SU744893A2 - Регул тор переменного напр жени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к автоматическим р&гул торам переменного напр жени , и может быть использовано в качестве источника питани  дл  аппаратуры радиоэлектроники , средств св зи, электротехнических установок, особенно в тех случа х , где важны минимальные массо-габаритные характеристики, требуетс  повышенное быстродействие регулировани  и стабилизации напр жени  и его высокое качество.

По основному авт. свид. №589681 известен регул тор переменного напр жени , содержащий модул тор и цеиорул тор , выполненные в виде однофазных мостовых инверторов на полностью управл емых ключах с двухсторонней проводимостью . Диагональ модул тора образует входные зажимы, подключенные к сети, диагональ демодул тора включена в рассечку между входным и выходным зажимами, а в другие диагонали модул тора и демодул тора включены обмотки высокочастотного трансформатора. Схема управлени  содержит задающий генератор, один из выходов которого св зан с управл ющими входами ключей модул тора,, а два других через два фазосдвигающих блока, один из которых выполнен с управл емым углом задержки, а другой - с управл ющим углом опережени , соединены с управл ющими аходами двух пар смежных ключей демодул тора . При этом управлшощие входы обоих фазосдвигающих блоков обьединены СО

Известный регул тор переменного напр жени  характеризуетс  высокими массо-габаритными показател ми, повы-. шенным быстродействием и позвол ет получать выходное напр жение высокого качества,

Однако с помощью этого регул тора можно производить регулирование питающего напр жени  только по разомкнутому циклу, что зачастую позвол ет использовать его лишь в качестве исполнительного органа в источниках питани  и существенно ограничивает его функционап.ьные возможности.

Цель изобретени  - расширение циональных возможностей регул тора переменного напр жени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в регул тор переменного напр жени  введены входной и выходной фильтры, датчик перехода выходного напр жени  через нуль, выходом подключвнньМ ко в.ходу распределител  импульсов, источни задающего напр жени  и измерительный орган,входами подсоединенный через трансформатор к выходному фильтру а вьрсодом - к одному из входов дифференциального ycилитeл J выход которого . подключен к управл ющему входу схемы управлени  регулирующего органа, а другой аход - к источнику задающего .напр жени , содержащего источник опорного напр жени  и генератор пилообразного напр жени  регулируемой амплитуды , причем управл ющие входы упом нутого измерительного органа подключены к вьрсодам распределител  импульсоВз а управл ющий аход генератора пилообраного напр жени  соединен с выходом датчика перехода выходного напр жени  чэрез нуль.

Кроме Toroj измерительный орган вь полнен в виде двух одинаковых каналов .и селектора, причем каждый канал содержит интегратор с пам тью, выход которого защунтирован ключом и через согласующее устройство подключен к одному из входов се-лектора, при этом управл ющие входы измерительного органа образованы цеп ми управлени  упом нутых ключей.

Интеграторы с пам тью выполнены в виде однополупериодныхвыпр мителей соединенных выходами со входами ЯС цепей охваченных контуром положительной единичной обратной св зи.

Генератор пилообразного напр жени  может быть включен последовательно с источником опорного напр жени ,

При выполнении источника опорного напр жени  в виде компенсационного стабилизатора, генератор пилообразного напр жени  может быть включен в цепь его обратной св зи.

На фиг 1 приведена функциональна  схема регул тора переменного напр жени , на фиг, 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу регул тора.

Регул тор переменного напр жени  содержит регулирующий орган 1, подсоединенный через входной фильтр 2 к зажимам питающей сети,, а через выходной фильтр 3 -- к нагрузке 4,, Регулирлтощий орган 1 состоит из модул тора 5 и демодул тора 6, выполненных в виде однофазных мостовых инверторов на полностью управл емых ключах 7-1О и 11-14 с двусторонней проводимостью, cooTBeTCTBBHHOs причем диагональ модул тора 5 подключена параллельно входному фильтру 2. а диагональ демодул тора 6 включена в рассечку проводов между входными 2 и вьрсодными 3 фильтрами. Другие диагонали модул тора 5 и демодул тора 6 подсоединены к обмоткам высокочастотного трансформатора IS, Управление работой ключей 7-10 и 11-14 регулирующего органа 1 осуществл етс  с помощью схемы 16 управлени  с задающим генератором 17, одик выход которого св зан с управл ющими входаKOI ключей 7-10 модул тора 5, а другой через фазовый блок 18 с управл емым углом Задержки св зан с управл ющими входами смежных ключей 11 и -12 демодул тора 8„ Третий вкгход задающего генератора 17 через второй фазосдвигающий блок 19 с управл емым углом опережени  соединен с другой парой смежньгх ключей 13 и 14 демодул тора 6„ при этом входы фазосдвигающих блоков 18   19 обьединены и образуют вход схемы 16 управлени .

