SU847297A1

SU847297A1 - Voltage regulator with high-frequency booster stage

Info

Publication number: SU847297A1
Application number: SU792783198A
Authority: SU
Inventors: Константин Александрович Липковский; Юрий Васильевич Сидоренко
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Украин-Ской Ccp
Priority date: 1979-06-19
Filing date: 1979-06-19
Publication date: 1981-07-15

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл построени регул торов и стабилизаторов переменного или посто нного напр жени . Известны регул торы, в которых изм нение величины напр же1В1 производит .с с помощью промежуточного звена вы сокой частоты flj. Установка трансформатора в звене высокой частоты позвол ет существенно уменьшить его габариты и вес, однако он должен рассчитыватьс на полную мощность нагрузки. Кроме того, форма выходного переменного напр жени э-тж схем несинусоидальна , искажени возр стают с увеличением глубины регулиро вани , что требует об зательного применени фильтров. Развитием этих схем вл етс регул тор переменного напр жени ,-где в зве не высокой частоты установлен вольтодобавочный трансформатор (ВДТ), рассчитанный -на мощность, пропорциональную диапазону регулировани . Регул тор состоит из моста-модул тора (инвертора ) и моста-демодул тора, на полностью ynpaвл e e IX ключах с двухсторонней проводимостью, и высокочастотного вольтодебавочного трансформатора, первична обмотка которого включена в днагонаЛь моста-модул тора, /а вторич на - в диагональ моста-демодул тора. Выходное напр жение регул тора синусоидально в трех режимах: максимальной вольтодобавки, неискаженной передачи на нагрузку напр жени сети, ма1ксимальной вольтоотбавки. В промежуточных режимах форма выходного напр жени устройства искажена, причем, амплитуда пульсаций выходного напр жени пропорциональна диапазону ре-, гулйровани (она равна величине максимальной вольтодобавки или вольтоотбавки ) 2. Недостатки устройства - по вление высших гармоник при плавном регулировании напр жени ухудшает коэффициент .мощноети регул тора. Кроме того, дл регулировани путем однопол рной реверсивной модул ции, требуетс создание сложной системы управлени , а также и возможность возникновени ава рийных режимов (отпирание двух ключей в стойке модул тора при сбо х в работе системы управлени ). Лучшими характеристиками обладает схема, в которой на первичной стороне высокочастотного вольтодобавочного трансформатора ввод тс две дополните льные обмотки, которые включаютс в смежные плечи моста-модул тора, подсоединенные к одному из зажимов питающей сети. При этом в схеме с 8 ключами удаетс получить 5 уровней неискаженного напр жени на нагрузке, т.е, при плавном регулировании в пределах поддиапазона амплитуда пульсаци выходного напр жени уменьшаетс в дв раза з. Дл дальнейшего уменьшени искажений кривой выходного напр жени за счет увеличени числа уро1ней неискаженного напр жени на нагрузке в заданном диапазоне, в схему ввод т дополнительные мосты-демодул торы, в диагонали которых включены допопнительные вторичные обмотки трансформатора . Однако, при этом резко увеличиваетс число используемых полностью управл емых ключей с двухсторонней проводимостью и усложн етс система управлени . Цель изобретени - повышение качества выходного напр жени за счет увеличени числа уровней неискаженног напр жени на нагрузке при сохранении неизменным количества ключей. Поставленна цель до :тигаетс тем что в устройство, содержащее мост-модул тор на полностью управл емых ключах с двухсторонней проводностью, одна диагональ которого подсоединена к зажимам питающей сети, мост-демодул тор на полностью управл еьых ключах с двухсторонней проводимостью, . одна диагональ которого включена последовательно с цепью нагрузки, и высокочастотной вольтодобавочный трансформатор , одна из первичных обмоток которого включена в свободную диагональ моста-модул тора, а две другие в смежные плечи этого моста, подсоединенные к одному из зажимов питак цей сети, а вторична обмотка включена в свободную диагональ моста-демодул тора , ввод тс две дополнительные вторичные обмотки трансформатора в смежные плечи моета-демодул тора, подсоединенные к зажиму питающей сети или нагрузки. Такое построение регул тора позвол ет , при неизменном числе ключей восемь , получить максимальное число уровней неискаженного напр жени на нагрузке дев ть. На чертеже изображена схема предлагаемого регул тора. Устройство содержит мост-модул тор, на полностью управл емых ключах с двухсторонней проводимостью J-4, мостдемодул тор на полностью управл емых ключах с двухсторонней прОводИ юстью 5-8, и вольтодобавочный трансформатор 9, имеющий три обмотки на первичной стороне (W -Wj) и три - на вторичной (). Одна диагональ мостамодул тора подсоединена к зажимам пнтающей сети, в другую включена одна из первичных обмоток Wj, а обмотка Ц| и Wa включены в смежные плечи мостамодул тора ,подсоединенные к верхнему по схеме зажиму питающей сети. Од на диагональ моста-демодул тора включена последовательно с цепью нагрузки, а в другую включена вторична обмотка трансОбмотки W и W J. вкл« форматора Wg чены в смежные плечи моста, подсоединенные к зажиму питающей сети. В процессе регулировани дл получени дев ти уровней неискаженногоThe invention relates to electrical