SU942237A1 - Регул тор напр жени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, в частности к технике регугмровани  и стабилизации переменных и посто нных напр жений, колеблющихс  вверх и вниз от своего номинального значени , и может найти применение в качестве источников электропитани  дл  аппаратурь средств св зи, радиоэлектроники, электротехнических установок в тех случа х, JQ где важны высокие энергетические и минимальные массо-габаритные характеристики . .

Известны регул торы переменного 5 напр жени , выполненные по так называемой схеме с промежуточным звеном повышенной частоты р1 и f2 J.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  регул тор, содержащий высо- 20 кочастотный вольтодобавочный трансформатор с первичной и вторичной обмотками, регулируемый и нерегулируемый коммутаторы на полностью управл емых ключах, каждый из которых выполнен по одной из инверторных схем и подключен к одной из обмоток вольтодобавочного трансформатора, а также блок управлени  с задающим генератором , который своими выходами св зан с управл ющими входами ключей нерегулируемого коммутатора и через два фазосдвигающих узла с трансформаторными выходами - с управл ющими входами,ключей регулируемого коммутатора 1,2.

Однако известный регул тор имеет неоправданно пониженный КПД, особенно при питании от низковольтного источника, и повышенное количество управл емых ключей, так как коммутаторы выполнены по мостовой схеме ив цепи протекани  тока нагрузки всегда включено два ключа. Выполнение коммутаторов по нулевой схеме не позвол ет получить однопол рную реверсивную модул цию выходного напр жени , так как известные силовые . цепи схемы управлени  не обеспечивают требуемого алгоритма управлени и плавного перехода из режима вольт добавки в режим вольтоотбавки через неискаженную передачу. Цель-изобретени  - повышение тех нико-энергетических показателей регул тора . Поставленна  цель достигаетс  тем что в известном регул торе напр женк  коммутаторы выполнены по инверторной схеме с нулевым выводом, регулируемый коммутатор снабжен нулевым ключом, управл ющий вход которого через дополнительно введенный Выпр мительный мост св зан со встре но включенными выходными обмотками трансформаторов фазосдвигающих узлов , а согласно включенные обмотки этих трансформаторов св заны с управ л ющими входами ключей регулируемого коммутатора. При этом регулируемый коммутатор подключен ко вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора, а упом нутый нулевой ключ подсоединен параллельно выходным его выводам, образованным средней точкой вторичной обмотки трансформатора и точкой соединени  ключей коммутатора. Кроме того, регулируемый кдммутатор подключен к первичной обмотке вольтодобавечного трансформатора, а нулевой ключ включен между концами этой обмотки-. С целью уменьшени  установленной мощности вольтодобавочного транс .форматора, последний выполнен по автотрансформаторной схеме. В цел х между управл ющими входами ключей регулируемого коммутатора , его нулевого ключа и соответствующим образом включенными выходными обмотками трансформаторов фазосдвигающих узлов установлены дополнительно введенные согласующие трансформаторы . На фиг. 1 приведена функциональна  схема регул тора, при включении регулируемого коммутатора во вторичную цепь вольтодобавочного трансформатора; на фиг. 2 - то же, при включении регулируемого коммутатора в первичную цепь вольтодобавочного трансформатора; на фиг. 3 то же, при выполнении трансформатора по автотрансформаторной схеме со средней точкой; на фиг. и временные диаграммы работы регул тора по фи г. 1. Регул тор напр жени  содержит высокочастотный вольтодобавочный трансформатор 1 (автотрансформатор в схеме по фиг. 3), регулируемый 2 и нерегулируемый 3 коммутаторы, на полностью управл емых ключах -7, блок 8управлени  с задающим генератором 9и двум  фазосдвигающими узлами 10и 11 с трансформаторными выходами , два согласующих трансформатора 12 и 13 блока управлени , один из которых через выпр митель 1k соединен с управл ющим входом нулевого ключа 15 регулируемого коммутатора 2, противотактные ключи 6 и 7 которого соединены с выходом второго трансформатора 13 блока управлени . К выходным выводам.регул тора подключена нагрузка 16. В схемах на фиг. 2 и 3 соединени  выходов блока управлени  с ключами 4-7 и 15 ничем не отличаютс  от соединений, показанных на фиг. 1. Взаимное переключение регулируемого и нерегулируемого коммутаторов из первичной цепи трансформатора во вторичную также возможно и в схеме на фиг. 3. На фиг. 4 представлены временные диаграммы, по сн ющи.