Параллельно выходному фильтру 3 подключен трансформатор-20.. вторичные об мотки Б и В которого подсоединены в противофазе к сигнальным входам нзме- ритвльного органа 21, выполненного в-виде двух одинаковых каналов, содержащи.х интеграторы 22 и 23 с пам тью выходы которьос защунтированы ключами 24 и 25 и через согласующие устройства 26 и 27 подключены ко .в.ходам селектора 28„ Каждый из интеграторов 22 и 23 состоит из одкополупериодного выпр мител  29, интегрирующей ЯС-цепи (резистора 30 и конденсатора 31), охваченной с помощью согласующего устройства 32, выполненного с единичным коэффициентом передачи по напр жению положительной обратной св зью. Дополнительна  обмотка Г трансформатора 20 подсоединена ко входу датчика 33, перехода .вьрсодного напр жени  через нуль, выходом подключенного ко входу распределител  34 импульсов соединенного выходами с цеп ми управлени  ключей 24 и 25 Выход измерительного органа 21, образованный селектором 28, подключен к одному из входов дифференциального усил тел  35, выходом подсоединенного ко входу схемы 16 управлени . Другой вход дифференциального усилител  35 св зан с выходом источника 36 задающего напр жени , состо щего из источни ка 37 опорного напр жени  и генератор 38 пилообразного напр жени  регулируе мой амплитуды, при этом управл ющий вход генератора 38 пилообразного напр  жени  соединен с выходом датчика 33 перехода выходного напр жени  через нуль. При выполнении источника 37 опорного напр жени  нерегулируемым, генератор 38 пилообразного напр жени  включен последовательно с ним, а при использовании в качестве этого источник компенсационного стабилизатора генератор 38 пилообразного напр жени  подключен в цепь его обратной св зи. Регул тор работает следующим образом . При значении питающего напр жени  ниже номинального, регулирующий орган 1 переходит в режим вольтодобавки, преобразу  при этом питающее напр жение в напр жение 39 (фиг, 2), что обес печиваетс  соответствующими значени м углов задержки ь и опережени  j3b, , выработант ых фазосдвигаюнщми блоками 18 и 1, Напр жение 39 поступает на вход фильтра 3, преобразу сь на его вьрсоде в сглаженное синусоидальное напр жение 40, которое прикладываетс  к нагрузке 4 и первичной обмотке А трансформатора 2О и через Обмотку Г подаетс  на вход датчика 33 перехода выходного напр жени  через нуль. Прн каждом переходе напр жени  40 черезнуль на выходе датчика 33 формируютс  мгновенные импульсы напр жени  41, поступающие на вход распределител  34 импульсов, Благодар  делению во времени на два, на выходах распределител  34 напр жение 41 преобразуетс  в импульсные последовательности напр же- НИИ 42 и 43, подающихс  в цепи управл ни  ключей 24 и 25 измерительного органа 21, Одновременно выходное напр жение 4О через обмотки Б и В трансформатора 2О прикладываетс  ко входам интеграторов 22 к 23 с пам тью измерительного органа 21. Так как обмотки Б и В под- 936 соединены ко ьходам интеграторов 22 и 23 в противофазе друг относительно друга , интеграторы 22 и 23 также работают в йротивотакт, интегратор 22 интегрирует, например положительную полуволну напр жени  40, а интегратор 23 - отрицательную. Процесс интегрировани  описываетс  дифференциальным уравнением RC ,,. В.су где R, - величина сопротивлени  резистора ЗО, С - величина емкости конденсатора LU - напр жение на конденсаторе 31, напр жение на выходах интеграторов 22 и 23 Itoc- вьрсодное напр жение согласующего устройства 32, Поскольку- согласующие устройства 32 выполнены с единичным коэффициентом передачи по напр жению, то LLc и уравнение (1) принимает вид . dt в (t) Тшсим образом, выходное напр жение интеграторов 22 и 23 пропорционально среднему значению вькодного напр жени  регул тора (напр жение 40) и не зависит от его формы. Процесс интегрировани  напр жени  40 на фиг. 2 отражен монотонно возрастающими . участками кривых 44 и 45. При смене пол рности напр жени  4О, благодар  наличию в структуре интеграторов 22 и 23 выпр - Мигелей 29, на последующем полупериоде напр жени  40 уровни напр жений 44 и 45, достигнутые в результате интегрировани , фиксируютс , однако, вследствие паразитного разр да конденсаторов 31, величина зафиксиройанных уровней измен етс  на всем интервале фиксации (спадающие участки кривых 44 и 45), Поскольку посто нна  времеш паразитного разр да конденсаторов 31 больша . спад зафиксированных уровней происходит аршстически по линейному закону. Перед очередным интегрированием (т.