PL153379B2

PL153379B2 - Filtr aktywny napięć impulsowych

Info

Publication number: PL153379B2
Application number: PL27988989A
Authority: PL
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1989-06-07
Publication date: 1991-04-30

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY PATENTU TYMCZASOWEGO	153 379
ν·νιιπ t	Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr- Zgłoszono: 89 06 07 /p. 279889/ Pierwszeństwo	Int. α.^β H03H 11/46
	•	czntuiu
URZĄD	Zgłoszenie ogłoszono: 90 05 19	B & Ó V B &
PATENTOWY RP	Opis patentowy opublikowano: 1991 09 30

Twórca wynalazku: Paweł Hempowicz

Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Gdańska, Gdańsk /Polska/

FILTR AKTYWNY NAPIĘĆ IMPULSOWYCH

Przedmiotem wynalazku jest filtr aktywny napięć impulsowych, przeznaczony do wygładzania napięcia o przebiegu impulsowym. Wynalazek znajduje zastosowanie głównie do wygładzania napięcia tyrystorowych przerywaczy i falowników z modulacją szerokości impulsów.

W znanych rozwiązaniach filtrów aktywnych wstrzykujących, z których jedno jest znane z* patentu polskiego Nr 109609, elementem wykonawczym filtru jest dławik o dwóch uzwojeniach: głównym i dodatkowym. Uzwojenie główne włącza się szeregowo między źródło wygładzanego napięcia a odbiornik. Wygładzenie napięcia zawierającego składową stałą i składową zmienną uzyskuje się przez kompensację składowej zmiennej za pomocą SEM wytworzonej w głównym uzwojeniu dławika. SEM ta jest indukowana na skutek odpowiednich zmian prądu płynącego w uzwojeniu dodatkowym,, w którym przepływ prądu o zmiennej wartości wymusza źródło prądowe. V/ znanych rozwiązaniach źródłem prądowym jest wzmacniacz tranzystorowy zasilany ze źródła napięcia. We wzmacniaczu tranzystorowym regulację napięcia lub prądu uzyskuje się jako skutek zmian spadku napięcia na złączu kolektor-baza i dlatego podczas pracy wzrsacniacza występują straty energii. Wskutek tego sprawność tranzystorowego filtru aktywnego wstrzykującego nie może być bardzo duża. Filtr aktywny napięć impulsowych, według wynalazku, zawierający dławik, którego uzwojenie główne jest włączone między źródło wygładzanego napięcia a odbiornik, charakteryzuje się tym, że uzwojenie pomocnicze dławika jest połączone z układem szeregowym kondensatorów pierwszego i drugiego oraz łączników v; taki sposób, że za pomocą tych łączników zmienia się kierunek włączenia pierwszego kondensatora w zależności cd chwilowej wartości wygładzanego napięcia, natomiast drugi kondensator jest włączony stale w jednym kierunku.

Zaletą rozwiązania, według wynalazku, jest znacznie większa sprawność energetyczna filtru w porównaniu z rozwiązaniami znanymi.

153 379

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest pokazany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat filtru, a fig.2 - przebiegi napięć i prądów w funkcji czasu.

Filtr aktywny, według wynalazku, przedstawiony na fig. 1, zawiera dławik, którego uzwojenie główne 1 o liczbie zwojów z1, jest włączone między odbiornik 2 a źródło wygładzanego napięcia 5, np. przerywacz tyrystorowy. Uzwojenie dodatkowe 4, o liczbie zwojów z2 jest połączone z dwoma szeregowymi kondensatorami pierwszym C1 i drugim C2, przez układ czterech łączników 5, 6, 7, Θ, w taki sposób, że za pomocą tych łączników zmienia się kierunek włączenia pierwszego kondensatora C1 w zależności od chwilowej wartości wygładzanego napięcia Ut, natomiast drugi kondensator C2 jest włączony stale w jednym kierunku. Rolę łącznika może spełniać tranzystor połowy, lub dwa równolegle przeciwsobnie połączone tranzystory bipolarne, lub układ Gretza z tranzystorem włączonym po przekątnej, lub inny podobnie działający element lub układ. Równolegle do kondensatora C1 jest włączone źródło napięcia małej mocy 9 o oporności wewnętrznej Rw. Równolegle do kondensatora C2 włączone są przeciwsobnie równolegle dwa źródła prądowe małej mocy 10 i 11. Wejścia sterujące źródeł prądowych są połączone z układem sterującym 12, którego wejście jest połączone z układem sterowania źródła wygładzanego napięcia 5.

