SU951627A1

SU951627A1 - Device for voltage adjustment and stabilization

Info

Publication number: SU951627A1
Application number: SU792843077A
Authority: SU
Inventors: Святослав Константинович Земан
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1979-11-26
Publication date: 1982-08-15

Description

. 1 . . . one . .

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к регул торам и стабилизаторам напр жени , и может найти применение при регулировании и стабилизации напр жени в широком диапазоне изменени входного напр жени с сохранением высоких энергетических показателей, а также в .тех случа х, когда требуетс высокое быстродействие регулировани и мини- ,ц мальные масса и габариты регул торов .The invention relates to electrical engineering, in particular, to voltage regulators and stabilizers, and can be used to regulate and stabilize voltage in a wide range of input voltage while maintaining high energy performance, as well as in those cases when high performance is required. adjustment and mini- tal mass and dimensions of the regulators.

Известны регул торы, содержащие звено повышенной частоты, как переменного , так и посто нного напр же- j ни ,1-3.Known regulators contain a link of increased frequency, both alternating and constant, eg j nor 1-3.

Отличительной чертой перечисленных , решений вл етс большой диапазон регулировани выходного напр - . жени , причем чем больше диапазон 20 регулировани , тем значительней возрастает содержание искажающих гармоник , что в сочетании с большой амплитудой пульсаций выходного напр жени приводит к существенному ухудшению энергетических показателей, увеличению массы и.габаритов выходных фильтров и соответственному снижению быстродействи регулировани выходного напр жени .A distinctive feature of the listed solutions is the large range of output regulation eg. moreover, the larger the adjustment range 20, the greater the content of distorting harmonics increases, which, combined with a large amplitude of output voltage ripple, leads to a significant deterioration in energy performance, an increase in mass and dimensions of output filters and a corresponding decrease in output control speed.

Известно также устройство, которое свободно от указанных недостатков .It is also known a device that is free from the above disadvantages.

Однако структурна организаци этого устройства не во .всех случа х применени обеспечивает приемлемый КПД.;However, the structural organization of this device not in all cases of application provides an acceptable efficiency .;