е. при последующем переходе напр жени  4О через нуль) с выходов распределител  34 импульсов в цепи управлени  ключей 24 и 25 поступают импульсы 43 и 43, замыкающие ключи 24 и 25 на врем  своей длительности, Конденса/7 торы 31 раэр «са1отс  н выходные напр жени  44 и 45 интеграторов 22 и 23 обнул ютс . С выходов иетеграторов 22 и 2,3 нсз пр жени  44 и 45 через согласующие устройства 26 и 27 поступают на входы селектора 28, который выдел ет из напр  жений 44 и 45 участки, соответствутоаше интервалу их фиксации В результате этого на выходе селектора 28 эозиикает напр жешш 46 нодающеес  на один из .входов дифференциального усилител.ч 35 вынолн ющего роль элемента сравнени  сигнапа обратной св зи {напр жение 46) с задающим напр жением при одноЕ:ре1Лен ном усилении нопучиашегос  сигнала ошибки. Последний при стабильном пнтающем напр жении должен быть сформирован в виде носто нного нанр жещш с МК нимальным уровнем гГ)ГльсадиЙ9 а при не-стабильном имеет ступенчатую форму, В противном случае снижаетс  точность регулировгзни  и стабилизации питающего напр жени , возрастает коэффициент искажений выходного напр жени , ухудшаютс  энергетические характеристики регул тора в целом. Обеспечение этого услови  достигаетс  путем вкпючеци  в структуру источника 36 задающего напр жени  генератора 38 пилообразного . напр жени  регулируемой амплитуды Его выходное напр жение 47, суммиру с с цосто51нныМ напр жениеМг вырабатывае мым на выходе источника 37 оноркого напр жени  позвол ет подучить задающее напр жение 4-8, синфазное с сигна;1ом 46 обратной св зи. Регулиру  амплитущ , пшюобразного напр жени  47; можно сформировать сглаженный сигнал 49, ошибки, поступающий на вход схемы 16 управлени . Под воздействием сигнала 49 оишбки входное напр жение 5О задающего генератора 17 смешаетс  фазе.сдвигающими блоками 18 и 19 на требуемые углы задержки oi.b и ни  , Выходные напр жени  51 к 52 фазосдБигающих блоков 18 и 19 подаютс  Б цепи управлени  ключей 11- 14 демодул тора б коммутиру  нх на заданном временном интервале и обеспечива  необходимый режим работы {вольтодобавкаг неискаженна  передача энергии, вольтодобавка) демодул т(зра 6 регулирующего органа 1. Таким образом у нредпага&мого регу л тора переменного напр жени  сущестйекно расщирены функциональные возмож ности регул тора по сравнению с извест 38 нымн. Быстродействие регулировани  и стабилизации вьосодного напр жени  характеризуеп-с  попупериодным запаздыванием и контуре обратной св зи, а точность стабилизации определ етс  коэффициентом передачи заьжнутой системы. Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и   1. Регул тор первменного напр жени  по авт,сз № 58966ii. о т л и ч а ющ и и с   тем, что. с целью расширени  функциональных возмогкностейг введены входной и выходной фильтрЫ; датчик перехода выкодного напр жени  через нуль, выводом подключенный ко входу распределител  импз/льсов. источник задающего напр жени  и кзмеркте ьный орган, вхо-дами поцсоэдинэнный через трансформатор к выходному фипьтру,, а выходом - к одногуГу из входов дифференциального усилитэл з. выход которого подключен к блоку управлени  регулирующего органа , а другой вход - к источнику задающего нагдр жени г содержащего источник опорного напр жени  и генератор пилообразного папр женж  регулируемой амплитудыз причем управл ющие входы упом нутого измерительного органа подключены к выходам распределител  импульсов-а управл ющий вход генератора пилообразного напр жени  соеди пен с вьгл;одом датчика перехода него напр жени  через ауль, 2,. Регул тор по ru 1. о т л и ч а ю 1Л и и с   тем, что измерительный орган выполнен в виде двух одинаксзы j;aHa- лов н селектора, причем каждый канал. содержит интегратор с пам тью, выход icoToporo зашуктирован тшючом и через согласующие устройство подключен к одному из входов селектора, при этом упраЕ лшощие входы измерительного органа образованы цеп ми управлени  упом н тых .ключей, 3, Регул тор по пп, 1 и 2, о т л и- Ча ю-щ и и с   тем, что интеграторы с пам тью выполнены в виде однополупериодных: выпр мителей, соединенных со входами ЯС-цепей. охваченных контуром положитальной единичной обратной св зи 4.-. Регул тор по пп„ 1-3, о т л и- 4 а ю щ и и с   IBM, что генератор пилообразного напр жени  включен последовательно с источником опорного напр жени .

