SU1159126A1

SU1159126A1 - Controlled multicell converter

Info

Publication number: SU1159126A1
Application number: SU833679243A
Authority: SU
Inventors: Святослав Константинович Земан; Анатолий Васильевич Кобзев; Владимир Филиппович Кощевец
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1985-05-30

Abstract

РЕГУЛИРУЕМЫЙ МНОГОЯЧЕЙКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий п фазорегулирующих узлов, подключенных к цеп м управлени , п соединенных по входу параллельно инверт.орных чеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и через выпр митель и ЪС-фильтр подключены к выходным выводам преобразовател , задающий генератор, выход которого соединен с входами синхронизации всех фазорегулирующих узлов, управл ющие входы которых объединены и образуют управл ющий вход преобразовател , усилитель импульсов с выходным трансформатором , вторична обмотка которого включена через диод между отводом обмотки дроссел указанного LG-фильтра и выходным выводом преобразовател , а цепь управлени усилител соединена с выходом задающего генератора, отличающийс тем, что, с целью повышени КГЩ и надежности, он дополнительно О) снабжен выпр мителем с фильтром, а выходные трансформаторы всех инверс: торных чеек выполнены с дополнительньй4и обмотками, которые включены последовательно и через упом нутые выпр митель и фильтр подключены ко входу усилител импульсов. ел соREGULATED MULTI-BELTED CONVERTER containing n phase-regulating units connected to control circuits, n connected at the input parallel to invertor cells with output transformers, secondary windings of which are connected in series and through a rectifier and a C-filter connected to the output terminals of the converter, master generator the output of which is connected to the synchronization inputs of all phase-regulating nodes, the control inputs of which are combined and form the control input of the converter, the amplifier pulse in the output transformer, the secondary winding of which is connected through a diode between the branch of the throttle winding of the specified LG filter and the output terminal of the converter, and the control circuit of the amplifier is connected to the output of the master oscillator, characterized in that, in order to improve HF and reliability, it is also O) It is equipped with a rectifier with a filter, and the output transformers of all inverse: torus cells are made with additional 4 and windings that are connected in series and through the rectifier and filter connected to the input pulse amplifier. ate with

Description

I I

Изобретение относитс к электротехнике , в частности, к преобразовател м посто нного напр жени в посто нное с многозонной импульсной модулйцией, и может найти применение при регулировании напр жени в широком диапазоне с высоким качеством выходньгх параметров.The invention relates to electrical engineering, in particular, to converters of direct voltage to constant voltage with multiband pulse modulation, and can find application in voltage regulation in a wide range with high quality output parameters.

Известен преобразователь .посто нного 1 апр жени в посто нное с промежуточньм звеном повышенной, частоты , содержащий задающий генератор и несколько инверторных чеек, соединенных по входу параллельно, а по Выходу последовательно 3Такой преобразователь .обеспечивает регулирование выходного напр жени от нул до максимального знгчеНи .A known converter of a constant April 1 to a constant with an intermediate link increased frequency contains a master oscillator and several inverter cells connected in parallel in the input, and in a succession of 3 such a converter provides control of the output voltage from zero to maximum voltage.

Однако наличие пульсаций выходно го напр жени в виде провалов, возникающих в результате конечной крутизны фронтов пр моугольного напр жени првьшенной частоты, а также коймутадии выходного выпр мител , ПРИВОДИТ к существенному ухудшению качества выходного напр жени , снижению энергетических и массогабаритных показателей фильтров, к снижению быстродействи .However, the presence of output voltage ripples in the form of dips resulting from the finite steepness of rectangular voltage fronts at the present frequency, as well as the coymutadia of the output rectifier, leads to a significant deterioration in the quality of the output voltage, decrease in energy and mass and size indicators of filters, to lower speed .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс преобразователь, которрый содержит п фазорегулирующих узлов, подклю-; чённых к цеп м управлени , ft инверторных чеек, соединенных по входу параллельно с выходными трансформаторами , вторичные обмотки которых соединены последовательно и через . выпр митель и LC-фильтр подключены к выходным выводам преобразовател , задающий генератор, выход которого соединен с входами синхронизации всех фазорегулирующих узлов , .управл ющие входы которых объединены и. образуют управл ющий вход преобразовател , усилитель импульсов с выходньм трансформатором, вторична обмотка которого включена через диод между- отводом обмотки дроссел указанного LC-фильтра и выходным выводом преобразовател ,, а цепь управлени усилител соединена с выходом задающего генератора . Усилитель импульсов соединен с источником питани через регул тор амплитуды с узлом управлени .The closest to the proposed technical entity is a converter that contains n phase-regulating nodes, a sub- switch; to control circuits, ft of inverter cells connected at the input in parallel with the output transformers, the secondary windings of which are connected in series and through. The rectifier and LC filter are connected to the output pins of the converter, the master oscillator, the output of which is connected to the synchronization inputs of all phase-regulating nodes, whose control inputs are combined and. they form a control input of the converter, a pulse amplifier with an output transformer, the secondary winding of which is connected through a diode between the throttle winding of the specified LC filter and the output terminal of the converter, and the control circuit of the amplifier is connected to the output of the master oscillator. The pulse amplifier is connected to the power source through an amplitude controller with a control unit.