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс регул тор напр жени со звеном повышенной частоты, содержащий согласующий трансформатор, первичной обмоткой подключенный к выходу инвертора, управл ющие входы ключа которого под; соединены к одному из выходов задаю- щего генератора, п дополнительных инверторных чеек, управл ющие входы которых подключены к быходам соответ ствующих фазосдвигающих узлов, причем одни входы последних подсоединены к другим выходам задающего генератора , а другие через пороговые элементы - к управл ющему входу устройства . Вторичные обмотки п трансформаторов дополнительных инверторных чеек соединены последовательно с вторичной обмоткой согласующего трансформатора и через коммутатор вторичной цепи подключены к нагрузке 5. Основным недостаткрм регул торов подобного типа вл етс то, что при большом диапазоне изменени входно;го напр жени особенно при стабилизации заданного значени выходного напр жени ) установленна мощность согласующего трансформатора значительно превосходит номинальную, что в конечном счете приводит к возраста нию массы и габаритов и снижению КПД устройства в целом. Цель изобретени повышение энер гетических показателей и снижение ус тановленной мощности элементов устройства . Цель достигаетс тем, что в устройстве дл регулировани и стабилизации напр жени , содержащем согласу ющий трансформатор, первичнойОобмоткой св занный с выходом основного инвертора, управл ющие входы ключа торого подсоединены к выходу задающе го генератора, п дополнительных инверторных чеек, управл ющие входы которых подключены к выходам соответствующих фазосдвигающих узлов, пр чем одны входы последних подсоединены к выходу задающего генератора, а другие пороговые элементы подключены к другим его выходам и к управл ющему входу устройства, вторичные обмотки п трансформаторов дополнительных инверторных чеек соединены последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора. Кроме того, при необходимости вос роизведени формы питающего напр жени (посто нного и переменного) вторична обмотка согласующего трансформатора подключена к выходным выводам через коммутатор на ключевых элементах, переключаемых синхронно с ключами .основного инвертора. . На чертеже приведена функциональ на схема предлагаемого устройства дл регулиоовани стабилизации напр жени с промежуточным высокочастотным преобразованием. Устройство содержит согласующий трансформатор 1, инвертор на ключевых элементах 2 и 3, управл ющие входы которых подключены к выходу задающего генератора i., п дополнительных инверторных чеек, выполненг ных на ключевых элементах и трансформаторах 13 и И, вторичные обмотки которых соединены последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора 1, причем его вторична обмотка через коммутатор на ключевых элементах 15 и 16 подсоединена к нагрузке 17. Управл ющие входы ключевых элементов 5-12 подклю-. чены к выходам фазосдвигающих узлов 18-21, одни из входов которых подсоединены к выходу задающего генератора 4, а другие через пороговые элементы 22 и 23 - к управл 1ощему входу устройства. Регул тор напр жени работает следующим образом. При минимальном входном питающем напр жении и отсутствии напр жени управлени ключевые элементы 2 и 3, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12 всех инверторов синфазно замыкаютс , ЭДС вторичных обмоток 13 и И п дополнительных трансформаторов при этом суммируетс с питающим напр жением и прикладываетс к первичной обмотке согласующего трансформатора 1. При возрастании входного питающего напр жени и подаче напр жени управлени и«, превышающего по величине задаваемый пороговыми элементами 22 и 23 уровень, происхо цит сдвиг выходных импульсов фазосдвигающих блоков 18-21 и, соответственно, поочередный вывод из питающей цепи первичной обмотки согласующего трансформатора 1 ЭДС вторичных обмоток дополнительных трансформаторов с последующим их реверсированием . При максимальном входном питающёь напр жении ключевые элементы всех п дополнительных инверторных чеек замыкаютс в противотакте с ключевыми элементами 2 и 3 . основного инвертора и ЭДС вторичных обмоток 12 и k дополнительных трансформаторов вычитаетс из питающего напр жени , прикладываемого к первичной обмотке согласующего трансформатора 1. При питании от источника посто нного напр жени и формировани посто нного напр жени на выходе устройства вторичную обмотку согласующего трансформатора подключают к нагрузке через неуправл емый выпр митель , а ключевые элементы инверторов выполн ют на ключах посто нного тока. При питании от источника переменного напр жени и формировании переменного напр жени на нагрузке ключевые элементы инверторов и коммутатора вторим ной цепи выполн ют на ключах переменного тока.The closest to the invention in its technical essence is a voltage regulator with a high-frequency link, containing a matching transformer, the primary winding connected to the output of the inverter, the control inputs of which are under; they are connected to one of the outputs of the master oscillator, n additional inverter cells, the control inputs of which are connected to the byds of the corresponding phase-shifting units, with one of the inputs of the latter connected to the other outputs of the master oscillator, and the other through the threshold elements to the control input of the device. The secondary windings of the p transformers of the additional inverter cells are connected in series with the secondary winding of the matching transformer and connected via a secondary switch to the load 5. The main disadvantage of this type of regulators is that with a large change range the input voltage; especially when the set value of the output voltage stabilizes voltage) installed capacity of the matching transformer is much higher than the nominal, which ultimately leads to an increase in weight and g barytes and reduced efficiency of the device as a whole. The purpose of the invention is to increase the energy performance and reduce the installed power of the device elements. The goal is achieved by the fact that, in a device for regulating and stabilizing a voltage containing a matching transformer, primary connected to the output of the main inverter, the control inputs of the switch are connected to the output of the master oscillator, the additional inverter cells whose control inputs are connected to the outputs of the corresponding phase-shifting units, the inputs of the latter are connected to the output of the master oscillator, and other threshold elements are connected to its other outputs and to the control input the device, the secondary windings of transformers n additional inverter cells connected in series with the primary winding of the matching transformer. In addition, if it is necessary to reconstruct the supply voltage (DC and AC), the secondary winding of the matching transformer is connected to the output terminals through a switch on key elements that are switched synchronously with the keys of the main inverter. . The drawing shows the functional scheme of the proposed device for regulating voltage stabilization with an intermediate high-frequency conversion. The device contains a matching transformer 1, an inverter on the key elements 2 and 3, the control inputs of which are connected to the output of the master oscillator I., n additional inverter cells made on the key elements and transformers 13 and I, the secondary windings of which are connected in series with the primary winding matching transformer 1, and its secondary winding through the switch on the key elements 15 and 16 is connected to the load 17. The control inputs of the key elements 5-12 are connected. They are connected to the outputs of phase-shifting units 18-21, one of the inputs of which are connected to the output of the master oscillator 4, and the other through the threshold elements 22 and 23 to the control input of the device. The voltage regulator operates as follows. With a minimum input supply voltage and the absence of control voltage, the key elements 2 and 3, 5 and 6, 7 and 8, 9 and 10, 11 and 12 of all inverters are in phase closed, the EMF of the secondary windings 13 and And n additional transformers are summed with supply voltage and is applied to the primary winding of the matching transformer 1. As the input supply voltage increases and the control voltage is applied, and "exceeding the value set by the threshold elements 22 and 23, the output voltage pulses are shifting x blocks 18-21 and, respectively, alternate output from the supply circuit of the primary winding of the matching transformer 1 EMF of the secondary windings of additional transformers with their subsequent reversal. At the maximum input supply voltage, the key elements of all n additional inverter cells close in counter-action with the key elements 2 and 3. the main inverter and the EMF of the secondary windings 12 and k of the additional transformers are subtracted from the supply voltage applied to the primary winding of the matching transformer 1. When powered from a constant voltage source and forming a constant voltage at the output of the device, the secondary winding of the matching transformer is connected to the load through an uncontrolled rectifier, and the key elements of the inverters are performed on dc switches. When powered from an alternating voltage source and forming an alternating voltage at the load, the key elements of the inverters and the secondary circuit switch are performed on alternating current switches.

