Импульсный регулятор переменного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоцИАлистическихРЕСПУБЛИН ц)5 С 05 Р 1/3 поэто регул Таким аничи вае му он н1 ро ванияобразодлагаем зон ре не рани 2 - вре е п инстистрой аппа м ременя расния вы влена структурная гулятора пере ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Мо ско вский техноло гическийинститут(56) Авторское свидетельство СССРФ 1179297, кл. С 05 Г 1/30, 1984Кобзев А,В, и др, Стабилизаторыпеременного напряжения с высокочастотным широтно импульсным регулированием, М.: Энергоатомиздат, 1986,с 22, табл 1,1, сх,9,(54) ИМПУЛЬСНЬЙ РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к элек гротехнике и может быть использованопри построении импульсных регуляторо в и стабилиз ат оро в переменного напряженияЦель изобретения - расширение диапазона регулирования выходИзобретение относится к облэлектротехники, в частности кствам питания радиоэлектронноиратуры, в частности к импульсньгуляторам и стабилизаторам переного напряженияЦелью изобретения являетсширение диапазона регулироваходного напряженияНа фиг,1 предстасхема импульсного ре,80164244 ного напряженияКлючевые элементы38 регулятора переключаются с частотой задающего ге.нератора.9, Длительность их открытого состояния равнаполупериоду колебаний задающего генератора.9При изменении управляющегонапряжения от источника управляющегонапряжения устанавливается требуемыйсдвиг фаз на выходах фазосдвигающихузлов 10 и 11 и осуществляется установка требуемого выходного напряжения, Напряжение на выходе регуляторазависит от скважности и полярностиимпульсов суммарного напряжения, снимаемого с частей обмоток трансформаторов 1 и 2, При повышении входногонапряжения на второй трансформатор 2подается напряжение выше выходного,выходного напряжения диапазон регулирования м регуляторе практичесен, 2 ил,менного напряжения; на фигменные диаграммы, поясняющи рцип его работы,Регулятор содержит первый 1 ивторой 2 тоансФооматооы, каждый сдвумя одинаковыми обмотками, которыевыполнены с отводами, причем первыеразноименные выводы обмоток первоготрансформатора 1 подключены к общейшине соответственно через первый 3 ивторой 4 ключевые элементы, Соответствующие отводы первсго 1 и второготрансФорматоров соединены черезтретий 5 и четвертый 6 ключевые элементы Первые разноименные выводыобмоток второго трансформатора 2 подключены к общей шине соответственночерез пятый 7 и шестой 8 ключевыеэлементы Вторые разноименные выводыобмоток первого 1 и второго 2 транс 10форматоров соединены соответственнос входным и выходным выводаии, Прямой и инверсный выходы задающего генератора 9 соединены с управляющимивходами соответственно третьего 5 и 5четвертого 6 ключевых элементов,гальваническими развязанный с его прямым выходом, а выход управления,гальванически развязанный с его прямым выходом, подключен к входам син Охронизации первого 1 О и второго 11управляемых Фазосдвигающих узлов,соединенных входами управления с клеммой для подключения узлов, соединенных входами управления с клеммой для 25подключения источника управляющегонапряженияПрямые выходы узлов 10 и11 подключены к управляющим входамсоответственно первого 3 и пятого7 ключевых элементов, а их инверс(ные выходы - к управляющим входамсоответственно второго 4 и шестого8 ключевых элементовПри этом прямые и инверсные выходы задающего генератора 9 и управляемых фазосдвигаюших узлов 10 и 11выполнены гальванически развязанными(например, с помощью оптронов), аотношение витков в части обмотки ототвода до средней точки к общему чис Олу витков в обмотке выбрано одинаковым в каждом из трансформаторов 1 и2,Регулятор работает следующим образом. 45Кпючевые элементы 3-8 регуляторапереключаются с частотой задающегогенератора 9, которая много большечастоты сети, Длительность их открытого состояния равна попупериоду колебаний задающего генератора 9. Приэтом трансформатор 1 и ключевые элементы 3 и 4 и трансформатор 2 и клю",чевые элементы 7 и 8 образуют двапреобразователя напряжения, поэтомунапряжение на обмотках трансформаторови 2 представляют собой импульсы, со скважностью 2, огибающаякоторых имеет Форму синусоиды с частатой сети, Напряжение на выходе регулятора равно сумме входного напряжения, напряжения на части обмотки первого трансформатора 1 от средней точки до отвода и напряжения на части обмотки трансформатора 2 от отвода до средней точки для тех обмоток отводы которых соединены между собой через открытый ключевой элемент либо 5, либо 6При несовпадении полярности импульсов напряжения на указанных частях обмоток трансформатора 1 и 2 суммарное напряжение на частях этих обмоток равно нулю (так как отноше ние витков части обмотки от средней точки до отвода к общему числу вит ков в обмотке выбрано одинаково в каждом трансформаторе), выходное напряжение регулятора равно входному. При совпадении же полярности импульсов суммарное напряжение на частях этих обмоток либо совпадает по полярности с водным, либо противоположно ему.