SU1120464A1

SU1120464A1 - Pulse d.c.voltage regulator

Info

Publication number: SU1120464A1
Application number: SU813361122A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Григорьевич Поликарпов; Евгений Федорович Сергиенко
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт
Priority date: 1981-12-04
Filing date: 1981-12-04
Publication date: 1984-10-23

Abstract

1. тШУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТРЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий входные выводы дл подключени - источника посто нного напр жени , к одному из которых подключен регулирующий ключ, и сглаживающий Г -образный фильтр, состо щий из первичной обмотки дроссел , включенной с регулирующим ключом последовательно в цепь нагрузки, и конденсатора, включенного параллельно цепи нагруз Е 9iки , причем один из входных вьгоодов вл етс общим с одним из выходных выводов дл подключени нагрузки, отличающийс тем, что, с целью уменьщени пульсаций выходного напр жени и улучщени массогабаритных показателей, дроссель фильтра дополнительно снабжен вторичной обмоткой, соединенной началом с началом первичной обмотки дроссел , а концом - через введенный вспомогательньш конденсатор с общим выводом. 2.Регул тор по п 1, о т л ичающийс тем, что последовательно в цепь нагрузки введен (Л дополнительный индуктивный элемент, включенный между концом первичной обмотки дроссел и конденсатором фильтра. 3.Регул тор по п. 1, отличающийс тем, что между концами первичной и вторичной обмоток дроссел включен введенный доts9 полнительный конденсатор. О 4; Од 41. A SHUTTLE VOLTAGE VOLTAGE REGULATOR that contains input pins for connecting - a constant voltage source, one of which is connected to the control key, and a smoothing L-shaped filter consisting of the primary winding of the throttle connected in series with the control key in series to the load circuit, and a capacitor connected in parallel with a load circuit E 9iki, one of the input terminals being in common with one of the output terminals for connecting the load, characterized in that, in order to reduce ripple output voltage and improvement of mass and dimensional parameters, the filter choke is additionally equipped with a secondary winding connected to the beginning with the beginning of the primary winding of the choke and the end through the auxiliary capacitor introduced to the common output. 2. The regulator according to claim 1, which is connected in series with the L (an additional inductive element connected between the end of the primary winding of the throttle and the filter capacitor). 3. The regulator according to claim 1, characterized in that the ends of the primary and secondary windings of the Drossel switches on the additional capacitor inserted to the dots9 О 4; Od 4

Description

Фиг.11

1 . 1one . one

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к регул торам напр жени , позвол ющим получить в нагрузке посто нное регулируемое напр жение. .The invention relates to electrical engineering, in particular to voltage regulators, allowing to obtain a constant controlled voltage in a load. .

Известен преобразователь, использующий сглаживающий Г-образный фильтр, состо щий из двух обмоток, расположенных на магнитопроводе, при чем одни концы обмоток объединены и подключены к входному выводу, другой конец первой обмотки соединен с одним из в йходных вьшодов, а другой конец второй обмотки через конденсатор подключен ко второму выходному выводу fl2.A converter is known that uses a smoothing l-shaped filter consisting of two windings located on the magnetic core, with one ends of the windings combined and connected to the input terminal, the other end of the first winding is connected to one of the other windings through the capacitor is connected to the second output terminal fl2.

Однако в этом устройстве не устран етс основной недостаток Г-образного 4 шьтра, а именно, существен ное подмагНичйвание сердечника дроссел фильтра током нагрузки.However, this device does not eliminate the main drawback of the L-shaped 4 pin, namely, a significant jump in the core of the throttle of the filter by the load current.

Наиболее близким к изобретению вл е гс импульсный регул тор посто нного нагф жени , содержащий вход иые выводы дл подключени источника посто нного напр жени , к одному из которых подключен регулирующий ключ, и сглаживающий Г-образный фильтр, состо щий из первичной обмот ки дроссел , включенной с указанным регулирукнцим ключом последовательно в цепь нагрузки, и ко нденсатора, включенного параллельно цепи нагрузки , причем один из входных выводов вл етс общим с одним из выходных выводов дл подключени нагрузки 2jThe closest to the invention is a DC constant-current pulse regulator containing input terminals for connecting a constant-voltage source, one of which is connected to the regulating key, and a smoothing L-shaped filter consisting of the primary winding of the throttles, connected with the specified control key in series with the load circuit, and a capacitor connected in parallel with the load circuit, one of the input terminals being in common with one of the output terminals for connecting the load 2j

Недостатком известного устройства вл ютс большие величины пульсаций выходного напр жени и массогабаритных показателей сглаживающего фильтра.A disadvantage of the known device is the large values of the output voltage ripples and the weight and size parameters of the smoothing filter.