engineering and can be used to build regulators and stabilizers of alternating or constant voltage. Known regulators are known, in which the change in the value of voltage 1B1 is carried out with the help of an intermediate link of the high frequency flj. Installing a transformer in a high-frequency link can significantly reduce its size and weight, but it must be designed for full load power. In addition, the shape of the output AC voltage of e-tj circuits is non-sinusoidal, the distortions increase with an increase in the depth of adjustment, which requires the mandatory use of filters. The development of these circuits is an AC voltage regulator, - where a booster transformer (VDT) is installed in a not high frequency star, the calculated power is proportional to the control band. The regulator consists of a modulator bridge (inverter) and a demodulator bridge, a fully installed ee IX key with two-way conductivity, and a high-frequency VOLT transformer, the primary winding of which is included in the bridge of the modulator of the bridge, / and the secondary winding is in the diagonal bridge-demodul torus. The output voltage of the regulator is sinusoidal in three modes: maximum additive voltage, undistorted transmission to the load of the network voltage, maximum voltootbavki. In intermediate modes, the form of the output voltage of the device is distorted, and the amplitude of the output voltage ripples is proportional to the range of guilting (it is equal to the maximum voltage boost or volt) 2. Device flaws - the appearance of higher harmonics with a smooth voltage regulation degrades the power ratio regulator. In addition, to regulate by unipolar reversal modulation, it is necessary to create a complex control system, as well as the possibility of emergency modes (unlocking two keys in the modulator rack when the control system fails). The best performance is provided by the circuit in which two additional windings are introduced on the primary side of the high-voltage booster transformer, which are included in the adjacent arms of the modulator bridge, connected to one of the power supply terminals. In this case, in the scheme with 8 keys, it is possible to obtain 5 levels of undistorted voltage on the load, i.e., with smooth regulation within the subband, the amplitude of the output voltage ripple decreases by a factor of two. To further reduce the distortion of the output voltage curve by increasing the number of levels of undistorted voltage across a load in a given range, additional bridges-demodulators are introduced into the circuit, in the diagonals of which additional secondary transformer windings are included. However, this dramatically increases the number of fully controlled keys with two-way conductivity used and the control system becomes more complex. The purpose of the invention is to improve the quality of the output voltage by increasing the number of levels of undistorted voltage on the load while maintaining the number of keys unchanged. The goal is to: it is thrown by the fact that the device containing the bridge modulator on fully controlled two-way switches, one diagonal of which is connected to the power supply terminals, the bridge-demodulator on fully controlled two-way keys,. one diagonal of which is connected in series with the load circuit, and a high-frequency booster transformer, one of the primary windings of which is included in the free diagonal of the modulator bridge, and the other two on the adjacent shoulders of the bridge connected to one of the terminals of the power supply network, and the secondary winding is included In the free diagonal of the bridge-demodulator, two additional secondary windings of the transformer are inserted into the adjacent shoulders of the washing-demodulator connected to the terminal of the power supply network or load. Such a construction of the regulator allows, with an unchanged number of keys of eight, to obtain the maximum number of levels of undistorted voltage at a load of nine. The drawing shows the scheme of the proposed controller. The device contains a bridge-modulator, on fully controllable keys with two-way conductivity J-4, a bridge-module on fully controllable keys with two-way wiring and a height of 5-8, and a booster transformer 9 having three windings on the primary side (W -Wj) and three on the secondary (). One diagonal bridge module is connected to the terminals of the power supply network, the other includes one of the primary windings Wj, and the winding C | and Wa are included in the adjacent shoulders of the bridge module connected to the upper power supply terminal. One diagonal of the bridge-demodulator is connected in series with the load circuit, and the other includes the secondary winding of the transformer W and W J. on of the Wg formatter in the adjacent shoulders of the bridge connected to the power supply terminal. In the process of regulation to obtain nine levels of undistorted

выходного напр жени переключают ключи мостов модул тора и демодул тора синхронно в соответствии с таблицей.the output voltage switches the bridge keys of the modulator and demodulator synchronously in accordance with the table.

