SU1150709A1 - Способ управлени регул тором напр жени - Google Patents

Abstract

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащим п мостовых модул торов на ключевых элементах с согласующими трансформаторами, вторичные обмотки которых подключены к демодул тору, и блок управ;Ш„ :Ш ,.,; лени , заключающийс  в том, что формируют парные последовательности пр моугольных импульсов, фазу импульсов каждой пары поочередно измен ют в зависимости от управл ющего напр жени  относительно друг друга на угол от нул  до 2 li и подают их на цепи управлени  ключевых элементов стоек модул торов, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  КПД и надежности,формируют опорную последовательность пр моугольных импульсов и подают ее на цепи управлени  ключевых элементов одной стойки каждого моста модул тора , а фазы указанных п/2 пар последовательностей пр моугольных (Л импульсов измен ют симметрично относительно опорной последовательности пр моугольных импульсов в сторону опережени  и отставани  и подают на цепи управлени  ключевых элементов оставшихс  стоек модул торов . Ffel

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  регул торами посто н ного и переменного тока. Известен способ управлени  регул тором посто нного напр жени , содержащим высокочастотный мостовой модул тор, выходной выпр митель, сглаживающий фильтр и схему управле ни  , предусматривающий преобразование посто нного напр жени  в переменное повьппенной частоты с регулируемой скважностью 1 . Согласно этому способу управление ключевыми элементами стоек мостового модул тора осуществл ют путем формировани  опорной последовательности пр моугольных импульсов и вспомогательной последовательности пр моугольных импульсов, фазу которой в зависимости от управл ющего напр жени  и у измен ют на угол Ы(л О -li) относительно опорной посл довательности пр моугольных импуль сов и подачи их на стойки указанно го инвертора. Недостатком этого способа управлени  регул тором напр жени   вл етс  низка  надежность, больша  масса, габариты и неудовлетворительные динамические характеристики обусловленные большой установленной мощностью сглаживающего фильтра. Известен способ управлени  регул тором напр жени  со звеном порышенной частоты, содержащим один нерегулируемый модул тор с согласующим трансформатором и демодул тор , выполненный на основе мостовых инверторов 2 . Такой способ предусматривает формирование опорной последовательности пр моугольных импульсов и п пар последователь ностей пр моугольных импульсов, фазу двух из которых в зависимости от управл ющего напр жени  поочеред но измен ют на угол od и-«с (ос. О -и ) относительно опорной после довательности пр моугольных импуль ;ов и подачи их на цепи управлени  ключевых элементов модул тора и демодул тора . При этом опорную последовательность пр моугольных импульсов подают на цепи управлени  ключевых элементов модул тора, а остальные последовательности пр моугольных импульсов - на цепи управлен ключевых элементов демодул тора. 092 Недостатком данного способа  вл етс  низка  надежность, обусловленна  большим количеством управл емых ключевых элементов и сложной схемой управлени . Дополнительно при формировании напр жени  малой амплитуды устройство, реализующее данный способ управлени , характеризуетс  низким КПД за счет последовательного включени  большого количества ключевых элементов демодул тора. Наиболее близким к изобретению по технической супщости  вл етс  способ управлени  регул тором напр жени  с промежуточным высокочастотньм преобразователем, содержащгм п мостовых модул торов на ключевых элементах с согласующими трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к демодул тору, и схе ,му управлени  з , заключающийс  в том, что формируют п пар последовательностей пр моугольных импульсов , фазу каждой пары из которых в зависимости от управл ющего напр жени  поочередно измен ют друг относительно друга на угол рс (ot О - 21) и на угол oL /2 и -в,/2 относительно опорной последовательности пр моугольных импульсов и подают их на цепи .управлени  ключевых элементов модул торов. Регулирование величины выходного напр жени  осуществл етс  в широком диапазоне (от нул  до U). Недостатком известного способа  вл етс  низка  надежность и низкий КПД, обусловленные тем, что в нижних зонах регулировани  энерги  потребл етс  нагрузкой первичного источника питани  только через часть модул торов, включенных . по входу параллельно, что приводит к увеличению загрузки элементов, работающих модул торов по току. Цель изобретени  - повышение надежности и КПД пзп-ем выравнивани  и уменьшени  загрузки по току элементов модул торов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу управлени  регул тором напр жени , содержащим п мостовых модул торов на клизчевых элементах с согласующими трансформаторами, вторичные обмотки которых подключены к демодул тору, и схему управлени , заключающемус 

3

в том, что формируют парные последовательности пр моугольных импульсов , фазу импульсов каждой пары из которых поочередно измен ют в зависимости от управл ющего напр жени  друг относительно друга на угол от нул  до 2if и подают их на цепи управлени  ключевых элементов стоек модул торов, формируют опорную последовательность пр моугольных импульсов и подают ее на цепи управлени  ключевых элементов одной СТОРУКИ каждого модул тора, а фазы указанных п/2 пар последовательностей пр моугольных импульсов измен ют симметрично относительно опорной последовательности пр моугольных импульсов в сторону опережени  и отставани  и подают на цепи управлени  ключевых элементов оставшихс  стоек модул торов.

