SU1022267A1 - Регул тор напр жени со звеном повышенной частоты - Google Patents

Abstract

1. РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ СО ЗВЕНОМ ПОВШЕННОЙ ЧАСТОТЫ, содержащий п модул торов, демодул тор, п согласующих устройств в виде трансформаторов , входы которых подключены к выходам соответствующих модул то ров , а силовые выходы соединены между .собой а последовательную цепь и подключены к силовому входу демодул тора , задающий генератор, 2п фазосдвигающих устройств с последовательно нарастающими уровн ми сравнени , причем их синхронизирующие входы соединены с выходим задающего генератора , а управл ю1иие входы - с задающим входом регул тэра, отличающийс  тем, что, с целью повыше1ни  коэффициента полезного действи  и улучшени  массогабаритных показа:телей регул тора, 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 управл ющими входами противотактных ключей одного из модул торов , первый вход - с выходом со .,ответствующего фазосдвигающего устройства , а все вторые входы объединены с управл ющим входом демодул тора и подключены к выходу дополнительного задающего генератора. . ISO to to а

Description

2. Регул тор по п. 1, о т л и чающийс  тем, что введены п датчиков тока намагничивани , выходы которых объединены и подключены к одному из входов дополнительного задающего генератора,а входы - к управл ющим выходам соответствующих согласуюи(их устройств.

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к регул торам напр жени , и может найти применение при регулировании напр жени  в широком диапаз оне изменени  входного и выходного напр жени  с сохранением высоких энергетических показателей , а также в тех случа х, когда требуютс  высокие быстродействие регулировани  и точность воспроизведени  задающего сигнала, минимальные масса и габариты регул тора.

Известны регул торы напр жени , содержащие звено повышенной частоты

Ш и 2. ; :

Данные регул торы имеют бо/1ьшой диапазон регулировани  выходного напр жени , причем, чем болыве диапазон регулировани , тем значительней возрастает содержание искажающих гармоникJ что в сочетании с большой амплитудой пульсаций выходного напр жени  приводит к существенному ухудшению энергетических показателей увеличению массы и габаритов выходных фильтров и COOTаетственйо снижению быстродействи  регулировани  выходного напр жени .

Известен регул тор напр жени  со звеном повышенной частоты, который позвол ет при любой глубине модул ции получить достаточно высокие энер гетические показатели, быстродействие ре гули рс вани  и ТгОчность воспроизведени  относительно медленно иЗмен ющегос  задающего сигнала. Данный регуллтор содержит п модул торов, инверторов, демодул тор, п согласующих устройств (трансформаторов), выходы (первичные обмотки) которых подключены к силовым выходам соответствующих модул торов, а выходы (вторичные обмотки) соединены последовательно и подключены к силовому входу модул тора , задающий генератор, 2п фазосдвигающих устройств с последовательно нарастающими уровн wi сравнени , синхронизирующие входы которых соединены с выходом задающего генератора, и управл ющие - к задающему входу устройства З Недостатком указанных регул торов  вл етс  то, что при возрастании скорости Изменени  или частоты задающего сигнала дл  поддержани  заданной точности воспроизведени 

необходимо повышать частоту промежуточного преобразовани  и соответственно частоту коммутации ключевых элементов демодул тора и всех п  чеек, состо щих из модул тора и

согласующего устройства, что приведет к возрастанию динамических потер ь и соответственно к снижению ШД и возрастанию установленной мощности регулирующего органа. Примем

энанительное уве/1и ение частоты промежуточного преобразовани , с целыо поддержани  заданной точности воспрсжзведени , может привести к обратному результату, ЗтоЬбь сн етс  тем,

что.паузы напр жени , формируемые в момент коммутации ключевых элементов преобразовани  и равные по амплитуде выходному, могут составл ть значительную часть периода промежуточного пресйразовани , что приведет « ухудшению коэффициента пульса ий и формы выходного напр жени , а увеличение устаноВлем«ой м эдности фильтра , необходимае в этом случае, к снижени быстрсЭДёЙ1бтВИЯ и точности воспроизведений задающего сигнала и дополнительнс лу возрастанию ycTaHOBjncHной мощности регул тора в целом.