е работу устройства на примере регулировани  посто нного напр жени , где обозначено: 17 напр жение задающего генератора 9; 18 и 19 выходные напр жени  фазосдвигающих устройств 10 и 11; .20 - напр жение на выходе трансформатора 13; 21 - напр жение на выходе трансформатора 12; 22 - выходное напр жение выпр мител  И; 2} - напр жение на нагрузке в режиме вольтодобавки; 24-27 соответствующие напр жени  в режиме вольтодобавки; 28 и 29 напр жени  трансформатора в ртежиме вольтодобавки и вольтоотбавки в схемах на фиг. 2 и 3Качественно процесс регулировани  переменного напр жени  йичем не отличаетс  от регулировани  посто нного напр жени . Естественно, что ключи при этом должны выполн тьс  с двухсторонней проводимостью.: Регул тор напр жени  (на фиг. 1) работает следующим образом. При включении питани  задающий генератор формирует импульсы 17(фиг.4), которые в противотакте поступают на управление ключами 4 и 5 нерегулируемого коммутатора 3. Ключи 4 и 5, по очередно замыка сь, преобразуют посто нное напр жение источника питани  в напр жение с частотой задающего генератора. Одновременно импуль сы 17 совместно с сигналом и(фиг.1) управл ют работой фазосдвигающих узлов 10 и 11, на выходе которых формируютс  импульсные последовательности 18 и 19 с регулируемыми углами задержки «tp и опережени  рр . При некоторых углах oLp и Рр (фиг. } в первичной обмотке трансформатора 13, подключенной к согласно включенным обмоткам фазосдвигающих узлов 10 и 11, формируетс  напр жение 20, которое через трансформатор 13 поступает на управление противотактных ключей 6 и 7 регулируемого коммутатора 2. В то же врем  в первичной обмотке трансформатора 12 формируетс  напр жение 21 встречно включённых обмоток выходных трансформаторов фазосдвигающих узлов, которые через трансформатор12 и выпр митель 14 в виде последовательности 22 поступает на управление нулевым ключом 15. На фиг. А видно, что при наг личйи сдвига И ключи 6, 7 и 15 коммутатора 2 замыкаютс  по циклу , обеспечива  ежим регулируемой вольтодобавки. Напр жение на нагрузке при этом представлено эпюрой 23 на фиг. Ц. Очевидно, ЧТО при О и Рр О напр жение на выходе выпр мител  Ц равно нулю, поэтому ключ 15 всегда разомкнут , а ключи 6 и 7 замыкаютс  на вре м , равное полупериоду напр жени  17, обеспечива  режим максимальной вольтодобавки. При otp и р, равным четверти периода, напр жение на трансформаторе 15 равно нулю, а на выходе выпр мител  14 действует посто нное напр жение, обеспечива  замкнутое состо ние ключа 15 - так достигаетс  режим неискаженной перег дачи. Дальнейшее увеличение углов регулировани , например, до значений орг Рр;. позвол ет получить на выходах трансформаторов 12 И 13. импульсные последовательности 25 и 24, соответственно, а на выходе выпр мител  14 - последовательность 26. Этим обеспечиваетс  обратный цикл 7 15-6-15... переключени .ключей регулируемого кбммутатора 2 и перевод регул тора в режим вольто9 76 отбавки. Напр жение ни нагрузке 16 имеет вид, показанный на фиг. k эпи рой 27. И, наконец, при углах of. и 180 напр жение на выходе моста 14 становитс  равным нулю, ключ 15 все врем  разомкнут, а поочередное замыкание .противотактных ключей по циклу обеспечивает режим максимальной вольтоотбавки. Так реализуетс  нулевой двухтакт ной схемой на фиг. 1 однопол рна  реверсивна  модул ци  требуемой части напр жени  источника питани . В схеме на фиг. 2 и 3 функцию регулировани  напр жени  выполн ет регулируемый коммутатор, включенный в первичную цепь вольтодобавочного трансформатора (автотрансформатора). Алгоритмы работы ключей 6, 7 и 15 регулируемого коммутатора ничем не отличаютс  от рассмотренных выше (фиг. 4). Образование регулируемой паузы и режима неискаженной передачи осуществл етс  в схемах на фиг. 2 и 3 путем закорачивани  нулевым к/вочом 15 обмотки трансформатора (автотрансформатора ) 1, при этом форма напр жени  на его обмотках а режиме вольтодобавки (при и ) обозначена на фиг. k эпюрой 28, а в режиме вольтоотбавки (при /Ц) эпюрой 29. Выпр мление этого напр жени  осуществл ет нерегулируемый коммутатор 3 ключи которого замыДаютс  в противотакте согласно управл кщим импульсам 17 задающего генератора 9. Таким образом, регул тор напр жени  позвол ет, повысить КПД за счет исключени  из цепи протекани  тока нагрузки ключевого элемента, уменьшить их число, а в схеме на фиг. 5 дополнительно снизить вес трансформаг торного оборудовани  на 10-20% путем замены трансформатора на автотрансформатор . На основе предложенных структур легко стро тс  глубокорегулируемые системы с многозонной модул цией, причем здесь повышение КПД и уменьшение числа ключей становитс  наибо лее ои(утимым. Легко стро тс  также преобразователи частоты, реверсивные преобразовётели приводов посто нного тока с повышенным диапазоном регулировани , усилители низкой частоты, анодные модул торы. При необходимости согласовани  напр жени  источника пи тани  или напр жени  нагрузки с допустимым напр жением ключей нерегулируемый коммутатор может выполн тьс  и по мостовой схеме.

