SU1023584A1

SU1023584A1 - Controllable dc voltage converter

Info

Publication number: SU1023584A1
Application number: SU823378892A
Authority: SU
Inventors: Игорь Ишханович Ишханов; Игорь Николаевич Троян
Original assignee: Предприятие П/Я А-7460
Priority date: 1982-01-05
Filing date: 1982-01-05
Publication date: 1983-06-15

Abstract

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий заданхфий генератор, основной и N вспомогательных инверторов, вторичные обмотки трансформаторов которых соеди нены последовательно и ; подключены к выходному выпр кмтелю с емкостным фильтром, N ключей и по одной дополнительной обмотке на трансформаторах вспомогательных инверторов , при этом задающий генератор подключен к основному инвертору. л i 61Х,;КЭ-::. о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью повышени стабильности выход ного напр жени , в преобразователь введены датчики верхнего и нижнего уровней выходного напр жени , N последовательно включенных реверсивных счетчиков со счетом до 3, N дешифраторов и N фазовращателей, при этом ;задающий генератор подключен к входам вспомогательных инверторов через фазовращатели , командные входы кото;pbJx соединены с выходами соответствующих дешифраторов входами подключенных к соответствующим выходам реверсивных счетчиков, причем выходы датчиков верхнего и нижнего уровI ней выходного напр жени подключены iK определ н фсм направление счета вхоkfl дам реверсивного счетчика, упом нутые ключи включены параллельно дополнительным обмоткам трансформаторов вспомогательных инверторов, а входы ключей соединены с входами запрета :пропускани сигнала соответствующих фазовращателей.. , . - to 00 СПADJUSTABLE CONSTANT VOLTAGE TRANSMITTER, containing the generator, main and N auxiliary inverters, the secondary windings of transformers of which are connected in series and; connected to an output cable with a capacitive filter, N keys and one additional winding on transformers of auxiliary inverters, while the master oscillator is connected to the main inverter. l i 61X,; CE - ::. This is so that, in order to increase the stability of the output voltage, sensors of the upper and lower levels of the output voltage, N series-connected reversing counters with a count of up to 3, N decoders and N, are inserted into the converter phase shifters, in this case; the master oscillator is connected to the inputs of auxiliary inverters via phase shifters, the command inputs of which; pbJx are connected to the outputs of the corresponding decoders by the inputs connected to the corresponding outputs of reversible meters, and the outputs of the sensors erhnego and lower it urovI output voltage connected iK n FSM determines counting direction vhokfl give down counter, the said keys includes additional parallel windings of transformers auxiliary inverters, and input keys are connected to inputs of the ban: passing a signal corresponding to phase shifters ... - to 00 SP