Цел1 изобретени  - повышение коэффициента полезного действи  и улучшение мае :огаба| йтных показателей регул тй а.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в регул тор напр жени  со звеном

повь шенной частоты, содержащий п модул торов , демодул тор, -п согласующих устройств,Например трансформаторов , входы которых подключены к выходам соответствующих модул торов а сИловые выходы соединены между со бой в последовательную цепь и подключены к силовому входу Демодул то ра , задающий генератор, 2п фазосдви гающих устройств с последовательно нарастающими уровн ми сравнени , причем их синхронизирующие входы соединены с выходом задающего генератора , а управл ющие- входы - с задающим входом регул тора, введены дополнительный задающий генератор, синхронизирующий вход которого подсоединен к одному из выходов основ ного задающего генератора и 2п датчиков фазы, при этом выход каждого датчика фазы соединен с управл ющим входами противотакт№ 1Х ключей одно го из модул торов, пербый вход - с выходом сбответствующего фазосдвигаю щего устройства, а все вторые входы объединены е управл ющим входом демодул тора и подключены к выходу дополнительного зада1ощего генератора. Кроме того, в регул тор напр жени  введены п датчиков намагничивайи , выходы которых объединены и подключены к одному из входов дополнительного задающего генератора, а входы - к управл ющим выходам соответствущих согласующих устройств. На фиг. 1 приведена функциональна  схема регул тора напр жени  со заеж повышенной частоты; на фиг . 2 - диаграммы, по сн ющие работу устройства; на фиг. 3-- пример выполнени  модул тора и согласующего устройства. Регул тсчэ напр жени  (фиг. I) содержит модул тор 1, нагрузку 2, подключенную к его выходу, п согласующих устройств 3-51 входы которых подсоединены к выходам модул торов 6-8, а выходы соединены между собой в последовательную цеп, и подключены к силовому входу демодул тора 1, 2п датчиков фазы, соединенных саои ми выхода с входами соответствующих модул торов 6-8, 2п фазосдвигающих устройств 15-20, выходы которых подключены к первым 8)одам соответствующих датчиков 9- фазы, синхронизирующие входы соединены с выходом задающего генератора 21t а управл ющие - к задающему входу регул тора, дополнительный задающий генератор 22, синхронизирующий вход которого подключен к второму выходу основного 7 задающего генератора 21, а выход к вторым входам датчиков Э фазы и входу демодул тора 1, п датчиков 23-25 замагничивани , подсоединенных своими выходами к управл ющему входу дополнительного задающего генератора 22, а входами к выходам (управл ющим ) соответствующих согласующих устройств 3-5. На фиг. 2 представлены последовательности формируемых сигналов 26-39. Регул тор напр жени  работает следующим образом. При входном задающем сигнале на выходах всех фазосдвигающих устройств 15-20 фомируетс  посто нный сигнал 29, по амплитуде равный логическому нулю (фиг.2), который поступает на первые входы датчиков 9-1 фазы. В этом случае на выходах датчиков фазы формируютс  последовательности 30,. аналогичные и синфазhwe последовательности 26, поступающие на вторые входы датчиков 9-1 Фа эы с выхода дополнительного задающего генератора 22, которые поступают на управл ющие входы противотактных ключей модул торов 6-8. Пример выполнени  согласующего устройства модул тора приведен на фиг. 3, где itO, 1 и k2, k3 - пары противотактных ключей модул тора, а 44 и 45 - силовые входна  и выходна  обмотки согласующего устройства соответственно. Датчики 9-14 фазы (фазореверсивные блоки} работают таким образом, что при поступлении на первый (управл ющий) вход нулевого сигнала на его выход проходит усиленна  последовательность импульсов 26, поступающа  на его второй вход с выхода задающего генератора 22, а при по влении на первом входе сигнала, равного логической единице, на выходе измен етс  на противоположную пол рность сигнала, поступающего на его второй вход. При возрастании задающего напр жени  Uij на выходе одного из ФСУ соответствующим (управлением) уровнем сравнени  формируетс  последовательность импульсов 32 или 35 с амплитудой , равной логической единицей (фиг. 2). Длительность импульсов упом нутых последовательностей 32 или 35 определ етс  величиной задакицего сигнала (например 3 или 34), а частота - частотой последовательности иипульсов 27, формируемых задакхцим генератором 21. При поступлении этих импульсных последовательностей 32 или 35 на первый вход соответствующего датчика фазы на его выходе на врем  длительности импульсов измен етс  на противоположную пол рность сигнала 26, поступающего на его второй вход и на управл ющие входы противотактных ключей 40, tl или k2, 43 соответствующего модул тора, посту пает последовательность 33 или Зб. Этим обеспечиваетс  выключение ЭДС трансформаторной обмотки модул тора на данный интервал времени из общего контура суммировани  путем закорачивани  первичной обмотки 4 ключами 40, 42 в один полупериод и 41, 3 в другой полупериод частной последовательности 26. При дальнейшем увеличении задающе го сигнала и достижении им определен ного значени  на выходе данного фазо сдвигающего устройства формируетс  посто нный сигнал 38, по величине равный логической единице. В этом случае на выходе датчика фазы и соот ветственно на управл ющих входах противотактных ключей 0, 1 или . 2, 43 формируетс  последовательност импульсов 39 (фиг. 2), равна  по час тете, но в противофазе с последовательностью 2б, поступающей на второй вход датчика фазы с выхода дополнительного задающего генератора 22 (фиг. 1). Этмм обеспечиваетс  полное , выключение из общего контура суммиро вани  ЭДС трансформаторной обмотки данного модул тора и регулирование в одной из 2п зон заканчиваетс . При дальнейшем возрастании задающего сигнала происходит аналогична  операци  с последовательност ми,пост пающими на входыдругой пары противо тактных ключей 40, 1 или k2, 3 это го демодул тора, чем обеспечиваетс  реверс выходного напр жени  первой  чейки в общем контуре суммировани  по отношению к исходному состо нию. Причем описанные операции могут производитьс  одновременно с последовательност ми импульсов, поступающими на входы обеих пар противотактиых ключей 0, 1 или 2, одной  чейки , как и в прототипе, путем встречно-параллельного сдвига управл ющих п6с1 едовательностей, формируемых на выходах соответствующих ФСУ. По мере дальнейшего увеличени  амплитуды задающего сигнала в режиме регулировани  с повышенной частотой коммутации .начинают управл ть второй  чейкой, измен   уровень выходного напр жени  во второй зоне. Таким образом, поочередно переход т на повышенную частоту коммутации основной последовательности  чейки, которую осуществл ют в данный момент регулировани  в соответствующей зоне и возвращаютс  на исходную ранее используемую дл  этой Цели. Таким образом, при максимальной амплитуде задающего сигнала ключевые элементы всех п силовых  чеек коммутируютс  с частотой дополнительной последовательности и в противофзае по сравнению с исходным состо нием, . когда амплитуда задающего сигнала равна нулю. Дл  обеспечени  необходимой целой кратности частот задающих генераторов 21 и 22 второй выход дополнительного задающего генератора 22 подключен к синхронизирующему входу задаю1дего генератора 21. Необходимость такой св зи объ сн етс  тем, что в случае дробной кратйЬс; и упом нутых частот возрастает в о тность замагничивани  согласукрих элементов . При работе предлагаемого 1эегул тора в замкнутой системе в св зи с тем. что регулирование осуществл етс  по h j н « - ., .л IK первичной стороне согласук цих транс (}юрматоров 35 а также за счет несимметрии ключевых элементов плеч инверторов силовых  чеек, дополни- тельно возрастает возможность режима их замагничивани , который в целом при проектировании систем подобного р да дл  обеспечени  нормальной работы необходимо рассматривать как рабрчий . Дл  этого при замагничивании какого-либо согласующего трансформатора и по влении на выходе соответствующего датчика 23-25 тока намагничивани  сигнала, поступающего на выход дополнительного задающего генератора 22, осуществл етс  перефазировка последнего, что в свою приводит к одновременной смене фазы ключевых элементов инверторных  чеек и демодул торов и позвол ет, не измен   алгоритма работы, вывести из режима насыщени  данный согласующий трансформатор. Датчики тока 7 намагничивани  могут быть реализованы , например, на принципе симметрии токов в первичной и вторичной