В указанном преобразователе в моменты гтереключени инверторныхIn the specified converter at the moments of the inverter

591262591262

. . чеек осуществл етс компенсаци . . the cells are compensated

провала выходного напр жени с помощью усилител мощности с трансформаторным выходом. Качество выхх)д5 ного напр жени повьшаетс , снижаютс масса и габариты выходного фильтра.failure of the output voltage using a power amplifier with a transformer output. The quality of the output voltage increases, the mass and dimensions of the output filter are reduced.

Однако указанный преобразоватепь имеет следующие недостатки:However, the specified transform has the following disadvantages:

to регул тор амплитуды с блоком управ.лени усложн ет схему преобразовате .п , снижа тем самым надежность; . в преобразовател х, питающихс от промышленной сети, необходимо обесJ5 печивать гальваническую разв зку между регул тором амплитуды и.блоком управлени с помощью, согласу )ющих трансформаторов или оптронных пар, что также приводит к снижению 20 надежности,- использование импульсного регул тора затруднено из-за большого диапазона регулировани напр жени от нул до максимального значени , регул тор амплитуды, как правило, выполн етс с проходным регулирующим элементом, имеющим низкий КПД, что снижает КПД преобразовател , в целом.Amplitude controller with a control unit complicates the transducer circuit, thereby reducing reliability; . In converters powered by an industrial network, it is necessary to provide galvanic isolation between the amplitude controller and the control unit with the help of, matching transformers or optocouplers, which also leads to a decrease in reliability 20, the use of a pulse controller is difficult due to Over a large voltage control range from zero to maximum, the amplitude controller is typically performed with a pass-through control element having a low efficiency, which reduces the efficiency of the converter as a whole.

Целью изобретени вл етс повыщение -КПД и надежности преобразовател . Указанна цель достигаетс тем,The aim of the invention is to increase the KPD and the reliability of the converter. This goal is achieved by

что регулируемый много ч.ейковый прел образователь, содержащий п фазорегулирующих узлов, подключенных кwhich is an adjustable multi unit decoder containing n phase-regulating nodes connected to

