SU754635A1

SU754635A1 - Регулятор напряжения с промежуточным высокочастотным преобразованием 1

Info

Publication number: SU754635A1
Application number: SU772480779A
Authority: SU
Inventors: Svyatoslav K Zeman; Anatolij V Kobzev; Yurij M Shpak
Original assignee: Nii Avtom Elektromekh
Priority date: 1977-04-26
Filing date: 1977-04-26
Publication date: 1980-08-07

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям и регуляторам переменного напряжения, и может найти применение при регулировании напряжения в широком диапазоне при низковольтной нагрузке с сохранением высоких 'энергетических показателей вне зависимости от глубины регулирования, а также в тех случаях, когда требуется высокое быстродействие регулирования и минимальные масса и габариты регуляторов .

Известны регуляторы, содержащие звено повышенной частоты как переменного £1] , так и постоянного £23 и£зЗ напряжений.

Отличительной чертой перечислен- . ных регуляторов является большой диапазон регулирования выходного напряжения, причем чем больше диапазон регулирования, тем значительней возрастает содержание искажающих гармоник, что в сочетании с большой амплитудой пульсаций выходного напряжения приводит к существенному улучшению энергетических показателей, увеличению массы и габаритов выход- . ных фильтров и соответственному сниже2

нию быстродействия регулирования выходного напряжения.

Известен регулятор напряжения со звеном повышенной частоты [4}, содержащий высокочастотный трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена в виде η секций, мостовые коммутаторы на полностью управляемых ключах в его первичной и вторичной цепях, причем коммутатор вторичной цепи выполнен в виде гг мостовых:демодуляторов, диагонали низкой частоты которых включены последовательно, а к диагоналям высокой частоты каждого из них подключены соответствующие секции вторичной обмотки согласующего трансформатора, схему управления с задающим генератором, подключенным одним из выходов к управляющим цепям коммутатора первичной цепи, и фаэосдвигающими блоками с регулируемыми углами задержки и опережения, одни выходы которых подключены к задающему генератору,' другие через пороговые элементы с последовательно нарастающими уровнями — к управляющему входу' системы регулирования, а их выходы, подсоединены к управляющим входам пар противотактных ключей мостового демодулятора, причем каждый из η

3

754635

4

демодуляторов снабжен упомянутыми фазосдвигающими блоками. Данный регулятор позволяет осуществить регулирование выходного напряжения в большом диапазоне с незначительными искажениями и малой величиной пульсации при любой глубине модуляции. Это позволяет уменьшить массу и габариты фильтрующих устройств и повысить быстродействие регулятора.

Основным недостатком регуляторов подобного типа при низковольтном выходе является низкий КПД, обусловленный падением напряжения на последовательно включенных в цепь нагрузки большом количестве ключевых элементов, что в конечном счете приводит к возрастанию массы и габаритов. Другим недостатком является то, что такое построение широкодиапазонного регулятора приводит к значительному недоиспользованию ключевых элементов последовательно включенных демодуляторов по напряжению и соответственно по установленной мощности.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей, уменьшение массы и установленной мощности элементов регулятора напряжения. ·

Это достигается тем, что известный регулятор со звеном повышенной частоты снабжен η дополнительными модуляторами, выходы которых подключены к первичной обмотке одного из η дополнительных согласующих трансформаторов, а цепи питания — к силовым входам регулятора, при этом вторичные обмотки всех η + 1 трансформаторов соединены последовательно между собой и подключены к силовому входу демодулятора.

• При ограниченном диапазоне регулирования управляющие входы одного из дополнительных введенных η модуляторов подключены к одному из выходов задающего генератора.

При необходимости реверсирования потока энергии демодулятор выполнен на базе полностью управляемых ключей, управляющие входы которых подключены к одному из выходов задающего генератора.

Кроме того, в системах постоянного тока управляемые ключи π + 1 модуляторов и демодуляторов выполнены на базе элементов с односторонней проводимостью, шунтированных обратными диодами.

При реализации выхода ва постоянном токе без реверсирования потока энергии демодулятор выполнен на базе неуправляемых вентилей..

На фиг.1 и 2 приведены функциональные схемы регулятора напряжения с промежуточным высокочастотным преобразователем; на фиг. 3 _;и 4 — временные диаграммы, поясняющие работу регулятора напряжения.

Регулятор напряжения (фиг. 1) содержит в первичной цепи η дополнительных модуляторов, выходы которых подключены к первичным обмоткам 1, 2 согласующих трансформаторов.Модуляторы состоят из ключей 3^-10, причем ключи 3-6 подсоединены к "задающему генератору 11, а противотактные ключи 7,

9 и 8, 10 соединены с фазосдвигающими блоками с регулируемыми углами задержки 12 и опережения 13, одни входы которых подключены к задающему генератору 11, другие через пороговый элемент 14 подсоединены к блоку управления. Вторичные обмотки согласующих трансформаторов 15, 16 соединены последовательно и подключены к ключам 17, 18, 19, 20 демодулятора, которые подключены к задающему генератору 11.

Регулятор напряжения с промежуточным высокочастотным преобразованием (фиг. 2) содержит все перечисленные элементы, но для упрощения устройства в системах с выходом на постоянном токе и реверсом потока энергии ключи 3-10 и 17-20 модуляторов и демодулятора выполнены на базе эле- ментов с односторонней проводимостью, шунтированных обратными диодами.