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани радиотехнических устройств. Известен вольтодобавочный стабилизатор с амплитудным регулированаем ,, содержащий N преобразовательных чеек, входы которых соединены пара лельно друг с другом, а выходы последовательно . Кажда из чеек выполнена по схеме двухтактного усилител мощности с шунтирунзидами диодами и транзисторным ключом на входе. Последний управл етс от триггерного элемента, выполненного на операционном усилителе; транзисторы усилител мощности управл ютс сщгналом с задающего генератора. Ус ройство управлени представлено пороговой схемой, имеющей в зависимости от величины выходного напр жени три устойчивых состо ни 1 . Выходные напр жени всех чеек одинаковы, и нестабильность выxoднo го напр жени равна выходному напр жению одной чейки. Недостатком такого преобразовател вл етс то, что дл получени высок стабильности выходного напр жени число преобразовательных чеек долж быть довольно большим (например, в известном устройстве 14 чеек) . Это приводит к увеличению массы и габари тов аппаратуры. Известен преобразователь посто нн го напр жени , содержащими N преобразовательных чеек, состо щих из последовательно соединенных инвертора , трансформатора и выпр мител , выходы выпр мителей объединены между собой, при этом входы N-1 преобразо вательных чеек подсоединены через последовательно соединенные с ними регулирующие ключи к входным выводам параллельно которым подключены датчи ки верхнего уровн напр жени сети, соединённые также с регулирующими ключами, а входы нулевой преобразов тельной чейки - непосредственно к упом нутым входным выводам .. Регулирование выходного напр жени осуществл етс включением Той или иной чейки путем открывани со ответствующего регулирующего ключа команде соответствующего датчика верхнего уровн в зависимости от ве личины напр жени входной сети. Недостатком такого преобразовател вл етс то, что дл получени высокой стабильности выходного напт р жени необходимо большое количеств преобразовательных чеек, равное величине /uiJBbiii где Л , - процент изменени первичной сети; - процент изменени выходного напр жени . Например, при Л 40% и iUgyj( 5% число чеек . Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс регулируемый преобразователь, содержащий основной и несколько вспомогательных инверторов, вторичные обмотки выходных трансформаторов которых соединены последовательно и св заны через выпр митель с нагрузкой, электронный ключ, включенный в общую цепь управлени, инвертора, при этом вход ключа св зан с общим опорным элементом через обмотки выходных трансформаторов основного и предшествующих вспомогательных инверторов , а через фиксирующие диоды с дополнительными обмотками выходных трансформаторов З . В этом преобразователе управление вспомогательными инверторами осуществл етс по двоичному коду, что дает возможность уменьшить количество вспомогательных инверторов. Например если число инверторов в данной схеме равно N, то дл получени такой же стабильности в схемах, описанных выше , необходимо N чеек. Однако такое устройство характеризуетс недостаточно высокой стабильностью выходного напр жени . Например , при трех инверторах отклонение выходного напр жени от номинала составл ет +3,6 и -2% в моменты после изменени состо ни вспомогательных инверторов и достигает +8,7% в момент, предшествующий изменению состо ни инверторов. Таким образом, суммарный диапазон изменени выходного напр жени составл ет 10,7%. Дл повышени стабильности необхо- . димо увеличить число вспомогательных инверто 3ов, что приводит к увеличению массы и габаритов устройства. Кроме того, из-за наличи рекуперации , энергии через неработающую чейку увеличиваютс потери энергии в схе ме. Целью изобретени вл етс увеличение стабильности выходного напр 1жени . Поставленна цель достигаешьс тем, что в регулируемый преобразователь посто нного ;напр жени содержащий задающий генератор, основной и N вспомогательных инверторов, втори ные обмотки трансформаторов которых соединены последовательно и подключены к выходному выпр мителю с емкостным фильтром, N ключей .и по одной дополнительной обмотке на трансформаторах вспомогательных инверторов , введены датчики верхнего и нижнего уровней выходного напр жени , N последовательно включенных друг с другом реверсивных счетчиковсо счетом до 3, N дешифраторов и N фазовращателей, при этом задающий генератор подключен к входам вспомо гател ных инверторов через фазовращатели , командные входы которых соединены с выходами соответствующи дешифраторов, входами подключенных соответствующим выходам реверсивных счетчиков, причем выходы датчиков верхнего и нижнего уровней выходного напр жени подключены к определ ющим направление счета входам реверсивного счетчика, упом нутые ключи включены параллельно допо нительным обмоткам трансформаторов вспомогательных инверторов, а входы ключей соединены с входами запре та пропускани сигнала соответствую щих фазовращателей. На чертеже представлена функциональна схема устройства. Преобразователь содержит задающий генератор 1, основной инвертор. 2 вспомогательные инверторы 3.1, 3.2, ... 3.N, выходной выпр митель 4, емкостной фильтр 5, ключи 6.1, 6.2, ... 6.N дополнительные обмотки 7.1,7.2, ... 7.N, реверсивные счет чики 8.1, 8.2, ... 8.N, дешифраторы 9.1,9.2, ... 9.N, фазовращатели им пульсов задающего генератора 10.1, 10.2, ... 10.N, датчик 11 верхнего уровн , датчик 12 нижнего уровн , нагрузку 13, задакиций генератор 1 подключен к входу основного инвертора 2 непосредственно, а к входам вспомогательных инведторов 3.1, 3.2 ... 3. N через фаэрв1рс1щатели 10.1, 10.2, ... ION соответственно, команд ные входы которых соединены с выход ми соответствующих дешифраторов 9.1 9.2,... 9.N, входакш подключенных к соответствующим выходам реверсивны счетчиков 8.1, 8.2, ... 8.N, причем выходы датчиков 11 верхнего и нижне го 12 уровней выходного напр жени подключены к определ нш1им направление счета входам реверсивного счетчика . Ключи 6.1, 6.2 ... 6N включены параллельно дополнительным обмоткам 7.1,7.2.. .7.N трансформаторов вспомогательных инверторов, а входа ключей соединены с входами запрета пропускани сигнала соответствующих фазовращателей. Депшфраторы преобразуют выходной код счетчиков в три команда, поступакмцие по трем отдельным шинам на командные входы соответствующих фазовраща.телей, которые в зависимости от команды дешифраторов пропускают на входы вспомогательных инверторов импульсы задающего генератора без изменени фазы, с изменением фазы на 180® или не пропускают вообще. Устройство работает следующим образом . При подаче напр жени первичной сети на преобразователь начинают работать основной и вспомогательные инверторы. Напр жение на выходе этих инверторов выпр мл етс выпр мителем 4, фильтруетс фильтром 5 и поступает на нагруэку -13 и на входы датчиков верхнего и нижнего уровней 11 и 12 соответственно. Пусть величина этого напр жени превышает верхний уровень. В этом случае на выходе датчика 11 - высокий потенциал (логическа единица), а на выходе датчика 12 - низкий (логический нуль). Уровень 1 поступает на вход, определ ющий пр мое направление счета счетчиков 8.1, 8.2,... 