Claims (2)
30 высокого напр жени осуществл етс с помощью регулирующего элемента, состо щего из коммутирующих вентиле собранных по 3-фазной мостовой. схеме Ларионова, и транзисторов, шунтирующих выходное напр жение выпр мител регул тора. Сигнал управлени транзисторов формируетс схемой сравнени , включающей в себ да чик напр жени , подключенный к выходным клеммам высоковольтного.исто ника/ источника задающего напр жени и регул тора напр жени , усиливающе го разностный сигнал отрицательной обратной св зи до необходимого -уров н . При этом вторичные обмотки высоковольтного трансформатора соединен по схеме треугольник дл одного регулирующего выпр мител и по схем звезда - дл другого нерегулиру-емого выпр мител , что снижает уровень пульсации выходного напр жени при умеренных габаритах емкостного фильтра и соответственно всей систе мы. 2.J. Однако при глубокой регулировке выходного напр жени равенств амплитуд переменного напр жени в обмотках треугольник и звезда нарушаетс и по вл ютс более низко частотные составл ющие пульсаций, чем основна -частота преобразовани 600 Гц и, соответственно, увеличиваетс уровень пульсаций на выходе выпр мителей. Это, в свою очередь , приводит к необходимости увеличени габаритов фильтра и всей си стемы. Включение индуктивного элемента в фильтр сильно увеличивает габариты при больших, токах нагрузки системы, так как габариты дроссел пропорциональны L1. При этом ухудшаетс динамика системы и ее переходный процесс. Повышение требовани к уровню пульсаций и получение мень шей величины пульсаций в выходном напр жении высоковольтного источника питани приводит к необходимости увеличивать емкость фильтра, а следовательно , и ее габариты. С другой стороны, увеличение посто нной времени фильтра сужает полосу пропуска ни регулирующего и выходного элементов системы, снижает ее быстро-у действие. Целью изобретени вл етс сниже ние уровн пульсаций выпр мленного напр жени при уменьшении габаритов системы автоматического регулировани высокого напр жени . Указанна цель достигаетс тем, что в систему автоматического регулировани высокого напр жени , соде жащую основной и вольтодобавочный выпр мители, соединенные по выходу последовательно и подключенные к вы ходным выводам, датчик напр жени , включенный параллельно выходным выводам , конденсатор фильтра, широкополосный регул тор переменного напр жени , источник задающего напр жени , регул тор напр жени и сумматор , один вход которого соединен с выходом датчика напр жени , другой вход - с источником задающего напр жени , а выход - с входом регул тора напр жени , дополнительно введены второй датчик напр жени , второй сумматор, второй регул тор напр же- . ни и узкополосный регул тор переменного напр жени , инвариантный относительно колебаний напр жени питающей сети, причем конденсатор фильтра подключен к выходу основного выпр мител , к выходу вольтодобавочного выпр мител подключен в.ход второго датчика напр жени , выход которого подключен к входу второго сумматора , к другому входу которого подключен выход первого регул тора напр жени , выход второго сумматора подсоединен к входу второго регул тора напр жени , выход которого подключен к одному входу широкополосного регул тора переменного напр жени , один выход которого подключен к входу.вольтодобавочного- выпр мител , другой выход широкополосного регул тора - К входу узкополосного регул тора переменного напр жени , инвариантного относительно колебаний напр жени питающей сети, выход которого соединен с входом основного выпр мител и с вторым входом широкополосного регул тора переменного напр жени , причем вторичные обмотки каждого из высоковольтных трансформаторов основного и вольтодобавочного выпр мителей соединены в звезду и в треугольник, и их лучи и вершины подключены к своему мостовому двухполупериодному выпр мителю, соединённым между собой последовательно . На чертеже представлена принципиальна схема системы автоматического регулировани . Система содержит основной выпр митель 1 со сглаживающим фильтром 2 и последовательно с их выходом подключен вольтодобавочный выпр митель 3 с включенным на его выход датчиком 4 напр жени . Выход выпр мителей 1 и 3 подключен к выходным клеммам 5 системы, а также датчик напр жени б, вход щий в цепь отрицательной обратной СВЯЗИ, содержащей сумматор 7, с входами которого соединены выходы источника задающего напр жени 8 и датчика напр жени 6. Выход сумматора 7 через регул тор на- пр жени 9 подсоединен к однол у