Целью изобретени вл етс уменьшение пульсаций выходного напр жени и улучшение массогабаритных показателей .The aim of the invention is to reduce output voltage ripple and improve weight and size parameters.

Поставленна цель достигаетс тем, что в импульсном регул торе посто нного напр жени , содержащем входные выводы дл подключени источника посто нного напр жени , к одному из которых подключен регулирующий ключ, и сглаживающий Г-образный фильтр, состо щий из перйичной обмотки дроссел , включенной с регулирующим ключом последовательно в цепь нагрузки, и конденсатора, включенного параллельно цепи нагрузки, причем один из входных вьтодов вл ет204642The goal is achieved by the fact that in a DC voltage regulator containing input terminals for connecting a constant voltage source, one of which is connected to the regulating key, and a smoothing L-shaped filter consisting of a primary winding of the throttles connected with regulatory key in series in the load circuit, and a capacitor connected in parallel to the load circuit, and one of the input terminals is 204642

с общим с одним из выходных выводов дл подключени нагрузки, дроссель фильтра дополнительно снабжен вторичной обмоткой, соединенной началом 5 с началом первичной обмотки дроссел , а концом - через введенный вспомогательный конденсатор с общим выводом .with the common with one of the output pins for connecting the load, the filter choke is additionally equipped with a secondary winding connected by the beginning 5 to the beginning of the primary winding of the choke and the end through the input auxiliary capacitor to the common output.

Кроме того, в импульсном регул 10 торе посто нного напр жени последовательно в цепь нагрузки введен дополнительный индуктивный элемент, включенный между концом первичной обмотки дроссел и конденсаторомIn addition, in the impulse regulator of the constant voltage, an additional inductive element is inserted in series into the load circuit, connected between the end of the primary winding of the choke and the capacitor

15 фильтра.15 filter.

Причем между концами первичной и вторичной обмоток дроссел включен введенный дополнительный конденсатор .Moreover, between the ends of the primary and secondary windings of the throttles, the introduced additional capacitor is switched on.

20 На фиг. 1 и 3 представлена принципиальна схема импульсного регул тора посто нного напр жени . В регул торе источник входного напр жени Е через регулирующий ключ 1 св зан20 In FIG. Figures 1 and 3 show a circuit diagram of a DC voltage regulator. In the controller, the input voltage source E is connected via regulating key 1

5 с началом первичной обмотки 2 дроссел 3, конец которой через конденсатор фильтра 4 и нагрузку 5, включенных параллельно, подключен к общей шине. Начало вторичной обмотки 6 сое0 динено с началом первичной обмотки 2, а конец ее через вспомогательный конденсатор 7 подключен к общей шине . К общей точке соединени начал обмоток 2 и 6 катодом подключен шунтирующий диод 8, а анодом - к общей шине (фиг. 1).5 with the beginning of the primary winding 2 Drossel 3, the end of which through the filter capacitor 4 and the load 5 connected in parallel, is connected to a common bus. The beginning of the secondary winding 6 is connected with the beginning of the primary winding 2, and its end through the auxiliary capacitor 7 is connected to the common bus. A shunt diode 8 is connected to the common junction point of windings 2 and 6 by the cathode, and to the common bus by the anode (Fig. 1).

Последовательно в цепь нагрузки (фиг. 2) введен дополнительный индуктивный элемент 9, включенный между концом первичной обмотки дроссел и конденсатором фильтра.Consistently in the load circuit (Fig. 2) introduced an additional inductive element 9 connected between the end of the primary winding of the throttle and the filter capacitor.

Схема импульсного регул тора (фиг. 3) - с включением между концами первичной и вторичной o6MOTKaNMThe scheme of the pulse controller (Fig. 3) - with the inclusion between the ends of the primary and secondary o6MOTKaNM

дроссел дополнительного конденсатора 10.Drosel additional capacitor 10.

Импульсный регул тор посто нного напр жени работает следующим образом .A pulse voltage regulator operates as follows.