8.N. КажЩ11й из счетчиков представл ет собой счетчик счета до 3 (00, 01, 10,). Счетчики начинают переключатьс . При пр мом направлении счета состо ни на выходах счетчиков и дешифраторов, а также фазность работы вспомогательных инверторов соответствуют таблице (число вспомогательных чеек вз то равным 2, выходное напр жение инвертора 3.2 выбрано в три раза большим выходного напр жени чейки 3.1).The invention relates to electrical engineering and can be used in the secondary power supply sources of radio engineering devices. Known booster stabilizer with amplitude adjustable, containing N converter cells, the inputs of which are connected in parallel with each other, and the outputs in series. Each of the cells is made according to the scheme of a push-pull power amplifier with shuntyrunzid diodes and a transistor switch at the input. The latter is controlled from a trigger element, performed on an operational amplifier; power amplifier transistors are controlled by a signal from a master oscillator. The control device is represented by a threshold circuit, depending on the magnitude of the output voltage, having three steady states 1. The output voltages of all cells are the same, and the instability of the output voltage is equal to the output voltage of one cell. The disadvantage of such a converter is that in order to obtain a high stability of the output voltage, the number of converter cells must be quite large (for example, in a known device of 14 cells). This leads to an increase in the mass and dimensions of the apparatus. A known DC voltage converter containing N converter cells consisting of a series-connected inverter, a transformer and a rectifier, the rectifier outputs are interconnected, while the N-1 inputs of the converter cells are connected via serially connected control keys to input terminals in parallel with which are connected the sensors of the upper level of the mains voltage, also connected to the regulating keys, and the inputs of the zero converter cell directly to the mentioned th input terminals .. Regulation of the output voltage is performed by including a particular cell by regulating the opening of the corresponding key corresponding to the upper level sensor activated depending on the magnitudes of the input voltage network. The disadvantage of such a converter is that in order to obtain high stability of the output voltage, a large number of converter cells is needed, equal to the value / uiJBbiii where Л is the percentage change in the primary network; - percent change in output voltage. For example, at L 40% and iUgyj (5% number of cells. The closest to the technical essence of the invention is an adjustable converter containing a main and several auxiliary inverters, the secondary windings of output transformers of which are connected in series and connected via a rectifier to a load the key included in the common control circuit of the inverter, wherein the key input is connected to the common support element through the windings of the output transformers of the main and previous auxiliary inverters, and through Auxiliary diodes with additional windings of output transformers 3. In this converter, auxiliary inverters are controlled by binary code, which makes it possible to reduce the number of auxiliary inverters. For example, if the number of inverters in this circuit is N, then to obtain the same stability in the circuits described above N cells are necessary. However, such a device is characterized by an insufficiently high output voltage stability. For example, with three inverters, the deviation of the output voltage from the nominal is +3.6 and -2% at times after changing the state of the auxiliary inverters and reaches + 8.7% at the time preceding the change in the state of the inverters. Thus, the total range of variation of the output voltage is 10.7%. To increase the stability needed. It is necessary to increase the number of auxiliary invertots, which leads to an increase in the mass and dimensions of the device. In addition, due to the presence of recuperation, the energy through the idle cell increases the energy loss in the circuit. The aim of the invention is to increase the stability of the output voltage. The goal is achieved by the fact that a regulated constant-current converter, a voltage containing a master oscillator, the main and N auxiliary inverters, the secondary windings of transformers of which are connected in series and connected to an output rectifier with a capacitive filter, N keys. transformers of auxiliary inverters, sensors of the upper and lower levels of the output voltage, N series-connected reverse meters with counting up to 3, N de are introduced If the oscillator and N phase shifters, the master oscillator is connected to the inputs of the auxiliary inverters via phase shifters, the command inputs of which are connected to the outputs of the corresponding decoders, the inputs connected to the corresponding outputs of the reversible counters, and the outputs of the sensors of the upper and lower levels of the output voltage are connected to the determining direction counting the inputs of the reversible counter, the mentioned keys are connected in parallel with the auxiliary windings of the auxiliary inverter transformers, and the inputs of the The connectors are connected to the signals to prevent the transmission of the signal of the corresponding phase shifters. The drawing shows the functional diagram of the device. The converter contains master oscillator 1, the main inverter. 2 auxiliary inverters 3.1, 3.2, ... 3.N, output rectifier 4, capacitive filter 5, keys 6.1, 6.2, ... 6.N additional windings 7.1,7.2, ... 7.N, reversible counters 8.1, 8.2, ... 8.N, decoders 9.1,9.2, ... 9.N, phase shifters of master oscillator pulses 10.1, 10.2, ... 10.N, upper level sensor 11, lower level sensor 12, load 13, of the tasks, the generator 1 is connected to the input of the main inverter 2 directly, and to the inputs of auxiliary investors 3.1, 3.2 ... 3. N via faer 1 10 1, 10.2, ... ION, respectively, the command inputs of which are connected to the outputs x decoders 9.1 9.2, ... 9.N, the inputs connected to the corresponding outputs are reversible counters 8.1, 8.2, ... 8.N, and the outputs of the sensors 11 of the upper and lower 12 levels of the output voltage are connected to the definite counting direction of the inputs reversible counter. The keys 6.1, 6.2 ... 6N are connected in parallel to the additional windings 7.1,7.2 ... .7.N of transformers of auxiliary inverters, and the inputs of the keys are connected to the inputs of the prohibition of signal transmission of the corresponding phase shifters. Depotfrarators convert the output code of the counters into three commands, acting on three separate buses to the command inputs of the respective phase shifters, which, depending on the decoder command, pass the master oscillator pulses to the inputs of auxiliary inverters with a phase change of 180® or do not pass at all . The device works as follows. When the supply voltage of the primary network to the converter, the main and auxiliary inverters begin to work. The voltage at the output of these inverters is rectified by rectifier 4, filtered by filter 5 and fed to the load terminal 13 and to the inputs of the sensors of the upper and lower levels 11 and 12, respectively. Let the magnitude of this voltage exceed the upper level. In this case, the output of the sensor 11 is high potential (logical unit), and the output of the sensor 12 is low (logical zero). Level 1 is fed to the input, defining the direct direction of the counting of counters 8.1, 8.2, ... 8.N. Each of the counters is a counting counter up to 3 (00, 01, 10,). The counters are starting to switch. In the forward counting direction, the state at the outputs of the counters and decoders, as well as the phase of operation of the auxiliary inverters correspond to the table (the number of auxiliary cells is taken equal to 2, the output voltage of the inverter 3.2 is three times greater than the output voltage of the cell 3.1).