Rozwiązanie według wynalazku wykorzystuje fakt, że warunkiem pełnego wygładzenia napięcia za filtrem jest, aby przy stałej amplitudzie impulsów napięcia wygładzanego U1, amplituda zmian napięcia U2 na zaciskach uzwojenia dodatkowego 4 była stała, niezależna od współczynnika wypełnienia impulsów V fa napięcia U1 i wynosiła

U₂ « U2’ + U2 . ul .

natomiast wartości szczytowe U2* i U2^M zależą od wartości współczynnika T /T. Dzięki temu chwilowe wartości napięcia U2 można uzyskać przez sumowanie dwóch składowych jak to pokazano na fig. 2, a więc składowej wolnozmiennej U_a i stałej co do wartości składowej U^ włączanej w taki sposób, że w czasie trwania impulsu napięcia U1 ma ona kierunek dodatni, a w czasie przerwy między impulsami ma kierunek ujemny.

Składowa U_a ma wartość zależną od amplitudy napięcia U1 i od współczynnika wypełnienia impulsów tego napięcia T /T. Jeśli napięcie U1 ma charakter impulsów jednobiegunowych, to /1/ u « u₁ -- / - - / ^a z1 2 T

Składowa U^ ma wartość: /2/

U_x = i /U2’ + U2/ = Ul . Ξ? ^b 2 2 _Z1

W filtrze, którego schemat przedstawiono na fig. 1, na kondensatorze C2 istnieje napięcie U_a, a na kondensatorze C1 napięcie U^. W czasie trwania impulsu napięcia U1 włączone są łączniki 6 i 7, co powoduje sumowanie napięć U i U, . W czasie przerwy między a d impulsami włączone są łączniki 5 i 3» co powoduje włączenie napięcia U^ w przeciwnym kierunku. W efekcie w czasie trwania impulsu napięcia U1 do uzwojenia 4 jest przyłożone napięcie

U2* = U + U_Ka d a w czasie przerwy między impulsami napięcie .

U2« = -J_a - U_b

Pod wpływem tego napięcia w uzwojeniu 4 płynie prąd i£ o przebiegu przedstawionym na rysunku fig. 2, a jego zmiany indukują w uzwojeniu głównym 1 SEM propcrc jo.nalną do chwilowej wartości napięcia U2. Ta SEM odejmując się lub dodając do napięcia na wyjściu przekształtnika 3 kompensuje składową zmienną napięcia U1. W rzeczywistości napięcia U_aoraz υ^ nie są dokładnie stałe, gdyż napięcia na kondensatorach C1 i C2 zmieniają się

153 379 pod wpływem prądu i₂, lecz jeśli pojemności kondensatorów C1 i C2 są duże, to zmiany napięć U_a oraz są niewielkie. Źródło napięcia 9 ma niewielką moc i służy do wstępnego na ładowania kondensatora C1 przed rozpoczęciem pracy układu i do uzupełniania strat w celu utrzymania na nim stałego napięcia o wartości zgodnej z równaniem /2/.

Źródła prądowe 10 i 11 mają również niewielką moc i służą do uzupełnienia strat i do powolnego ładowania lub rozładowywania kondensatora C2 w miarę zmian wartości współczynnika % /T tak, aby napięcie na nim było zgodne z równaniem /l/. Jeśli napięcie Ua ma dokładnie taką wartość, to prąd i₂ płynący przez uzwojenie 4 i kondensatory C1 oraz C2, ma przebieg symetryczny względem zera, taki jaki przedstawiono na rysunku na fig. 2 i nie powoduje zmian średniej wartości napięcia na kondensatorach. Jeżeli napięcie U_a, dzięki odpowiedniemu sterowaniu źródeł 10 i 11 jest nieco większe od wartości wyznaczonej przez równanie /l/, to prąd i₂ ma niewielką składową stałą i wtedy do utrzymania stałej wartości napięcia na kondensatorze C1 wystarczy zamiast źródła napięcia 9 element bierny o progowej charakterystyce u « f /i/, np. dioda Zenera.

W filtrze, według wynalazku, straty występują tylko w rezystancjach uzwojeń dławików i łącznikach oraz w źródłach napięcia i prądu. Moc tych źródeł jest bardzo mała i dzięki temu sprawność energetyczna filbru może być duża.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Filtr aktywny napięć impulsowych, zawierający dławik, którego uzwojenie główne jest włączone między źródło wygładzanego napięcia a odbiornik, znamienny tym, źe uzwojenie dodatkowe /4/ dławika jest połączone z układem szeregowym kondensatorów pierwszego /d / i drugiego /C2/ i łączników /5, 6, 7, 3/ w taki sposób, że za pomocą tych łączników zmienia się kierunek włączenia pierwszego kondensatora /c1/ w zależności od chwilowej wartości wygładzanego napięcia /U^/, natomiast drugi kondensator /c2/ jest włączony stale w jednym kierunku.

fig.1

153 379

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

Cena 3000 zł