гв

гл-П-П-П-Г

27

ЛЛАААААЛА/

28,

ч

23 30

i

/vvwvvvvv

31 32 3

п n n n п п n п n  

inrLnJirun

лл лллллл

J4

nnnnrrnnnn

35 36

Tjuuinruinj

ЛЛЛАЛАААА

37 38

39

.г

равенства первичных и вторичных ам первитков). 1022267в . обмотках трансформаторов (закон

Claims (2)

1. РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ, содержа» щий η модуляторов, демодулятор, η согласующих устройств в виде трансформаторов, входы которых подключены к выходам с.рответствующих модуляторов, а силовые выходы соединены между собой в последовательную цепь й подключены к силовому входу демоду- лятора, 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 регулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия и улучшения массогабаритных показателей регулятора, введены дополнительный, задающий генератор, синхронизирующий вход которого подсоединен к одному.из выходов основного задающего генератора и 2п датчиков фазы, ‘при этом выход каждого датчика фазы ’ g . соединен с управляющими входами противотактных ключей одного из модуляторов, первый вход - с выходом соответствующего фазосдвигающего устройства, а все вторые входы объединены с управляющим входом демодуля’тора и подключены к выходу дополнительного задающего генератора. .

SU ,.,.1022267

Фи»·}

I t

I >

1022.26/

2. Регулятор по π. 1, о т л и чающийся тем, что введены η датчиков тока намагничивания, выходы которых объединены и подключе ны к одному из входов дополнительного задающего генератора,а входы - к управляющим выходам соответствующих согласующих устройств.