На фиг. 3 и 4 приведены временные диаграммы, поясняющие работу · регулятора напряжения с промежуточньня высокочастотным преобразованием при : питании как от сети переменного, так и постоянного тока. На этих фигурах поз-21-31 показано: 21, 28 — напряжение источника питания; 22,29 — преобразованное напряжение; 23 — выходные импульсы задающего генератора 11) 24, 25 — выходные импульсы фазосдвигающих блоков 12, 13; 26, 30 — напряжение на нагрузке в системах с ограниченным, диапазоном регулирования;

27, 31 — напряжение на нагрузке в системах с реверсом знака выходного напряжения.

Регулятор напряжения (фиг. 1) работает следующим образом. При отсутствии напряжения управления ключи 3-10 всех модуляторов замыкаются и на .нагрузке формируется неискаженное · максимальное по величине напряжение, равное сумме напряжений вторичных обмоток согласующих трансформаторов 15, 16. При этом ключевые элементы каждого из модуляторов переключаются по закону, исключающему возможность закорачивания источника питания, а также выходных зажимов, например, если на ключ 3 или.4 подается импульс управления ,в отпирающей полярности, то на ключ 5 либо 6 соответственно подается импульс управления в запирающей полярности, т.е. ключевые элементы 3 и·5 или 4 и 6 работают в противотакте.

При подаче напряжения управления

и_а, превышающего по величине первый.

5

754635"

6

задаваемый пороговым элементом 14 уровень, появляется потенциал на

входе фазосдвигающих блоков 12 и 13,

что приводит к сдвигу выходных импульсов 24 а фазосдвигающего блока

12 в сторону задержки и выходных им- $ пульсов 25а фазосдвигающего блока

13 в сторону опережения. Иэ сопоставления последовательностей выходных импульсов 24а, 25а (фиг. 3, 4) видно, что на части временного интервала ,θ периода несущей частоты задающего генератора 11 происходит синфазное включение ключей 7, 8 в первый полупериод и ключей 9, 10 во второй,

что приводит к закорачиванию на этих интервалах первичной обмотки 2 согласующего трансформатора, а выходное напряжение уменьшается на величину напряжения, трансформируемого во вторичную цепь обмоткой трансформатора 16. Дальнейшее возрастание при- 20 водит к увеличению длительности³ закороченного состояния обмотки 2, за счет чего и осуществляется регулирование выходного напряжения. При определенном сигнале управления угол регули-25 рования фаэосдвигающих блоков 12 и 13 становится равным 90®, в этом случае первичная обмотка 2 трансформатора закорачивается в течение всего периода — в первый полупериод ключами 7 и 30 8, во второй — ключами 9 и 10, и на нагрузке формируется напряжение, разное ЭДС вторичной обмотки трансформатора 15. Дальнейшее увеличение 1)у приводит к тому, что часть перио- 35 да ключевые элементы модулятора закорачивают обмотку 2, а часть периода работают в противофазе с ключевыми элементами остальных модуляторов, формируя напряжение обмотки трансформатора 16 в противофазе с напряжением обмотки трансформатора 15. При этом ЭДС этой обмотки вычитается из ЭДС обмотки трансформатора 15. '

Принцип регулирования напряжения в регуляторе по фиг. 2 аналогичен описанному (фиг. 1) с той лишь разницей, что закорачивание первичной обмотки трансформатора осуществляется диодом и транзистором.

Таким образом, предложенное уст- 50 ройство позволяет регулировать как переменное, так и постоянное напряжение с более высокими энергетическими показателями при одновременном уменьшении массы и установленной 55

мощности регулятора по сравнению с известными.

.

Claims

Формула изобретения ' 60

1. Регулятор напряжения с промежуточным высокочастотным преобразованием, содержащий согласующий . трансформатор, первичная обмотка ¢5

Которого подключена к выходу модулятора, а вторичная — к силовому входу демодулятора, блок управления с задающим генератором и фазосдвигающими; узлами с регулируемыми углами задержки и опережения, одни входы которых подключены к задающему генератору, другие через пороговые элементы с последовательно нарастающими уровнями — к управляющему входу узла задания регулирующего напряжения, а выходы подсоединены к управляющим входам пар противотактных ключей модулятора, причем модулятор и демодулятор выполнен по инверторной схеме на управляемых ключах, силовые входы регулятора образованы цепью питания модулятора, а его выходные выводы — силовым выходом демодулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей ,уменьшен ия массы и установленной мощности элементов, он снабжен п дополнительными модуляторами, выходы которых подключены к первичной обмотке одного из η дополнительных согласующих трансформаторов, а цепи питания — к силовым входам регулятора, при этом вторичные обмотки всех π + 1 трансформаторов соединены последовательно между собой и подключены к силовому входу демодулятора.
2. Регулятор поп.1, отличающийся тем, что при ограниченном диапазоне регулирования, управляющие входы ключей одного из дополнительно введенных η модуляторов подключены к одному из выходов задающего генератора.
3. Регулятор по пп.1 и 2, о тличающийся тем, что при необходимости реверсирования потока энергии демодулятор выполнен на базе полностью управляемых ключей, управляющие входы которых подключены к одному из выходов задающего генератора.
4. Регулятор по пп.1-3, о т л ичающийс я тем, что в системах постоянного тока управляемые ключи

η + 1 модуляторов и демодуляторов выполнены на базе элементов с односторонней проводимостью, шунтированных обратными диодами.
5. Регулятор по пп.1 и 2, о тличающийся тем, что при реализации его выхода на постоянном токе без реверсирования потока энергии демодулятор выполнен на базе неуправг ляемых вентилей.

'