Таким образом, предлагаемое устройство дл регулировани и стабилизации напр жени рри меньшей массе и габаритах имеет более высокие энергетические показатели. Так, напри-. мер, в выполненном таким образом стабилизаторе напр жени при колебании напр жени питающей сети ±20 установленна мощность трансформаторного оборудовани на 30 меньше, чем в известном устройстве при одновременном повышении КПД на 2 и одинаковой установленной мощности ключевых элементов .Thus, the proposed device for regulating and stabilizing the voltage in a lower weight and size has higher energy indices. So, for example-. measures, in the voltage regulator thus made when the supply voltage fluctuates ± 20, the installed power of the transformer equipment is 30 less than in the known device while simultaneously increasing the efficiency by 2 and the same installed power of the key elements.

Claims

1. A device for regulating and stabilizing the voltage, containing a matching transformer, primary connected to the output of the main inverter, the control inputs of the switch which are connected to the master oscillator, p additional inverter cells, the control inputs of which are connected to the outputs of the corresponding phase-shifting units moreover, one of the inputs of the latter is connected to the output of the master oscillator, and the other through the threshold elements are connected to the other of its outputs and to the control input of the device If, in order to increase the energy performance and reduce the installed power of the elements, the secondary windings and transformers of the additional inverter cells are connected in series with the primary winding of the matching transformer. 2. The device of claim 1, in order to reproduce the supply voltage, the secondary winding of the matching transformer is connected to the output terminals through a switch on key elements switched synchronously with the keys of the main inverter.

Sources of information taken into account in the examination

1.Romash E.M. Transistor converters in power supply devices of electronic equipment. M., Energie, 1975.

2. US patent number 3517300, cl. 321-60, 1969.

3. US patent If, cl. 321-2, 1972.

t. USSR Author's Certificate in Application No. 273509/07, 11.03.79.

5. Copyright certificate CCCf for application number 2 80779/07, 26.0.77,

that

m