из входов второго сумматора 10, к другому входу которого подсоединен выход датчика напр жени 4. Выход сумматора 10 через второй регул тор 11 напр жени подсоединен к входу 12 широкополосного регул тора 13 переменного напр жени , к второму входу 14 которого, а также к входу основного выпр мител , подключен выход узкополосного регул тора 15 переменного напр жени , инвариантного относительно колебаний питающего напр жени . Один вькод 16 широкополосного регул тора 13 переменного напр жени соединен с входом 17 узкополосного регул тора 15, а другой выход 18 широкополосного регул тора 13 подсоединен к входу вольтодобавочного выпр мител 3. Вольтодобавочный выпр митель 3, датчик 4, второй сумматор 10, второй регул тор 11 и широкополосный регул тор 13 переменного напр жени образуют внутренний контур стабилизации 19, а внешним контуром вл етс вс система. Система автоматического регулировани работает следующим образом, На входы второго сумматора 10 поступает задающее воздействие U,, от регул тора, напр жени 9 и напр жение отрицательной обратной св зи f где напр жение на выходе вольтодобавочното выпр мител t f коэффициент отрицательной обратной св зи внутреннего контура стабилиза ции 19 дл выходного напр жени и вольтодобавочного выпр мител 3 с точностью до сигнала рассогласовани ({ (и,().) . Замкнутый контур стабилизации 19 отслеживает изменение задающего воздействи U|. Напр жение, Ujj на выходе регул тора напр жени 9 формируетс как усиленный сигнал рассогласовани , подаваемый с выхода первого сумматора 7, на входаз которого поступает первичное . задающее воздействие с источника задающего напр жени 8 и с выхода д чика напр жени б, напр жение отрицательной обратной св зи р)(2.(и.+и/) , где - коэффициент обратной св зи всей системы, стабилизирующей выход ное напр жение UH, равное U, где и. - выходное напр жение основного выпр мител 1, отфильтррванное конденсатором фильтра 2. Напр жение и выбираетс как /v 0,15 выходного напр жени U, поэтому мощность вол тодобавочного выпр мител ,15Р следовательно, и габариты его соответственно меньше, чем остальна часть системы. Напр жение на выходе и всей системы автоматического регулировани устанавливаетс в резул тате воздействи напр жени Иц на замкнутый контур стабилизации К, причем, так как U вл етс только частью напр жени основного выпр ми тел 1, то при увеличении сигнала, поступак дего на вход 12 широкополос ного регул тора 13 переменного напр жени до определенного уровн ве личины, котора близка к границе вы ходного динамического диапазона рег л тора 13 по его выходу 18, .включаетс его выход 16 и воздействует на вход 17 узкополосного регул тора 15 переменного напр жени до того момента , пока напр жение UH не увеличитс (уменьшитс ), а следовательно, и не уменьшитс (увеличитс ), и динамический диапазон регулировани регул тора 13 не будет превышать уставки порога срабатывани на включение канала воздействи регул тора 13 на регул тор 15. Так как выходное напр жение узкополосного регул тора 15 переменного напр жени измен етс одновременно и на входе выпр мител 1 и на входе 14 регул тора 13 (а следовательно , и на выпр мителе 3), то соотношение напр жений и,0,15-и сохран етс во всем диапазоне регулировани выходного напр жени t). Таким образом, осуществл етс подчиненный принцип регулировани контура стабилизации напр жени U в зависимости от изменени напр жени нагрузки U . Контур стабилизации U, не содержит инерционных элементов при ( const, поэтому обладает высоким быстродействием и стабилизирует выходное напр жение и с заданной точностью и с заданным коэффициентом.пульсаций. Полоса пропускани такой разомкнутой системы не хуже 1 кГц, что необходимо дл подавлени пульсации выпр мител 3; f 600 Гц. Уровень собственных пульсаций в напр жении U/f не более 3% (теоретические - 1,4% при включении вторичных обмоток выпр мител 3 по схеме треугольник и звезда). Такой же уровень пульсаций на выходе выпр мител 1 (без подключени фильтра-конденсатора). Небольшим по номиналь,ной емкости конденсатором можно снизить этот уровен-ь пульсаций до величины, меньшей 1%, что составл ет меньше 10% дл выходного динамического диапазона вольтодобавочного выпр мител 3. Узкополосный регул тор 15 переменного напр жени выбираем инвариантным относительно колебаний питающей сети с To iiHOCTbra до 1%, что составл ет также-S10% дл вольтодобавочного выпр мител 3 при возложении на него дополнительной функции сглаживани остаточной нестабильности выходного напр жени и пульсаций основного выпр мител 1. Полоса пропусканий контура широкополосной стабилизации напр жени 11 позвол ет это сделать, так как дл сигнала управлени передаточна функци замкнутого контура W(P);t ь, (р) представл ет собой коэффициент передачи (при U SilO кВ, а и,г 10 в) почти до частоты среза этого контура, и, по крайней мере, до f л 0,б кГц. Передаточна функци с выхода выпр мител 3 на выход системы представл етс выражением W СР) . М. Р,Ц.