формула изобретени 

Claims (3)

1. Регул тор напр жени , содержащий высокочастотный вольтодобавочный трансформатор с первичной и вторичной обмотками, регулируемый и нерегулируемый коммутаторы на полностью I управл емых ключах, каждый из которых выполнен по одной из инверторных схеМ и подключен к одной из обмоток вольтодобавочного трансформатора, а также блок управлени  с задающим генератором , который своими выходами св зан с управл ющими входами ключей нерегулируемого коммутатора и через два фазосдвигающих узла с трансформаторными выходами - с управл ющими входами ключей регулируемого коммутатора , отличающийс  тем что, с целью повышени  технико-энергетических показателей, коммутаторы выполнены по ц 1верториой схеме с нулевым выводом, регулируемый коммутатор снабжен нулевым ключом, управл ющий вход которого через дополнительно введенный выпp митeJf ный мост св зан с встречно включенными выходными обмотками трансформаторов фазосдвигающих узлов, а согласно включенные обмотки этих трансформаторов св заны с управл ющими входами ключей 1регулируемого коммутатора.

2,Регул тор по п, 1, о т л и чающийс  тем, что регулируемый коммутатор подключен ко вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора , а упом нутый нулевой ключ подсоединен параллельно выходным его выводам, образованным средней точкой вторичной обмотки трансформатора и точкой соединени  ключей коммутатора

3.Регул тор по п. 1, о т л и чающийс  тем, что регулируемый коммутатор подключен к перви ной обмотке вольтодобавочного трансформатора , а нулевой ключ включен между концами этой обмотки.

Л Регул тор по пп. 1-3, о т лишающийс  тем, что, с целью уменьшени  установленной мощности вольтодобавочного трансформатора , последний выполнен по автотрансформаторной схеме.

5- Регул тор попп. 1-, отличающийс  тем, что в цеп х между управл ющими входами ключей регулируемого коммутатора, его нулевого ключа и соответствующим образом включенными выходными обмотками трансформаторов фазосдвигающих узлов установлены дополнительно введенные согласующие трансформаторы.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3517300, .кл. 321-60/Н02 5(16) 1970. .

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2136692, 17-03.76.

i III i

фуг, I

iini

-/

Фг/г. 3