5. Регул тор попп. 1-3, отличающийс  тем, что источник опорного напр жени  выполнен в виде компеисацнонного стабилизатора, а генератор пилообразного напр жени  включен в цепь его обратной св зи.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 589681, кл. Н02 Р 13/14.

fFfni Фш.1

0

Claims (5)

1. Ф о р м у л а и з о бретения

   1. Регулятор переменного напряжения по авт.св» № 589681, о т лича ющ и й с я тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей, введены ч5 входной и выходной фильтры, датчик перехода выходного напряжения через нуль, .выходом подключенный ко входу распределителя импульсов, источник задающего напряжения и измерительный орган, вхо;-0 дами подсоединенный через трансформатор к выходному фильтру, а выходом к одному из входов дифференциального усилителя, выход которого подключен к блоку управления регулирующего орга.35 на, а другой вход - к источнику задающего напряжения, содержащего источник опорного напряжения и генератор пилообразного напряжения регулируемой амплитуды, причем управляющие входы

   10 упомянутого измерительного, органа подключены к выходам распределителя импульсов , а управляющий вход генератора пилообразного напряжения соединен с выходом датчика перехода выход35 ного напряжения через нуль.
2. 2. Регулятор по π. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что измерительный орган выполнен в виде двух одинаковы дана—

   43 лов и селектора, причем каждый капал.' содержит интегратор с памятью, выход которого зашунтирован ключом и через согласующее устройство подключен к одному из входов селектора, при этом -Ы управляющие входы измерительного органа образованы цепями управления упомянутых .ключей.
3. 3. Регулятор по пп. 1 и 2,о т л иЧ'а· ю-щ и й с я тем, что интеграторы

   50 с памятью выполнены в виде однополунериодных выпрямителей, соединенных со входами RC-депей, охваченных контуром положительной единичной обратной связи.
4. 4,. Регулятор по пп. 1—3, о т л и,ч а ю щ и й с я тем, что генератор пилообразного напряжения включен по следовательно с источником опорного напряжения.
5. 5. Регулятор попп. 1-3, отличающийся тем, что источник опорного напряжения выполнен в виде компенсационного стабилизатора, а генератор пилооб разного напряжения включен в цепь его обратной связи.