Устройство для регулирования выпрямлен-ного напряжения

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ТИЛЬСЯУ он 851382(22) Заявлено 231 178 (21) 2688386/2с присоединением заявки Нов осударственный коми СССР но делам нзобретени н открытий(72) Авторы изобретения А. К. Тищенко и В. И. Шевченк 71) Заявитель 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАН ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ0 вышение на ва. Постав Целдежнос Изобретение относится к электротехнике, в частности преобразова" тельной технике, и может быть использовано, например, для регулирования и стабилизации выпрямленного напряжения путем дискретного изменения переменного напряжения на входе неуправляемого выпрямителя.Известны устройства для регулиро" вания выпрямленного напряжения (1) и Е 2).Наиболее близкое к предлагаемому. устройство содержит и вольтодобавочных ячеек и л широтно-импульсных модуляторов, вход каждого из которых 1 соединен с соответствукщим выходом миогофаэного генератора управляющихимпульсов 3Недостатком известного устройства является низкая надежность его рабо ты, так как при отказе одной.из вольтодобавочных ячеек в выходном напряжении пбявляется низкочастотная составляющая пульсации с удвоенной амплитудой напряжения одной ячейки и 2 при этом не обеспечивается заданный с диапазон регулирования напряжения на нагрузке.ь изобретения - поти работы устройст 3 ленная цель достигается тем, что вход первой и последней вольтодобавочных ячеек соединен с выходом каждого широтно-импульсного модулятора через логическую схему ИЛИ и И, соответст" венно, а вход каждой из остальных вольтодобавочных ячеек - через схему ИЛИ и и схем И, выходы которых подключены на соответствующие входы схемы ИЛИ данной ячейки.При этом логические схемы ИЛИ всех ячеек и логическая схема И последней ячейки имеют и входов, а логические схемы И остальных ячеек имеют число входов, равное номеру ячейкиНа фиг. 1 приведена блок-схема устройства, на фиг. 2 -временные диаграммы,пояснякзцие принцип работы предлага емого устройства для случая четырех различных значений ( - 1 Ч) входного напряжения, на входных выводах 21 и 22.Устройство содержит вольтодобавочные ячейки 1-4, обмотки 5 и 6 вольтодобавочных ячеек 1-4, неуправляемый выпрямитель 7, фильтр 8, нагрузку 9, широтно-юспульсные модуляторы ШИИ 10- 13, многофазный генератор 14 управляющих импульсов, логические схемы ИЛИ 15, 16, 17 ячеек 1, 2 и З,соответст.венно, логические схемы и 18, 19 и 20ячеек 2, 3 и 4, соответственно, вход-,ные 21, 22 и выходные 23, 24 выводыустройс тв а.х, .х, х, х 4 - длительность им"1 Ф. 3пульсов широтно-импульсных модулято(ров ШИМ 10, 11, 12, 13, соответственно при разных значениях 1, Н:, 111и 1 Ч входного напряжения;Г, Гэ, Г - сигнал управления на входе соответствующих ячеек1-4,Устройство работает следукцим образом,При равенстве входного напряжения номинальному значению выходного напряжения устройства сигнал рассогла"сования отсутствует. При этом импульсы на выходе широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) 10-13 отсутствуют и все ячейки 1-4 отключены (потерями в цепи выпрямителя 7 пренебрегают),При уменьшении входного напряжения вследствие работы автоматическойсистемы регулирования появляется сиг.над рассогласования, что приводит к появлению на выходе ШИМ 10-13 импульсов напряжения, сдвинутых по фазе между собой на постоянную величину (вследствие управления от 4-х фазного генератора 14), Длительность импульсов х - х ШИМ 10-13 (фиг. 2) в зависимости от величины входного напряжения принимает значения в диапазоне: 0 в Р; Р - 2 Ф; 2 Ф - ЗФ; ЗФ - 4 Ф,На фиг. 2 показано четыре состояния (1-Ч), характеризующие работу устройства при разных значениях вы-входного напряжения (каждая последующая позиция соответствует более низкому входному напряжению) то естьОр О 2 Оц 7ОПри работе ШИМ 10-13 с длительностью импульсов в зоне 0-Ф (поз. 1 Фиг. 2) сигнал управления 1 появляется только на входе ячейки 1, поскольку вход этой ячейки соединен с модуляторами 10-13 через логическую схему ИЛИ 15. При этом на