С + PCR,-4-.l VH R, р Ls. j . где L. индуктивность рассе ни высоковольтного трансформатора выпр мител 1, R. - внутренне активное сопротив ление выпр мител 1J С - емкость конденсатора фильтра . . Соотношение параметров получаетс такое, что вначале про вл етс дифференцируки ее действие коэффициен та передачи (на более низких частотах ) , а затем интегрирующее действие . Это дает подъем частотной характеристики в диапазоне 50-300 Гц, что облегчает получение желаемой час тотной характеристики системы при использовании в качестве быстродействующего регул тора вольтодобавочного выпр мител с широкополосным регул тором 13. переменного напр жени . Устойчивость системы обеспечиваетс , если внутренний контур стабилизации 19 более быстродействующий чем внешний контур. Это условие нами выполнено, так как внутренний контур содержит широкополосный регул тор пе ременного напр жени , а внешний узкополосный , : Таким образом, осуществл етс - широкополосна стабилизаци напр жени на вольтодобавочномвыпр мителе с помощью малоинерционного регул тора, функции регулировани которого расши р ютс путем воздействи на инвариан ный относительно колебаний питающей сети и узкополосный регул тор переменного напр жени с выходом на основной выпр митель и одновременно на широкополосный регул тор совместно с включением конденсатора фильтра только к выходу основного выпр мител . Это позвол ет улучшить динамичес кую характеристикусистемы, уменьшит пульсации в ее выходном напр жении и одновременно сократить ее габариты путем уменьшени габаритов высоковол тного конденсатора, мощности широкополосного регул тора, составл ющего приблизительно дес тую часть от мощности нагрузки. Формула изобретени Система автоматического регулировани высокого напр жени , содержаща основной и вольтодобавочный выпр мители , соединенные по выходу последовательно и подключенные к выходным выводам, датчик напр жени , включенный параллельно выходным выводам, конденсатор фильтра, широкополосный регул тор переменного напр жени , источник з-адающего напр жени , регул тор напр жени и сумматор, один вход которого соединен с выходом датчика напр жени , другой вход - с источником задающего напр жени , а выход - с входом регул тора напр жени , отличающа с тем, что, с целью снижени уровн пульсаций выпр мленного напр жени при уменьшении габаритов системы, в нее дополнительно введены второй датчик напр жени , в горой сумматор, второй регул тор напр жени и узкополосный регул тор переменного напр жени , инвариантный относительно колебаний напр жени питающей сети, причем конденсатор фильтра подключен к выходу основного выпр мител , к выходу воль.-одобавочного выпр мител подключен вход второго датчика напр жени , выход которого подсоединен к входу второго сумматора, к другому входу которого подключен выход первого регул тора напр жени , выход второго сумматора подсоединен к входу второго регул тора напр жени , выход которого подключён к одному входу широкополосного регул тора переменного напр жени , один выход которого подключён к входу вольтодобаврчного выпр мител , другой выход широкополосного регул тора подключен к входу узкополосного регул тора переменного напр жени , инвариантного относительно колебаний напр жени питающей сети , выход которого соединен с входом основного выпр мител и с вторым входом широкополосного регул тора переменного напр жени , а вторичные обмотки каждого пз высоковольтных трансформаторов основного и вольтодобавочного выпр мителей соединены в звезду и в треугольник, и их лучи и вершины подключены соответственно к одному из двух мостовых двухполупериодных выпр мителей, соединенных между собой последовательно . Источники информации, прин тые во внимание при зкспертизе 1.Альбертинский В. И., Свинкин М. П. Каскадные генераторы. М., Атомиздат, 1980, с..186-188, рис. 5, 16. 