35 цеп м управлени , п соединенных по входу параллельно инверторных чеек с выходными трансформаторами, вторич-ные обмотки которых соединены последовательно и через выпр митель и LC-фильтр подключены к выходным выводам преобразовател , .задающий гвнератор , выход которого соединен е входами синхронизации всех фазорегулирующих узло5, управл ющие входы которых, объединены и образуют управл ющий вход преобразовател , усилитель импульсов с выходным трансформатором , вторична обмотка которого включена через диод между от водом обмотки Дроссел указанного LCj-фильтра и выходным вьгеодом преобразовател , а цепь управлени усилител соединена с выходом задающего генератора, дополнительно снаб55 жен выпр мителем с фильтром, а выходные трансформаторы вс«х Инверторных чеек выполнены с дополнительными обмотками, которые включены. 3 последовательно и через упом нутые выпр митель и фильтр подключены к входу усилител импульсов. На чертеже приведена функционал на схема регулируемого много чейко вого преобразовател . Регулируемый много чейковый пре образователь содержит п (дл примера , прин то ) фазорегулирующих узлов 1-3 с пocлeдoвaтe.J1ьнo карастающими уровн ми сравнени , п ( . инверторных чеек 4-6 с выходными трансформаторами 7-9, вторичные обмотки 10-12 которых соединены после довательно и через выпр митель 13, дроссель 14 и конденсатор 15 фильтра 16 подключены к нагрузке 17, за дающий генератор 18, выходом соединенный , с входами синхронизации фазо регулирующих узлов 1-3, управл ющие входы которьгх объёдинегсл и образуют управл ющий вход 19 преобразовател Дополнительные обмотки 20-22 трансформаторов 7-9 соединены последовательно и через выпр митель 23 с фильтром 24 подключены к входу усилител 25 импульсов с выходным трансформатором 26, вторична .обмот ка 27 которого подключена одним выводом через диод 28 к отводу дроссе л 14 фильтра 16, а другим выводом .к нагрузке 17. Инверторные чейки 4-6 могут быт выполнены на ключах с одиосторонней проводимостью и с обратными дио дами по мостовой или нулевой схеме. Фазорегулирующие узлы 1-3 выполнены на KOMnapaiTOpax напр жени, синхронизированных задаюищм генератором 18, который может быть собран на операционном усилителе с дальнейшим делением частоты триггер ными счетчиками. : Усилитель 25 импульсов выполнен по схеме импульсного усилител мощности с трансформаторным выходом или по схеме блокинг-генератора. Длительность импульсов определ етс длительностью паузы выходного напр жени . Преобразователь работает следующим образом.. При отсутст1вии напр жени и„ на управл ющей входе 19 преобразова-т тел ключи инверторных чеек 4-6 управл ютс по закону, исключающему возможность закорачивани источника питани , но при этом первич264 ные обмотки трансформаторов 7-9 закорочены. На выходе преобразовател напр жение отсутствует. По вившеес напр жение Uy с управл ющего входа 19 поступает иа управл ющие входы фазорегулирующих узлов 1-3 с последовательно нарастающими уровн ми сравнени , которые последовательно (по мере нарастани и, ) регулируют фазу управл ющих напр жений инверторных чеек 4-6, реализующих последовательное регулирОвание методом щиротио-импульсной модул ции напр жени на первичных- обмотках трансформаторов 7-9. Напр жение вторичных обмоток 1012 , соединенных последовательно, суммируетс и через выпр митель 13 и фильтр 16 посту1тает на нагрузку 17. Таким образом, напр жение на нагрузке 17 регулируетс по методу многозонной импульсной модул ции. в моменты коммутации слючей инверторных чеек 4-6 и диодов выпр мител 13 напр жение на его вьгходе , имеет нулевые паузы, которые по времени совпадают с импульсами напр женин задающего генератора 18. -В эти моменты включаетс усилитель 25 импульсов с трансформатором 26. |В его вторичной обмотке 27 по вл т етс импульсное напр жение, которое через диод 28 и часть обмотки дроссел 14 прикладываетс к нагрузке 17 и компенсирует провал напр жени . Напр жение на нагрузке 17 не имеет характерного провала. Амплитуда импульсов усштител 25 всегда совпадает с величиной напр жени на нагрузке 17, так как усилитель 25 импульсов получает питание через выпр митель с фильтром от дополнительных обмоток трансформаторов 7-9 инверторных чеек 4-6, соединенных аналогично выходным обмоткам. Величина напр жени питани усилител 25 импульсов значительно больше величины напр жени на нагрузке и выбираетс в соответствии с ко эффициентон трансформации импульсного трансформатора 26 с учетом потерь в И1Шульсном усилителе 25 и на диоде 28. Таким образом, введение в регулируемый много чейковый преобразователь дополнительных обмоток и выпр мител с фильтром позвол ет повысить КПД и надежность, а также35 control circuits, p connected in parallel with the input of inverter cells with output transformers, the secondary windings of which are connected in series and connected through the rectifier and LC filter to the output terminals of the converter, the master transmitter, whose output is connected to the synchronization inputs of all phase control nodes 5 , the control inputs of which are combined and form the control input of the converter, a pulse amplifier with an output transformer, the secondary winding of which is connected through a diode between the water of the winding The throttle of the specified LCj filter and the output voltage of the converter, and the control circuit of the amplifier is connected to the output of the master oscillator, additionally equipped with a rectifier with a filter, and the output transformers all x Inverter cells are made with additional windings that are included. 