На фиг,1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг.2 - диаграммы напр жений на отдельных элементах схемы.

Регул тор напр жени  (фиг.1) содержит модул торы на ключевых элементах 1.1, 2.1, 3.1, 4.1, 1.2, 2.2, 3.2, 4.2,...,4.(п+1), согласующие трансформаторы 5.1, 5.2,..., 5-(п+1) с вторичными обмотками 6.1, 6.2,...,6.(п+1), демодул тор 7 и схему управлени , включающую в себ  задающий генератор 8, блок формировани  управл ющего напр жени  9 и широтно-импульсные модул торы 10.1, 10,2,...,10(п-1). На. фиг.2 представлены опорна  последовательность пр моугольных импульсов 11, пилообразное напр жение 12, .формируемое генераторами пилообразного напр жени  и конструктивно вход щими в широтно-импульсные модул торы , последовательности пр моугольных импульсов 13, 14 (при Uy Uy,) и 15, 16 (при Uy Uuj,) на выходах модул торов 10.1, 10.2 (аналогичные последовательности импульсов формируютс  на выходах других модул торов), напр жени  17 и 18, формируемые на вторичных обмотках 6.1,6.2 согласующих трансформаторов 5.1, 5.2 при U i UM , напр жение 19, подаваемое на вход демодул тора (выпр мител ) 7 при Uu U(j. , напр жени  20 и 21, формируемые на вторичных обмотках

07094

6.1, 6.2 согласующих трансформаторов 5.1, 5.2 при Uij пр жение 22, подаваемое на вход демодул тора (выпр мител ) 7 при

5 и «гСущность способа по сн етс  на

примере работы устройства, представленного на фиг.1, при формировании выходного напр жени  с двум  10 зонами регулировани  ().

Задающий генератор 8 формирует опорную последовательность пр моугольных импульсов 11, котора  поступает на цепи управлени  ключе 5 вых элементов 2.1, 4.1, 2.2, 4.2 стоек каждого модул тора. В частном случае при ограниченном диапазоне регулировани  величины выходного напр жени  введен неретули20 руемый модул тор на ключевых элементах 1.(п+1), 2. (п+1), 3.(п+1),, 4,(п+1), цепи управлени  которого подключены к задающему генератору 8. При максимальном управл ющем на пр жении Uu на выходе демодул тора (выпр мител ) формируетс  минимальное напр жение за счет формировани  щиротно-импульсными модул торами 10.1, 10.2 пары последовательностей пр моугольных импуль сов, сдвинутых друг относительно друга на нулевой угол. При отсутствии нерегулируемого модул тора эта величина будет равна нулю, а

5 при наличии нерегулируемого модул тора будет определ тьс  напр жением вторичной обмотки 6 (п+1) трансформатора 5 (п+1). При уменьщении напр жени  управлени  Uu

0 Uy широтно-импульсные модул торы 10.1, 10.2 обеспечивают формирование одной пары последовательностей пр моугольных напр жений 13 и 14, сдвинутых друг относительно друга на угол 2 ti (фиг.2), и подачу их на цепи управлени  ключевых элементов 1.1, 3.1 и 1.2, 3.2 двух модул торов. В этом случае на вторичных обмотках 6.1 и 6.2

50 согласующих трансформаторов 5.1 и 5.2 формируютс  соответственно на ,пр жени  17 и 18, которые затем, суммиру сь, принимают вид 19 и подаютс  на демодул тор (выпр митель)

55 7. При углах «: заканчиваетс  перва  зона регулировани  и начинаетс  втора . Так при U tj широтно-импульс1а1е модул торы 10.1

и 10.2 обеспечивают формирование пары последовательностей пр моугольных импульсов 15 и 16, сдвинутых друг относительно друга на угол 2ft;2, В этом случае на вторичных обмотках 6.1 и 6.2 согласующих трансформаторов 5.1 и 5.2 формируютс  напр жени  20 и 21, которые, суммиру сь, обеспечивают подачу на демодул тор нагф жени  22. Как видно из описани  работы регул тора , выходное напр жение демодул - тора определ етс  в равной степени выходными напр жени ми обоих модул торов независимо от зоны регулировани . Это позволит в отличие от прототипа передавать электрическую энергию из первичного источника питани  в нагрузку через два параллельно соединенных по входу модул тора , независимо от зоны регулировани , что в конечном итоге приведе всегда к одинаковой загрузке по току элементов обоих модул торов независимо от зоны регулировани .