Значени выходного напр жени приведены в таблице дл положительной полуволны входного напр жени или дл посто нного входного напр жени .The output voltage values are listed in the table for a positive half-wave input voltage or for a constant input voltage.

Как видно из таблицы, если ключи модул тора переключают по закону 1324-13-2Д , а ключи демодул тора переклю чают синхронно с ключами модул тора по закону 67-58-67-58, то на нагрузке сформируетс уровень напр жени величинойAs can be seen from the table, if the keys of the modulator are switched according to the law 1324-13-2D, and the keys of the demodulator are switched synchronously with the keys of the modulator according to the law 67-58-67-58, then a voltage level will be generated on the load

и и /, and and /,

вых Sx --wT OUT Sx --wT

Формулы дл уровней выходного напр жени написаны из услови , чтоFormulas for output voltage levels are written from the condition that

W| 2 Ч S W | 2 h s

Ь данной схеме осуществл етс плав ное регулирование выходного напр жени путем широтно-импульсной модул ции в пределах поддиапазона. При этом вносимые искажени значительно меньше , чем в известной ,так как амплитуда пульсаций выходного напр жени в два раза меньше.This scheme is carried out by smoothly adjusting the output voltage by pulse-width modulation within the subband. At the same time, the introduced distortions are much less than in the known one, since the amplitude of the output voltage ripples is two times less.

Кроме того, в предлагаемой схеме сохран етс достоинство известного , заключающеес в исключении аварийных режимов при одновременном замыкании двух ключей в стойке моста-модул тора .In addition, the proposed scheme preserves the dignity of the well-known one, which consists in the exclusion of emergency modes while simultaneously closing two keys in the rack of the modulator bridge.

Преимущество предлагаемой схемы свдетельствует о перспективности ее применени дл построени регул торов и стабилизаторов как переменного,так и посто нного напр жени , особенно в случа х, когда диапазоны изменени напр жени не превьппают +0-15%, что часто встречаетс на практике (например при создании стабилизаторов на пр жени промьшшенной сети), Если прин то, что требуемый на практике даапазон изменени выходного напр жени составл ет ±10% от номинального, .то, выбира уровни выходного напр жени The advantage of the proposed scheme reduces the prospects of its use for building regulators and stabilizers of both alternating and constant voltages, especially in cases where the voltage variation ranges do not exceed + 0-15%, which is often found in practice (for example, creating stabilizers on the voltage of the industrial network), If it is assumed that the practical range of change in the output voltage is ± 10% of the nominal voltage. To choose the output voltage levels

через 2,5%, можно обеспечить установку выходного напр жени с точностью не менее 1,25%, В случае, когда ус-тройство используетс в качестве стабилизатора , точность поддержани номинального напр жени не менее 1,25% чти обычно вполне достаточйо дл потребителей .through 2.5%, it is possible to ensure the setting of the output voltage with an accuracy of at least 1.25%. In the case when the device is used as a stabilizer, the accuracy of maintaining the nominal voltage of at least 1.25% is usually quite sufficient for consumers .

Claims

Invention Formula

A voltage regulator with a high-voltage booster link, containing a bridge modulator on fully controllable keys with two-sided conductivity, one diagonal of which is connected to the terminals of a gated network, one bridge-demodulator on fully controllable two-way keys with two-sided conductivity, one diagonal of which is included in series with the load circuit and a high-frequency voltage transformer, one of the primary windings of which is included in the free diagonal of the modulator bridge, and the other two in the adjacent, shoulders bridge connected to one of the power supply terminals, and the secondary winding is included in the free diagonal bridge module, characterized in that, in order to improve the quality of the output voltage by increasing the number of levels of undistorted voltage on the load, in the adjacent shoulders of the demodulator bridge Connected to the mains or load terminal, two additional secondary transformer windings are included.

Sources of information taken into account during the examination

, U.S. Patent 3,517,300, Cl, H 02 M 5/16, 1970,

2. USSR author's certificate 548928, class, N 02 M 5/22, 1977,

3, USSR author's certificate

6489606, class G 05 F 1/16, 1979 (prototype),

five

7

VVft

Lj &

Ah.

L.

.

CNA.

rvv

w.

Ix