:0 В установившемс режиме непрерывного тока в обмотке 2 дроссел 3 изменение тока в обмотке 2 определ етс д; (Е - V,()ty/L, где tu - врем включенного состо ни регулируюS щего ключа 1, L - индуктивность обмотки 2, V - напр жение на нагрузке (фиг. 1 и 2). Данное изменение тока, протека через конденсатор фильтра 4, вызывает пульсации напр жени на нагрузке 5. Уменьшение изменени тока &j приведет и к умен шению пульсаций выходного напр жени . Это достигаетс введением дополнительной обмотки 6 и конденсато ра 7 . Варьиру , коэффициентом св зи между обмотками 2 и 6 при равном их числе витков или уменьша число вит ков обмотки 6 по отношению к обмотке 2j в контур, составленный из эле ментов 2-6-7-4, вноситс ЭДС , ко тора на индуктивност х рассе ни обмоток д-россел 21 Lg создает встречное изменение тока ui ty/ /HLg, стрем щеес уменьшить ток д i, протекаю1ций через конденсатор фильтра 4. При равенстве измерений токов Л1 i пульсации тока через конденсатор фильтра 4 равны нулю и, следовательно, пульсации напр жени на нагрузке также равны нулю . При этом пульсации напр жени на конденсаторе 7 возрастают. Однако конденсатор 7 находитс вне ко тура нагрузки и поэтому это увеличе ние пульсаций не имеет существенного значени дл нагрузки. Поскольку возможна компенсаци изменений токов через обмотку 2, то можно уменьшить число витков обмотки 2 за счет увеличени Д i, а следовательно, и уменьшить массогаб ритные показатели дроссел 3. Так как выполнение услови &i Д. затруднительно только за счет индуктивностей рассе ни обмоток дрос сел , в силу трудности получени требуемой величины индуктивности, между первичной обмоткой дроссел 2 и конденсатором 4 введена дополни тельна внешн индуктивность 9 (фиг. 2). Введение индуктивности 9 позвол ет упростить дроссель 3 и од новременно обеспечить вьтолнение услови U i Д i . Таким образом, использование вто ричной обмотки 6 и конденсатора 7 в дросселе 3 позвол ет уменьшить или свести к нулю пульсации тока в силовой; цепи, перенес их во вспо могательную цепь, отделенную от , нагрузки. Введение дополнительного индуктивного элемента 9 упрощает изготов ление дроссел фильтра. 644 Работа устройства по фиг. 3 аналогична работе устройства по фиг. 1, однако здесь трудно обеспечить par венство изменений токов из-за невозможности плавно измен ть коэффициент св зи или коэффициент трансформации между обмотками 2 и 6 дроссел 3 и легко обеспечить условие перекомпенсации , когда изменение тока &i в силовой ветви меньше компенсирующего изменени тока ui. Поэтому пульсации напр жени на конденсаторе 4 значительно меньше пульсации напр жени на конденсаторе 7 и наход тс в противофазе по отношению к последним. Теперь малые пульсации выходного напр жени на конденсаторе 4 могут быть легко скомпенсированы противофазным напр жением на конденсаторе 7 путем подачи части этого напр жени на выходные клеммы, что и достигаетс .введением конденсатора 10. При этом требуема величина конденсатора 10 на два-три пор дка меньше величин конденсаторов 4 и 7. Отклонение величины конденсатора 10 и от номинального значени , при котором достигаетс полна компенсаци пульсаций выходного напр жени , приведет к изменению знака фазы выходных пульсаций и по влению самих пульсаций выходного напр жени . Поскольку возможна компенсаци изменений тока через обмотку 2, то можно уменьшить число витков обмотки 2, а следовательно, уменьшить массогабаритные. показатели дроссел 3 и всего фильтра в целом. Таким образом, использование вторичной обмотки 6 в дросселе 3, конденсаторов 7 и 10 позвол ет существенно уменьшить или практически свести к нулю пульсации выходного напр жени . Предлагаемьй сглаживающий фильтр в импульсном регул торе пос о нного напр жени может быть использован и при других законах изменени напр жени на его входе, например, после управл емого и неуправл емого выпр мителей, а также в различных преобразовател х напр жени .: 0 In the steady state continuous current in the winding 2 throttles 3, the change in the current in the winding 2 is determined by d; (E - V, () ty / L, where tu is the on time of the regulating switch 1, L is the inductance of the winding 2, V is the voltage on the load (Fig. 1 and 2). This change in current flowed through the capacitor filter 4 causes pulsations at the load 5. Reducing the change in current & j will also reduce the output voltage ripple. This is achieved by introducing additional winding 6 and capacitor 7. Varya, the coupling coefficient between windings 2 and 6 at an equal their number of turns or reducing the number of turns of the winding 6 with respect to the winding 2j in the circuit, coc The voltage from the 2-6-7-4 elements