30 high voltage is realized by means of a regulating element consisting of switching valves assembled on a 3-phase pavement. Larionov circuit, and transistors, shunting the output voltage of the rectifier regulator. The control signal of the transistors is generated by a comparison circuit including a voltage switch connected to the output terminals of the high voltage source / voltage source and voltage regulator that amplifies the negative feedback difference signal to the required levels n. In this case, the secondary windings of a high-voltage transformer are connected in a delta pattern for one regulator rectifier and in a star circuit - for another unregulated rectifier, which reduces the output voltage ripple with moderate dimensions of the capacitive filter and, accordingly, the entire system. 2.J. However, with a deep adjustment of the output voltage equality of the amplitudes of the alternating voltage in the windings, the triangle and the star are broken and lower frequency components of the pulsations appear than the fundamental frequency of the 600 Hz conversion and, accordingly, the level of the pulsations at the rectifier output increases. This, in turn, leads to the need to increase the size of the filter and the entire system. The inclusion of an inductive element in the filter greatly increases the dimensions at high load currents of the system, since the dimensions of the choke are proportional to L1. This deteriorates the dynamics of the system and its transient process. Increasing the requirement for the ripple level and obtaining a smaller ripple value in the output voltage of the high-voltage power supply leads to the need to increase the filter capacity, and consequently, its dimensions. On the other hand, an increase in the filter time constant narrows the pass band of the regulating and output elements of the system and reduces its quick action. The aim of the invention is to reduce the ripple level of the rectified voltage while reducing the dimensions of the automatic high voltage control system. This goal is achieved by the fact that the high voltage automatic control system containing the main and booster rectifiers connected in output in series and connected to the output terminals, a voltage sensor connected in parallel to the output terminals, a filter capacitor, a wideband AC voltage regulator voltage source, voltage regulator and adder, one input of which is connected to the output of the voltage sensor, the other input to the source of the voltage, and output to one voltage regulator; a second voltage sensor, a second adder, and a second voltage regulator are additionally introduced. No narrowband AC voltage regulator, invariant with respect to voltage fluctuations of the supply network, the filter capacitor connected to the output of the main rectifier, to the output of the booster rectifier connected to the input of the second voltage sensor, the output of which is connected to the input of the second adder, to the other input of which is connected to the output of the first voltage regulator, the output of the second adder is connected to the input of the second voltage regulator, the output of which is connected to one input of the broadband regulator An alternating voltage mouth, one output of which is connected to the input of a booster rectifier, another output of a wideband controller - To the input of a narrowband AC voltage regulator, invariant with respect to voltage fluctuations of the supply mains, the output of which is connected to the input of the main rectifier and with the second input of the broadband AC voltage regulator, the secondary windings of each of the high-voltage transformers of the main and booster rectifiers connected in a star and a triangle, and their rays and vertices are connected to their full-wave bridge rectifier connected in series with each other. The drawing is a schematic diagram of the automatic control system. The system contains a main rectifier 1 with a smoothing filter 2 and a booster rectifier 3 connected in series with their output with the voltage sensor 4 turned on at its output. The output of the rectifiers 1 and 3 is connected to the output terminals 5 of the system, as well as a voltage sensor b included in the negative feedback circuit containing the adder 7, the inputs of which are connected to the outputs of the source of the driving voltage 8 and the voltage sensor 6. The output of the adder 7 through voltage regulator 9 is connected to one of the inputs of the second adder 10, to the other input of which voltage sensor 4 output is