3 are connected in series and through the said rectifier and filter to the input of the pulse amplifier. The drawing shows the functionality of an adjustable multi cell converter circuit. An adjustable multi-cell converter contains (for example, accepted) phase-controlled nodes 1-3 with a series of increasing reference levels, n (. Inverter cells 4-6 with output transformers 7-9, the secondary windings 10-12 of which are connected sequentially and through the rectifier 13, the choke 14 and the capacitor 15 of the filter 16 are connected to the load 17, the generator 18, the output connected to the synchronization inputs of the phase of the regulating nodes 1-3, the control inputs of which are connected and form the control input 19 of the converter Dopol The operational windings 20-22 of transformers 7-9 are connected in series and through a rectifier 23 with a filter 24 are connected to the input of an amplifier 25 pulses with an output transformer 26, the secondary winding 27 of which is connected by one output through a diode 28 to a branch of the dross l 14 of filter 16, and with another conclusion to the load 17. Inverter cells 4–6 can be made on keys with one-sided conductivity and with reverse diodes in a bridge or zero circuit. Phase control units 1–3 are made on voltage KOMnapaiTOpax synchronized with a reference generator 18, which can be assembled on an operational amplifier with a further frequency division by trigger counters. : The amplifier of 25 pulses is made according to the scheme of a pulse power amplifier with a transformer output or according to the blocking generator circuit. The duration of the pulses is determined by the duration of the pause of the output voltage. The converter operates as follows. In the absence of voltage and on the control input 19, the keys of the inverter cells 4-6 are transformed according to a law that excludes the possibility of shorting the power supply, but the primary windings of the transformers 7-9 are short-circuited. There is no voltage at the output of the converter. The increasing voltage Uy from the control input 19 enters the control inputs of the phase-adjustable nodes 1-3 with successively increasing comparison levels, which sequentially (as they increase and,) regulate the phase of the control voltages of the inverter cells 4-6 that realize the sequential adjustment by the method of pulse-width modulation of the voltage on the primary windings of transformers 7-9. The voltage of the secondary windings 1012, connected in series, is summed and through the rectifier 13 and the filter 16 is applied to the load 17. Thus, the voltage on the load 17 is regulated by the method of multi-zone pulse modulation. at the moments of switching the switches of inverter cells 4-6 and of the diodes of the rectifier 13, the voltage on its input has zero pauses, which coincide in time with the pulses of the voltage of the master oscillator 18. At these times, the amplifier turns on 25 pulses with a transformer 26. | V its secondary winding 27 receives a pulse voltage, which through diode 28 and part of the winding of the throttle 14 is applied to the load 17 and compensates for the voltage dip. The stress on load 17 does not have a characteristic dip. The amplitude of the pulses of the amplifier 25 always coincides with the voltage on the load 17, since the amplifier of 25 pulses receives power through a rectifier with a filter from the additional windings of transformers 7–9 of the inverter cells 4–6 connected in the same way as the output windings. The voltage supply voltage of the amplifier 25 pulses is significantly greater than the voltage at the load and is selected in accordance with the transformation ratio of the pulse transformer 26, taking into account the losses in the I1Shulsny amplifier 25 and on the diode 28. Thus, the introduction of additional windings and wires into the adjustable multi-cell converter filter miter allows to increase efficiency and reliability, as well as

упроститрь его схему за счет исключени регул тора амплитуды с блоком управлени , сохранив при этом высокое качество выходного напр жени без увеличени габаритов и массы фильтра.simplify its circuit by eliminating the amplitude regulator with the control unit, while maintaining the high quality of the output voltage without increasing the size and weight of the filter.

Claims

ADJUSTABLE MULTI-CELL CONVERTER containing η phase-regulating nodes connected to control circuits, η connected at the input of parallel inverter cells with output transformers, the secondary windings of which are connected in series and through the rectifier and LC filter are connected to the output terminals of the converter, the output of which is connected to synchronization inputs of all phase-regulating nodes, the control inputs of which are combined and form the control input of the converter, a pulse amplifier with an output transformer, the secondary winding of which is connected through a diode between the tap of the inductor winding of the specified LC filter and the output terminal of the converter, and the amplifier control circuit is connected to the output of the master oscillator, characterized in that, in order to increase the CODE and reliability, it is additionally equipped with a rectifier with filter, and the output transformers of all inverter cells are made with additional windings that are connected in series and through the said rectifier and filter are connected to the input of the pulse amplifier.

S U ,,,, 1159126