обмотках 5 и б ячейки 1 формируются. импульсы напряжения вольтодобавки, которые суьщируются с входным напряжением, обеспечивая стабилизацию выходного напряжения. При работе ШИМ 10-13 с длительностью импульсов в зоне Ф - 29 (поз. И Фиг. 2), что соответствует пони" жению входного напряжения, сигналы управления присутствуют на входе двух ячеек, причем на входе ячейки 1 коэффициент заполнения импульсов равен 1. Появление сигнала управления Г на входе ячейки 2 обеспечивается двухвходовыми логическими схемами И 16 и схемой ИЛИ 1 б, Напряже" ние вольтодобавки определяется суммой напряжения на обмотках 5 и б ячеек 1 и 2. Дальнейшее снижение входного напряжения сопровождается увеличением 1длительности импульсов х - х 4 ШИМ 10- 13 и пере ходом их .в э оны 2 У-ЗФ иЗФ(поэ. 111-1 У Фиг. 2), Логические схемы И 19 и 20, и схема ИЛИ 17обеспечивают поочередное появлениеуправляющих импульсов Г и Г 4 на входе ячеек 3 и 4.В зависимости от величины входного напряжения изменяется коэффициентзаполнения импульсов ШИМ,и в работувключается соответствующее число ячеек, причем последняя иэ подключенныхячеек работает с широтно-импульсноймодуляцией, При отказе какой-либо 15 ячейки эа счет изменения длительностиимпульсов ШИМ в работу подключается(или отключается) следующая незадействованная (задействованная) ячейка, т. е. схема совмещает в себе Функ ции регулирования напряжения и заменынеисправных ячеек.Допустим, что до какого-либо момента времени работа системы определялась состоянием, соответствующим поз 5 зиции 111 на фиг. 2, после чего произошел отказ, например, ячейки 1, характеризующийся отсутствием напряжения на ее выходных обмотках 5 и б.В связи с наличием обратной связи система отработает появившееся рассогласование и перейдет в другое состояние,при котором дополнительно подключается ячейка .4 (поз. Ч. Фиг. 2), В результате выходное напряжение на выходных выводах 23 н 24 сохраняется взаданных пределах, причем спектральный состав его пульсаций не изменяется, что очень важно, в отличие от известного многофазного стабилизатора,у которого при выходе из строя какой либо ячейки в спектре выходных пульсаций появляется низкочастотная составляющая значительной амплитуды.Изменение же диапазона регулирования, имекщее место при отказах яче"ек, всегда может быть скомпенсировано введением одной или несколькихрезервных ячеек.таким образом, введение в предла-.гаемый многофазный стабилизатор логических элементов с соответствующими связями позволяет наиболее просто решить вопрос регулирования на"пряження и резервирования устройства.55формула изобретения 1, Устройство для регулирования выпрямленного напряжения, содержащее регулирующий орган, выполненный в виде .о вольтодобавочных ячеек и и широтно-импульсных модуляторов, .входы каждого из которых соединены с соот.-ветствующим выходом миогофазного генератора управляющих импульсов, а851382 каз 6356/Я Тираж 94 ИИП одписное ПП фПатентф гУжг Фил ул.Проектн каждый выход их связан со входом соответствукщей вольтодобавочной ячей.ки, отлич ающее ся тем, что, с целью повышения надежности, вход первой и последней вольтодобавочных ячеек соединены с выходом каждого широтно-импульсного модулятора нереэ логическую схему ИЛИ и И, соответственно, а вход каждой из остальных вольтодобавочных ячеек - через схему ИЛИ и о схем И, выходы которых подключены на соответствующие входы схеме ИЛИ данной ячейки.2. Устройство по и. 1, о т. л и - ч а ю щ е е с я тем, что логические схемы ИЛИ в,сех ячеек и логическая схема И последней ячейки имеют д входов, а логические схемы И остальныхячеек имеют число входов, равное номеру ячейки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кравец Е. В. и др. Стабилизированный вторичный источник питаниядля импульсной нагрузки. - "Устройство вторичных источников питания радиоэлектронной аппаратуры", И., 19762. Глазенко Г. А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводахпостоянного тока, фЭнергияф, 1973,с. 264, рис. 4-44.3. Сборник "Электронная техникав автоматике", М., "Советское радиоф,1977, вып. 9, с. 61, рис. 1.