connected. Output of the adder 10 through the second voltage regulator 11 is connected to input 12 of a wideband variable regulator 13 The second input 14 of which, as well as the input of the main rectifier, is connected to the output of the narrow-band variable-voltage regulator 15, which is invariant with respect to the fluctuations of the supply voltage. One vkod 16 broadband variable voltage regulator 13 is connected to the input 17 of the narrowband regulator 15, and the other output 18 of the broadband regulator 13 is connected to the input of the booster rectifier 3. Voltage boost rectifier 3, sensor 4, the second adder 10, the second regulator 11 and the wideband variable voltage regulator 13 form the inner stabilization loop 19, and the outer loop is the entire system. The automatic control system operates as follows. The inputs of the second adder 10 receive the driving force U ,, from the controller, voltage 9 and negative feedback voltage f where the voltage at the output of the boost voltage tf is the negative feedback ratio of the internal loop stabilization 19 for the output voltage and booster rectifier 3 with an accuracy of the error signal ({(and, ().). Closed-loop stabilization circuit 19 tracks the change of the driving voltage U |. Voltage, Uj j at the output of the voltage regulator 9 is generated as an amplified error signal supplied from the output of the first adder 7, to the input of which the primary setpoint is applied from the source of the setting voltage 8 and from the output of the voltage b, negative feedback p) (2. (and. + and /), where is the feedback coefficient of the whole system, stabilizing the output voltage UH, equal to U, where and. is the output voltage of the main rectifier 1 filtered by the filter capacitor 2. Ex. live and selectable as / v 0,15 output U, therefore, the power of the add-on straightener is 15P, therefore, its dimensions are correspondingly smaller than the rest of the system. The voltage at the output and the entire automatic control system is established in the result of the action of the voltage of Itz on the closed stabilization circuit K, and since U is only a part of the voltage of the main strand of the body 1, then as the signal increases, it arrives at input 12 a wideband variable voltage regulator 13 to a certain value, which is close to the boundary of the output dynamic range of the regulator 13 at its output 18, includes its output 16 and affects the input 17 of the narrowband regulator 15 voltage until the voltage UH increases (decreases), and consequently does not decrease (increases), and the dynamic control range of the regulator 13 does not exceed the threshold settings for the influence of the regulator 13 on the regulator 15. Since the output voltage of the narrowband variable voltage regulator 15 varies simultaneously at the input of rectifier 1 and at the input 14 of regulator 13 (and consequently at rectifier 3), the ratio of voltages and 0.15 - and stored throughout the range adjusting the output voltage t). Thus, the subordinate principle of regulating the voltage stabilization circuit U is carried out depending on the change in the voltage U of the load. The stabilization circuit U, does not contain inertial elements at (const, therefore, has high speed and stabilizes the output voltage and with a given accuracy and a given pulse ratio. The passband of such an open-loop system is not worse than 1 kHz, which is necessary to suppress the pulsation of the rectifiers 3 ; f 600 Hz. The own ripple level in the U / f voltage is not more than 3% (theoretical - 1.4% when the secondary windings of the rectifier 3 are connected according to the triangle and the star). The same level of the pulsations at the output of the rectifier 1 (without podkl yucheni filter-capacitor.) By a small capacitor with a nominal capacitance, this ripple level can be reduced to less than 1%, which is less than 10% for the output dynamic range of booster rectifier 3. Variable-voltage variable-voltage regulator 15 is selected invariant with respect to power supply fluctuations with To iiHOCTbra up to 1%, which is also -S10% for booster rectifier 3, when it is assigned an additional function of smoothing the residual instability of the output voltage and ripple The main rectifier 1. The bandwidth of the wideband voltage stabilization circuit 11 allows this, since for the control signal the