100 100

00 00 00 0100 00 00 01

00 01 10 00 010 001 10000 01 10 00 010 001 100

+ 4bU + 4bU

ч-зди h zdi

+4+4

,)t + 3uU +зли,) t + 3uU + angry

оabout

+ 2ди + 2

+ 3ди + 3d

-ли +4U-li + 4U

+ 4U о Из таблицы видно, что напр жение на выходе преобразовател измен етс от величины -Ди ДО величины иосц+Льи, где.иосн- напр жение на выходной обмотке основной преобразовательной чейки. На определенном такте напр жение на выходе преобразовател попадает в зону, определ емую порогс1ми сраба тывани датчиков верхнего 11 и нижнего 12 уровней. На выходе датчика 11 верхнего уровн по вл етс ло гичес сий нуль, и счетчики прекращают счет и остаютс в этом состо нии Аналогичные процессы происход т в схеме, если напр жение на выходе в первый момент меньше напр жени нижнего уровн , только в этом случа счетчики считают в обратном направлении (процесс как бы повернут на 180 по отношению к описанному). В установившемс режиме когда напр жение на выходе преобразовател находитс в зоне молчани счетчиков , преобразователь.работает сле дующим образом. Если напр жение сети возрастает то возрастает напр жение на выходе преобразовател . При определенном напр жении сети напр жение на выходе превьвиает напр жение срабатывани датчика верхнего уровн , на его выходе по вл етс логическа единица , счетчики начинают считать в пр мом направлении, последовательно+ 4U o From the table it can be seen that the voltage at the output of the converter varies from the value of ––––––––––––––––––––––––––––––– of At a certain step, the voltage at the output of the converter falls into the zone determined by the thresholds for the triggering of the sensors of the upper 11 and lower 12 levels. A zero appears at the output of the upper level sensor 11, and the counters stop counting and remain in this state. Similar processes occur in the circuit if the output voltage at the first moment is less than the lower level voltage, only in this case count in the opposite direction (the process is, as it were, rotated by 180 in relation to the described). In steady state, when the voltage at the output of the converter is in the zone of silence of the counters, the converter operates as follows. If the network voltage increases, the voltage at the output of the converter increases. At a certain network voltage, the output voltage exceeds the pickup voltage of the upper level sensor, a logical unit appears at its output, the counters begin to count in the forward direction, in series