is applied to the EMF, which on the scattering inductances of the windings of 21-W windings creates a counter-current change in the current ui ty / / HLg, which tends to reduce the current qi, flow through the filter capacitor 4 If the measurements of currents L1 i are equal, the ripple of current through the capacitor of the filter 4 is equal to zero and, consequently, the ripple of the voltage across the load is also zero. However, the capacitor 7 is outside the load core and therefore this increase in pulsations is not significant for the load. Since it is possible to compensate for changes in the currents through the winding 2, it is possible to reduce the number of turns of the winding 2 by increasing D i and, consequently, reduce the mass and size indicators of the chokes 3. Since the fulfillment of the condition amp i Д. D. is difficult only by the inductances of the windings The dumping cable, due to the difficulty of obtaining the required inductance, between the primary winding of the throttle 2 and the capacitor 4, an additional external inductance 9 was introduced (Fig. 2). The introduction of inductance 9 makes it possible to simplify the choke 3 and at the same time ensure the fulfillment of the condition U i D i. Thus, the use of the secondary winding 6 and the capacitor 7 in the choke 3 allows to reduce or reduce to zero the current ripple in the power; chains, transferred them to the auxiliary circuit, separated from the load. The introduction of an additional inductive element 9 simplifies the manufacture of throttle filters. 644 The operation of the device of FIG. 3 is similar to the operation of the device of FIG. 1, however, it is difficult to ensure parity of current variations due to the inability to smoothly change the coupling coefficient or transformation ratio between windings 2 and 6 of the throttles 3 and it is easy to ensure overcompensation when the change in current & i in the power branch is less than the compensating change in current ui . Therefore, the voltage pulsations on the capacitor 4 are significantly less than the voltage pulsations on the capacitor 7 and are in antiphase with respect to the latter. Now, small ripple of the output voltage on capacitor 4 can be easily compensated for by antiphase voltage on capacitor 7 by applying part of this voltage to the output terminals, which is achieved by introducing capacitor 10. At the same time, the required value of capacitor 10 is two to three times less the values of capacitors 4 and 7. Deviation of the value of capacitor 10 and from the nominal value at which full compensation of the output voltage ripples is achieved will cause a change in the sign of the phase of the output pulsations and result w themselves output voltage ripple. Since it is possible to compensate for changes in the current through the winding 2, it is possible to reduce the number of turns of the winding 2 and, consequently, reduce the weight and size. indicators throttle 3 and the filter as a whole. Thus, the use of the secondary winding 6 in the choke 3, the capacitors 7 and 10 can significantly reduce or practically reduce to zero the output voltage ripple. The proposed smoothing filter in the impulse voltage regulator can be used with other laws of voltage variation at its input, for example, after controlled and uncontrolled rectifiers, as well as in various voltage converters.

Фиг. 2FIG. 2

Фиг.ЗFig.Z

Claims

1. A DC PULSE REGULATOR, containing input terminals for connecting a DC voltage source, one of which is connected to a control key, and a smoothing L-shaped filter consisting of a primary winding of the inductor connected with the control key in series with the load circuit, and a capacitor, connected in parallel to the load circuit, and one of the input terminals is common with one of the output pins for connecting the load, characterized in that, in order to reduce the ripple of the output voltage Ia and improve weight and dimensions, a choke filter is further provided with a secondary winding coupled with the beginning of the start of primary choke windings, and the end - introduced through an auxiliary capacitor with conductive terminal.

2. The controller according to claim 1, characterized in that an additional inductive element is connected sequentially to the load circuit, connected between the end of the primary winding of the inductor and the filter capacitor.

3. The controller according to claim 1, characterized in that between the ends of the primary and secondary windings of the inductor, an added additional capacitor is included.

FIG. 7

IS