transfer function of the closed loop W (P); t;, (p) is the transmission coefficient (at U SilO kV, a and g 10 c) almost to the cut-off frequency of this circuit, and at least up to f l 0, b kHz. The transfer function from the output of rectifier 3 to the output of the system is represented by the expression W CP). M. P, C. C + PCR, -4-.l VH R, p Ls. j. where L. is the inductance of the scattering of the high-voltage transformer of the rectifier 1, R. is the internally active resistance of the rectifier 1J С is the capacitance of the filter capacitor. . The ratio of the parameters is such that, at first, the action of the transmission coefficient (at lower frequencies), and then the integrating action, is differentiated. This gives a rise in the frequency response in the range of 50-300 Hz, which makes it easier to obtain the desired frequency response of the system when using a booster rectifier with a wideband regulator 13. AC voltage as the high-speed regulator. The stability of the system is ensured if the inner stabilization loop 19 is faster than the outer loop. This condition has been fulfilled by us, since the inner loop contains a wideband voltage regulator, and the outer narrowband,: Thus, a broadband voltage stabilization on a voltage wiring circuit is implemented with the help of a low-inertia regulator, the control functions of which are expanded by to an invariant with respect to oscillations of the supply network and a narrowband AC voltage regulator with an output to the main rectifier and simultaneously to a broadband regulator together with only exception filter capacitor to the output of the main rectifier. This improves the dynamic response of the system, reduces the ripple in its output voltage and at the same time reduces its dimensions by reducing the size of the high-voltage capacitor, the power of the wideband controller, which is approximately one-tenth of the load power. Claims of the Invention A high voltage automatic control system comprising a main and voltage boosting rectifiers connected in series on the output and connected to the output terminals, a voltage sensor connected in parallel to the output terminals, a filter capacitor, a wideband AC voltage regulator, a source of s-rated voltage voltage regulator and adder, one input of which is connected to the output of the voltage sensor, the other input to the source of the driving voltage, and the output to the input of the voltage regulator voltage, characterized in that, in order to reduce the level of ripple of the rectified voltage while reducing the size of the system, a second voltage sensor is additionally introduced into it, in the mountain, the adder, the second voltage regulator and the narrowband AC voltage regulator, invariant with respect to voltage fluctuations in the supply network, with the filter capacitor connected to the output of the main rectifier, to the output of a volt. Additional rectifier connected to the input of the second voltage sensor, the output of which is connected to the input of the second The adder, to the other input of which the output of the first voltage regulator is connected, the output of the second adder is connected to the input of the second voltage regulator, the output of which is connected to one input of the wideband AC voltage regulator, one output of which is connected to the input of the extra-volt rectifier, The other output of the broadband controller is connected to the input of a narrow-band AC voltage regulator, invariant with respect to voltage fluctuations in the supply network, the output of which is connected to the input of the main rectifier with the second input of the broadband regulator of alternating voltage, and the secondary windings of each pz high-voltage transformers of the main and booster rectifiers are connected to a star and a triangle, and their rays and tops are connected respectively to one of two bridge full-wave rectifiers connected among themselves consistently. Sources of information taken into account in the examination 1.Albertinsky V.I., Svinkin M.P. Cascade Generators. M., Atomizdat, 1980, pp. 186-188, fig. 5, 16.
2.Белопольский И. И., Тихонов В.И. Транзисторные стабилизаторы на повышенные и высокие напр жени . М., Энерги , 1971, с. 60-61, рис. 4-6.2. Belopolsky I.I., Tikhonov V.I. Transistor stabilizers for high and high voltages. M., Energie, 1971, p. 60-61, fig. 4-6.
1 212