Продолжение таблицы обеспечива вычитание из выходного напр жени UU, +2U.U, 3uU и т.д. до тех пор, пока станет меньше напр жени верхнего уровн и попадет в зону молчани счетчиков. При уменьшении напр жени сети логическа единица по вл етс на выходе датчика нижнего уровн 12, счетчики начинают считать в обратном направлении , последовательно обеспечива прибавление к выходному напр жению напр жений uU, 2&L1,. Зди до тех пор, пока выходное напр жение не возвратитс в зону молчани счетчиков. Ключи 6.1, 6.2, ... 6.N, шунтирующие 7.1, 7.2, ... 7.N трансформаторов вспомогательных инверторов, при наличии команды запрета пропускани сигнала на входах соответствующих фазовращателей открываютс вышеуказанной командой и тем салим исключают падение напр жени от протекани тока в выходных обмотках трансформаторов вспомогательных чеек при их отключении. В остальных случа х ключи наход тс в закрытом состо нии. Таким образом, на выходе преобразовател поддерживаетс напр жение. лежащее между напр жени ми срабатывани датчиков нижнего и верхнего уровней (и и Ug соответственно). В предлагаемом устройстве реализован способ управлени по троично55У коду, т.е. каждый вспомогательный ; инвертор может иметь три устойчивых состо ни , благодар чему при меньшем копичестве инверторов можно поду чить большее количество сочетаний их работыи Тем самым повысить стабильность выходного напр жени . Например , при наличии в предлагаемой схеме N вспомогательных инверторов, в устройстве-прототипе дл получени такой же стабильности шдходного напр жени необходимо МтПГ, а в первых двух аналогах № инверторов.The continuation of the table provides subtraction from the output voltage UU, + 2U.U, 3uU, etc. until the voltage of the upper level becomes less and falls into the zone of silence of the counters. When the network voltage decreases, a logical unit appears at the output of the low level sensor 12, the counters begin to count in the opposite direction, successively adding uU, 2 & L1, to the output voltage. Zdi until the output voltage returns to the silent zone of the meters. Keys 6.1, 6.2, ... 6.N, shunting 7.1, 7.2, ... 7.N transformers of auxiliary inverters, if there is a command to prohibit signal transmission at the inputs of the corresponding phase shifters, open by the above command and thereby, eliminating the voltage drop from current flow in the output windings of auxiliary cell transformers when they are disconnected. In the remaining cases, the keys are in the closed state. Thus, voltage is maintained at the output of the converter. lying between the voltages of the sensors of the lower and upper levels (and and Ug, respectively). The proposed device implements a control method according to a triple 5555 code, i.e. each auxiliary; An inverter can have three stable states, so that with a smaller number of inverters, it is possible to detect more combinations of their operation and thereby increase the stability of the output voltage. For example, if there are N auxiliary inverters in the proposed circuit, the prototype device requires the IGTG in order to obtain the same stability of the supply voltage, and the first two analogs of the number of inverters.

Claims

ADJUSTABLE DC-VOLTAGE CONVERTER, containing the master oscillator, the main and N auxiliary inverters, the secondary windings of the transformers of which are connected in series and; connected to the output rectifier with a capacitive filter, N keys and one additional winding on the transformers of the auxiliary inverters, while the master oscillator is connected to the main inverter, so that, in order to increase stability, the output * voltage, the transducer includes sensors of the upper and lower levels of the output voltage, N sequentially connected reverse counters with a count of up to 3, N decoders and N phase shifters, while the master oscillator is connected to the inputs of the auxiliary and vertices through phase shifters, the command inputs of which are connected to the outputs of the corresponding decoders ^ inputs connected to the corresponding outputs of the reverse counters, the outputs of the sensors of the upper and lower levels of the output voltage I are connected i to the inputs of the reversing counter that determine the direction of counting, the mentioned keys are connected in parallel with additional windings transformers of auxiliary inverters, and the key inputs are connected to the prohibition inputs: signal transmission of the corresponding phase shifters.