Регулятор напряжения со звеном повышенной частоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЯЦ 1022267 даю,Н 02 И 3/28; Н 02 Р 3/28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ): .ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . ьм. СПИ АВТ) 07.06.83. Бюл. И 21 но нарастающими уровнями сравнения,) С,К. Земан и А.В. Кобзев причем их синхронизирующие входы сое.(71) Научно-исследовательский инсти- динены с выходом задающего генератотут автоматики и электромеханики при ра, а управляющие входы - с задающимТомском институте автоматизированных входом регулятора, о т л и ч а ю "систем управления и радиоэлектроники щ и й с я тем, что, с целью повыае 53) 621.314. 1088.8) ;ния коэффициента полезного действия(56) 1; Патент США И 3517309, и улучшения массогабаритных показакл. 321-60 1971. телей регулятора, введены дополни 2. Патейт США У 3840796,тельный задающий генератор, синхроникл. 321"2, 1973. зирующий вход которого подсоединен3, Авторское свидетельство СССР .к одному.из выходов основного задаюУ 754644, кл. Н 02 Р 13/14, 1980. щего генератора и 2 п датчиков фазы,154)(57) 1. РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ СО .при этом выход каждого датчика фазыЗВЕНОИ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ, содержа- , соединен с управляющими входами прощий п модуляторов, демодулятор, и . тивотактных ключей одного из модулясогласующих устройств в.виде транс- торов, первый вход - с выходом соформаторов, входы которых подключены .,ответствующего фазосдвигающего устк выходам соответствующих модулято- ройства, а все вторые входы объеди.,ров, а силовые выходы соединены меж" нены с управляющим входом демодуляду .собой в последовательную цепь ятора и подкпючены к выходу дополниподключены к силовому входу демоду-тельного задающего генератора.102226 2. Регулятор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что введены и датчиков тока намагничивания, выходы которых объединены и подключеИзобретение относится к электро"технике, в частности к регуляторамнапряжения, и может найти примене"ние при регулировании напряжения вшироком диапазоне изменения входного и выходного напряжения с сохранением высоких энергетических показате.лей, а также в тех случаях, когдатребуются высокие быстродействиерегулирования и точность воспроизве"дения задающего сигнала, минимальныемасса и габариты регулятора,Известны регуляторы напряжения,содержащие звено повышенной частоты1 и 2,15Данные регуляторы имеют большойдиапазон регулирования выходного напряжения, причем, чем больше диапазон регулирования, тем значительнейвозрастает содержание искажающих 20гармоник, что в сочетании с большойамплитудой пульсаций выходного напря.жения приводит к. существенному ухудшению энергетйческих показателей,увеличению массы и габаритов выход" 25ных Фильтров и соответственно сниже"нию быстродействия регулирования выходного напряжения.Известен регулятор напряжения созвеном повышенной частотЫ, который Зопозволяет при любой глубине модуля"ции получить достаточно высокие энергетицеские показатели, быстродействие регулирования и тоцность воспро-.изведения относительно медленно изменяющегося задающего сигнала Данный регулвтор содержит и модуляторовинверторов, демодулятор, п согласую"щих устройств (трансФорматоров), вы"ходы (первичные обмотки) которых под. що.ключены к .силовым выходам соответст"вующих модуляторов, а выходы (вторичные обмотки) соединены последовательно и подклюцены к силовому входумодулятора, задающий генератор, 2 пФазосдвигающих устройств с последо"вательно нарастающими уровнями сравны к одному из входов дополнительного задающего генератора, а входы - к управляющим выходам соответ-.ствующих согласующих устройств. нения, синхронизирующие входы которых соединены с выходом задающего генератора, и управляющие - к задающему входу устройства 3Недостатком указанных регуляторов является то, что при возрастании скорости изменения или частоты задающего сигнала для поддержания заданной точности воспроизведения необходимо повышать частоту промежуточного преобразования и соответственно частоту коммутации ключевых элементов демодулятора и всех 11 ячеек, состоящих из модулятора и согласующего устройства, что приведат к возрастанию динамических потерь и соответственно к снижение ЮД и возрастанию установленной мощ.ности регулирующего органа, Причем значительное увеличение частоты про" межутоцного преобразования, с целью поддержания заданной точности воспроизведения, может привести к обратному результату Это объясняется тем, что,паузы напряжения, Формируемые в момент коммутации ключевых элементов преобразования и разные по амплитуде выходномумогут составлять. значительную часть периода промежуточного .