 представлены на фиг. 2. В статическом режиме на выходе схемы сравнения получается постоянное напряжение 22, пропорциональное мгновенному значению трехступенчатого напряжения, Отклонение мгно- 40 венного значения указанного напряжения приводит к изменению значений Дк и 22 и к соответствующему изменению фазового сдвига (g ) между суммируемыми многоступенчатыми напряжениями инверторов. 45

Как видно, в замкнутой системе автоматического регулирования хотя и измеряется сигнал переменного тока, но совершенно отсутствуют низкочастотные фильтры,что позволяет получать вторичные источники питания с высоким качеством электрической энергии как в статических так и в переходных режимах. Длительность переходного процесса, а так же величина нерегулирования или провала напряжения определяется в основном мощностью выходного фильтра 3, который обычно для таких систем имеет малую величину и незначительно влияет на точность стабилиэации напряжения на нагрузке в статических и динамИческих режимах.

Формула изобретения

Статический преобразователь постоянного напряжения в стабилизированное по величине переменное, содержащий два инвертора с многоступенчатыми выходными напряжениями, выходы которых соединены последовательно и связаны с выходными выводами преобразователя через фильтр, а управляющие входы систем управления этих инверторов соединены между собой через последовательно включенные задающий генератор и управляемый фязосдвигеющий узел, причем управляющий вход последнего связан с выходными выводами одного из инверторов через схему сравнения и измерительный орган напряжения, включающий в себя выпрямитель, о, т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения в переходных режимах его измерительный орган выполнен в виде включенных на выходе упомянутого выпрямителя делителей. напряжения по числу ступеней многоступенчатого выходного напряжения инверторв и коммутатора уровней напряжения, снимаемых с делителей, включенного между .выходами делителей и входами схемы сравнения, а вход выпрямителя связан с выходными выводами одного иэ инверторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Разработка статических инверторов, предназначенных для работы в системе гарантированного питания на вторичные источники питания. Отчет по НИР. Томск, 1976, Ию гос. регистрации 76052335.

2. Разработка и исследование стабилизированных инверторов с синусоидальным . выходным напряжением. Отчет по НИР.

Томск, 1976, Ж гос. регистрации

76036501.

3. Авторское свидетельство СССР

Ж 315167, кл. 5 05 F 1/10.

748368

Составитель Г. Мьшык

Редактор Г. Волкова Техред Ж, Кастедевич Корректор И. Муска

Заказ 4355/12 Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4