Поэтому выходное напряжение регулятора представляет собой сумму входного напряжения и суммарного импульсного напряжения, снимаемого с частей обмоток трансформаторов 1 и 2, низкочастотная составляющая которого представляет собой синусоиду с частотой сети, амплитуда которой зависит от скважности импульсов суммарного напряжения, снимаемого с частей обмоток трансформаторов 1 и 2 (и определяемая сдвигом фаз напряжений на этих обмотках), а Фаза либо совпадает, либо противоположна фазе входно го напр яжения Е сл и фаз ы этих напряжений совпадают, то выходное на пряжение больше входного, если они противоположны, то выходное напряжение меньше входного напряженияСледовательно, напряжение на выходе регулятора зависит от скважнос" ти и полярности импульсов суммарного напряжения, снимаемого с частей об моток трансформаторов 1 и 2, которые определяются сдвигом Фаз между им пульсами напряжения на выходах задающего генератора 9 и Фазосдвигаю щих узлов 1 О и 11, которые управляют переключением ключевых элементов по парно 5 иб, Зи 4, Уи 8,Так, например, при одновременном попеременном переключении ключевых элементов 3, 5, 7, и 4, б, 8 выход64244 цае напряжение максимально, прц одновременном переключении ключевых элементов 3, 6, 7, и 4, 5, 8 выходное напряжение минимальна а при о тна 5 временном переключении ключе вых элементов 3, 8 и 4, 7 выходное напряжение равно входному, независимо от фа" 5 зы переключения ключевых элементов 5 и 6Н апряже ние на выходе ре гуля то ра устанавливает ся в з ави си мости от управляющего напряжения от подключения источника управляющего напряженя, изменением сдвига фаз импульсов на выходах управляемых фазосдвигающих узлов 1 О и1 по отношению к фазе з адающе го ге нер атора 9Нри этом импульсы на выходе фазосдвигающего узла 10 отстают по фазе от импульсов задаюьтего генератора 9, а импульсы на выходе фазосдвигающего узла 11 их опережают. Наиболее оптимальным является случай, когда выходные импульсы фазасдвигающих узлов25 10 и 11 соответственно отстают и оережают по фазе выходные импульсы генератора 9 на одинаковую величину.Причем, при ьходном напряжении вь.- ше выходного импульсы на выходе фаза-: 30 сдвигающего узла 10 отстают по фазе от импульсов на выходе фаз а сдви г ающего узла 11 более, чем 1/2 периода колебаний задающего генератора 9.При входном напряжении ниже выход ного импульсы на выходе фазосдвиганщего узла отстают по фазе от импульсов фазосдвигающего узла 11 менее, чем на 1/2 периода задаюшега генератора 9 40Таким образом, меняя управляющее напряжение источника управляющего напряжения и устацавливая вследствие этого требуемый сдвиг фаз между переключением ключевьк элементов попарно и 4, 5 и 6, 7 и 8, осуществляется установка требуемого напряжения.На фиг,2 представлены временные диаграммы напряжений регулятора, где Б, 11, Б - напряжения на прямых вы ходах соответственно задающего генератора 9, фазосдвигающих узлов 10 и 11; Б - суммарное напряжение, снимаемое с частей обмоток трансформато-, ра 1 и 2, для тех обмоток, отводы ко тарых соединены между собой через открытый ключевой элемент либо 5, либо 6; Б - входное напряжение регулятора; Б - выходное напряжение рвгуля 9 6тора; с - время, Прчем приоложтельных 1, 02 и П ключевые элементы 3, 7, 5, ца которые эт цапряжецяподаются, открыты, а пр отрцательньх закрыты Ероме того при Т ) 1выходное напряжение ниже входного, апри.с Г выше,В схеме предлагаемого; егуляторамаксимально возможное выхадцое напря"- (г+1 с)жение равно 1)вы= 0 . , где1 1;,13 - входное напряжение,: к, 1 сотцашецие витков до отвода;о началаоомотки к общему числу вткаг в обмотке соответственно первогоивторого 2 трансформаторов. 1 рпрблженинк еднице и "пряжение мо"жет цеограцченно возраста гь, 1 цимапьцо возможное;ыхаднае напряженеразно П, = 0 (1-1 с,) ( - 1 с) 1;рприближении значений 1 с. или с к е.пг"нице величина выходного напряжь.нястремится к пулю,Таким образом дапазон регулированя в предлагаемом регуляторе практг"чески цеаграцчен,Формула изобретенияИмпульснырегулятор переменного нпряжея, садержашй первый трав форматор с двумя одинаковь 1 мн обмоткаи, каждая из которых выполнена с отводам, первые разноименные вьводы подключены к обшей шине соотвегственно через первый и второй ключевые элементы, а вторые разноименные вь. - воды обмоток соединены с входным ю- водам, второй трансформатор с двумя одинаковыми обмотками, имеющими атво" ды, которые соединены с первыми вьг водами соответственно третьего и четвертого ключевых элементов, а первые раз ноименные выводы обмоток подключены к общей шине соответственна через пятый и шестой ключевые элементы, задающий генератор, прямой и инверсный выходы которого соединены с уп равляющими входами соответственно третьего и четвертого ключевых элементов, первый и второй фазосдвигаюшие узлы, входы синхрониз ации которых подключены к выходу управления задающего генератора, гальванически развязанного с ега прямым выходом, входы управления - к выводу для подключения источника управляющего напряжения, прямые выходы - к управ 1642449ляющим входам соответственно первогои пятого ключевых элементов, а инверсные выходы - к управляющим входам соответственно второго и шестогоключевых элементов, о т л и ч а. ющ и Й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения, отводы на обмотках первого трансформатора подключены к вторым выводам соответственно третьего и четвертого ключевых элементов, а вторые разноименные выводы обмоток второго трансформатора соединены с выходным выводом