преобразования, цто приведат к ухудшению коэФФициента пульсаций и Формы выходногонапряжения, а увеличение установленной мощности Фильтра, необходимое в этом случае, к снижению быстродействия и точности воспроизведения задающего сигнала и дополнительному возрастанию установленной мощности регулятора в целом.Цель изобретения - повышение коэФФициента полезного действия и улуцшение маесогабаритных показателей регулятора.Поставленная цель достигается тем, что в регулятор напряжения со звеном повышенной частоты, содержащий 11 модуляторов, демодулятор, и согласующих устройств, например трансФорма3 10 5 0 торов, входы которых подключены квыходам соответствующих модуляторов,а силовые выходы соединены между собой в последовательную цепь и подключены к силовому входу демодулятора, задающий генератор, 2 п фаэосдвигающих устройств с последовательнонарастающими уровнями сравнения,причем их синхронизирующие входысоединены с выходом задающего генератора, а управляющие входы - с задающим входом регулятора, введенЫдополнительный задающий генератор,синхронизирующий вход которого подсоединен к одному иэ. выходов основного задаоцего генератора и 2 в датчиков Фазы, при этом выход каждогодатчика Фазы соединен с управляющимивходами противотактных ключей одного иэ модуляторов, первый вход - с выходом соответствующего Фазосдвигаю. щего устройства, а все вторые входыобъединены с управляющим входом демодулятора и подключены к выходу дополнительного задающего генератора.Кроме. того, в регулятор напряжения введены п датчиков намагничивайия, выходы которых объединены иподключены к одному из входов дополнительного задающего генератора, авходы - к управляющим выходам соот-.ветствующих согласующих устройств.На Фиг. 1 приведена функциональная схема регулятора напряжения .со. звеном повышенной частоты; нафиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг, 3 - примервыполнения модулятора и согласующего устройства.Регулятор напряжения фиг,содержит модулятор 1, нагрузку 2,подключенную к его выходу,. и согласующих устройств 3-5, входы которыхподсоединены к выходам модуляторов6-8, а выходы соединены между собойв последовательную. цепь и подключенын силовому входу демодулятора 1, 2 пдатчиков 9"14 фазы, соединенных своими выходами с входами соответствующих модуляторов 6-8, 2 н фазосдеигаю.щих устройств 15-26, выходы которыхподключены к первым входам соответствующих датчиков 9-14 фазы, синхро-.ниэирующие входы соединены с выходомзадающего генератора 21, а управляю"щие " к задающему входу регулятора,дополнительный задающий генератор22, синхронизирующий вход которого. подключен к второму выходу основного 222 б 7 4 задающего генератора 21, а выход квторым входам датчиков 9-14 фазы ивходу демодулятора 1, п датчиков23-25 замагничивания, подсоединенныхсвоими выходами к управляющему входудополнительного задающего генератора 22, а входами к выходам (управляющим) соответствуоцих согласующихустройств 3-5 . На фиг. 2 представлены последовательности формируемых сигналов 26-39.Регулятор напряжения работает следующим образом.При входном задающем сигнале У=О на выходах всех фазосдвигающих устройств 15-20 фомируется постоянный сигнал 29, по амплитуде равный логическому нуле (фиг.2), который поступает на первые входы датчиков 9-14 Фазы. В этом случае на выходах датчиков фазы Формируются последовательности.30,. аналогичные и синфаз.ные последовательности 26, поступающие на вторые входы датчиков 9"14 фазы с выхода дополнительного задающего генератора 22, которые поступаютна управляоцие входы противотактныхключей модуляторов 6-8.Пример выполнения согласуоцегоустройства модулятора приведен нафиг. 3, где 40, 41 и 42, 43 - парыпротивотактных ключей модулятора,а 44 и 45 - силовые входная и выход"ная обмотки согласующего устройствасоответственно. Датчики 9-14 фазыфазореверсивные блоки) работают таким образом, что при поступлении на.первый управляющий) вход нулевогосигнала на его выход проходит усиленная последовательность импульсов 26, ф поступающая на его второй вход с выхода задаоцего генератора 22, а при,.появлении на первом входе сигнала,равного логической единице, на выходе изменяется на противоположную 45 полярность сигнала, поступающего наего второй вход.При возрастании задающего напряже.ния 0 на выходе одного из ФСУ соответствующим (управлением) уровнем 50 сравнения формируется последовательность импульсов 32 или 35 с амплиту" дой, равной логической единицейфиг. 2), Длительность импульсов упо.