При количестве зон регулировани  напр жени  больше двух, устройство, реализующее данный способ управлени , работает аналогично. При максимальном управл ющем напр жении на выходе демодул тора 7 формируетс  минимальное напр жение . При уменьшении напр жени  управлени  Uu широтно-импульсные модул торы lO.(n-l) и 10.П обеспечивагот формирование пары последовательностей пр моугольных импульсов типа 13 и 14, которые поступают на цепи управлени  ключевых элементов 1.(п-1), 3 (п-1) и In, 3 п и привод т к формированию на вторичных обмотках 6 (п-1) и 6 п напр лсений типа 17 и 18. При достилсении углов регулировани  (х, f /2 по нагрузке заканчиваетс  перва  и начинаетс  втора  зона регулировани .. Фаза .между импульсами пары последовательностей пр моугольных импульсов, подаваемой на цепи управлени  ключевых элементов 1 (п-2) 2 (п-2), 3 (п-2), 4 (п-2), 1 (п-3),

2 (п-3), 3 (п-3), 4 (п-3) начинает измен тьс  при достижении напр жени  на вторичных обмотках 6 (п-1) и 6 п максимальной по длительности величины. Достигаетс  это путем формировани  одинаковых шшообразных напр жений и суммировани  их с посто нными напр жени ми, соответствуюпщми зоне регулировани . Например , при формировании нижней

зоны (от согласующих трансформаторов 5 (п-1), 5 п) управл ющее напр жение измен етс  от )i до Uij т.е. пилообразное напр жение суммируетс  с напр жением равным и и . Такое построение широтноимпульсных модул торов обеспечивает изменение по длительности напр жений на обмотках согласующих трансформаторов 5 (п-1) и 5 п от нул  до и при изменении управл ющего напр жени  от Ui, mox Д° U,j,, при уменьшении управл ющего напр жени  от Uij до Uy(f,.2) приводит к изменению длительности напр жений на обмотках согласующих трансформаторов 5 (п-2) и 5 (п-3) от нул  до It и т.д. Пилообразное напр жение 12 формируетс  в широтно-импульсном

0 модул торе 10.1, где посто нна  составл юща , суммируема  с пилообразным напр жением, равна нулю. . При Ui О на выходе .демодул тора 7 формируетс  максимальное напр жение и все демодул торы формируют максимальное по длительности напр жение .

Предлагаемьй способ управлени  регул тором напр жени  обеспечивает

изменение напр жени  в ка одой

зоне двум  модул торами.. Особенно эффективно применение его при двух зонах регулировани , когда во всем диапазоне регулировани  выходного

5 напр жени  независимо от зоны работают оба модул тора, что приводив к вьфавниванию и уменьшению загрузки по току элементов модул торов , следовательно, к повышению

0 надежности и КПД регул тора напр жени  .

и 1 г1-П-РЬг

п п г1/гг

LTLTU

jaJ -Jl n rbFbFbFb

LrLTLTLrLTL

П П П П П П

тг j u и u и и

ППППnПП

и о а D о п. .П, .п. .п. .п. .гл. .п. .П

u LJ u LJ LJ u u L

M. n m n n уП m m

U U u U U LJ u L

/ЧУЧ

А.

LTLTU

Фи2.2

Claims (1)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащим η мостовых модуляторов на ключевых элементах с согласующими трансформаторами, вторичные обмотки которых подключены к демодулятору, и блок управ- ления, заключающийся в том, что формируют парные последовательности прямоугольных импульсов, фазу импульсов каждой пары поочередно изменяют в зависимости от управляющего напряжения относительно друг друга на угол от нуля до 2ни подают их на цепи управления ключевых элементов стоек модуляторов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности,формируют опорную последовательность прямоугольных импульсов и подают ее на цепи управления ключевых элементов одной стойки каждого моста модулятора, а фазы указанных п/2 пар последовательностей прямоугольных импульсов изменяют симметрично относительно опорной последовательности прямоугольных импульсов в сторону опережения и отставания и подают на цепи управления ключевых элементов оставшихся стоек модуляторов.

   SU <„, 1150709