мянутых последовательностей 32 или35 определяется величиной задающегосигнала (например 31 или 3 М), а частота " частотой последовательности импульсов 27, формируемых эадаоцим5 102генератором 21, При поступлении этихимпульсных последовательностей 32или 35 на первый вход соответствую-щего датчика Фазы на его выходе навремя длительности импульсов изменяется на противоположную полярностьсигнала 26, поступающего на его второй вход и на управляющие входы противотактных ключей 40, 41 или 42,43 соответствующего модулятора, поступает последовательность 33 или 36 .Этим обеспечивается .выключение ЭДСтрансформаторной обмотки модуляторана данный интервал времени из общегоконтура суммирования путем закорацивания первичной обмотки 44 ключами40, 42 в один полупериод и 41, 43 в другой полупериод частной последовательности 26,При дальнейшем увеличении задающего сигнала и достижении им определенного значения на выходе данного Фаэосдвигающего устройства формируетсяпостоянный сигнал 38, по величинеравный логицеской единице, В этомслучае на выходе датчика Фазы и соответственно на управляющих входахпротивотактных ключей 40, Й 1 или42, 43 формируется последовательностьимпульсов 39 фиг. 2), равная по частоте, но в противофазе с последовательностью 26, поступающей на второйвход датчика фазы с выхода дополнительного задающего генератора 22(Фиг, 1). Зтм обеспечивается полноевыключение иэ общего контура суммирования ЭДС трансформаторной обмоткиданного модулятора и регулированиев одной из 2 эон заканчивается.При дальнейшем возрастании задающего сигнала происходит аналогичнаяоперация с последовательностями, посту.пающими на входы другой пары противотактнцх ключей 40, 41 или 42, 43 этого демодулятора, чем обеспечиваетсяреверс выходного напряжения первойячейки в общем контуре суммированияпо отношению к исходному состоянию.Причем описанные операции могут производиться одновременно с последовательностями импульсов, поступающимина входы обеих пар противотактныхключей 40, 41 или 42; 43 одной ячейки, как и в прототипе, путем встречно-параллельного сдвига управляющихпоследовательностей, формируемых навыходах соответствующих ФСУ.По мере дальнейшего увеличенияамплитуды задающего сигнала в режи 226/ ме регулирования с повышенной частотой коммутации начинают управлятьвторой ячейкой, изменяя уровень выходного напряжения во второй зоне. 1 аким образом, поочередно переходятна повышенную частоту коммутации основной последовательности ячейки,которую осуществляют в данный моментрегулирования в соответствующей зоне и возвращаются на исходную ранее О используемую для этой цели. Такимобразом, при максимальной амплитудезадающего сигнала ключевые элементывсех и силовых ячеек коммутируютсяс частотой дополнительной последовательности и в противофазе по сравнению с исходным состоянием, . когдаамплитуда задающего сигнала равнанулю,Для обеспечения необходимой целой кратности частот задающих генераторов 2 1 и 22 второй выход дополнительного задающего генератора 22 подключен к синхронизирующему входу задающего генератора 21, Необходимость такой связи объясняется тем, что в случае дробной кратйоЮи упомянутых частот возрастает вдроятЗО. ность замагницивания согласуЮщих элементов 3-5,При работе предлагаемого регулятора в замкнутой системе в связи с тем, что регулирование осуществляется по первичной стороне согласующих трансформаторов 35, а также эа счет не 35 их замагничивания, который в целом при проектировании систем подобного ряда для обеспечения нормальной ра- боты необходимо рассматривать как ра. боций. Для этого при замагничивании какого-либо согласующего трансформатора и появлении на выходе соответствующего датчика 23-25 тока намагничивания сигнала, поступающего навыход дополнительного задающего ге 5 О нератора 22, осуществляется перефазировка последнего, что в свою очередь приводит к одновременной смене Фазы ключевых элементов инверторнцх 55 ячеек и демодуляторов и позволяет,не изменяя алгоритма работы, вывести из режима насыщения данный согласующий трансформатор. Датчики тока симметрии ключевых элементов плеч инверторов силовых ячеек, дополни 10 тельно возрастает возможность режима1022267 8обмотках трансформаторов (законравенства первичных и вторичных ампервитков). Составитель Ю. Андреевктор А . Мотыль Те е Т,фанта Корректор Л. Бокна 7 Тираж ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035 Москва ЖЗаказ О иал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектн намагничивания могут быть реализованы, например, на принципе симмет. рии токов в первичной и вторичной Подлисноекомитета СССРи открытийа аская наб., д, 4/5ая