Способ управления регулятором напряжения

СОЮЗ СОВ СОЦИДЛИС РЕСПУБЛИ ЧЕСКИХ/24; Н 02 М 5/4 4(5) ЮВЮЮЗФыаав зл ем ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л ко Ц ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬ(71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро геофизичес йтехники(56) 1. Ромаш Э,М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. М., "Радио исвязь",. 1981, с. 17, рис. 1-7,2. Авторское свидетельство СССР9 699504, кл. С 05 Г 1/22,Н 02 Р 13/16, 1976.3. Авторское свидетельство СССРВ 754635, кл. Н 02 Р 13/14,С 05 Р 1/22., С 05 Р/16, 1977,(54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащим и мостовых модуляторов на ключевых элементах с согласующими трансформаторами,вторичные обмотки которых подключены к демодулятору, и блок управения, заключающийся в том, что формируют парные последовательности прямоугольных импульсов, фазу импульсов каждой пары поочередно изменяют в зависимости от управляющего напряжения относительно друг друга на угол от нуля до 2 и и подают их на цепи управления ключевых элементов стоек модуляторов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности,формируют опорную последовательность прямоугольных импульсов и подают ее на цепи управления ключевых элементов одной стойки каждого моста модулятора, а фазы указанных п/2 пар последовательностей прямоугольных импульсов изменяют симметрично относительно опорной последовательности прямоугольных импульсов в сторону опережения и отставания и подают на цепи управления ключевых элементов оставшихся стоек модуляторов.Недостатком этого способа управления регулятором напряжения является низкая надежность, большаямасса, габариты и неудовлетворительные динамические характеристики,обусловленные большой установленноймощностью сглаживающего фильтра.Известен способ управления регулятором напряжения со звеном поры" 35шенной частоты, содержащим одиннерегулируемый модулятор с согла- .сующим трансформатором и демодулятор, выполненный на основе мостовых инверторов 2 . Такой способ 40предусматривает формирование опорной последовательности прямоугольных импульсов и и пар последовательностей прямоугольных импульсов, фазу двух из которых в зависимости 45от управляющего напряжения поочередно изменяют на угол М иК (жО - ) относительно опоркой последовательности прямоугольных импульСов и подачи их на цепи управления 50ключевых элементов модулятора и де-.,модулятора. При этом опорную последовательность прямоугольных импульсов подают на цепи управления ключевых элементов модулятора, а остальные последовательности прямоугольных импульсов - на цепи управленияключевых элементовдемодулятора,30 Изобретение относится к электро"технике и может быть использованодля управления регуляторами постоянного и переменного тока.Известен способ управления регулятором постоянного напряжения,содержащим высокочастотный мостовоймодулятор, выходной выпрямитель,сглаживающий фильтр и схему управления, предусматривающий преобразование постоянного напряжения в переменное повышенной частоты с регулируемой скважностью 11 . Согласноэтому способу управление ключевыми элементами стоек мостового модулятора осуществляют путем формирования опорной последовательностипрямоугольных импульсов и вспомогательной последовательности прямоугольных импульсов, фазу которой 20в зависимости от управляющего напряжения Б . изменяют на угол К(ж== О - и ) относительно опорной последовательности прямоугольных импульсов и подачи их на стойки указанного инвертора. Недостатком данного способа явля. ется низкая надежность, обусловленная большим количеством управляемых ключевых элементов и сложной схемой управления. Дополнительно при формировании напряжения малой амплитуды устройство, реализующее данный способ управления, характеризуется низким КПД за счет последовательного включения большого количестваключевых элементов демодулятора.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ управления регулятором напряжения с промежуточным высокочастотным преобразователем, содержащим и мостовых модуляторов на ключевых элементах с согласующими трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к демодулятору, и схе,му управления 3, заключающийся в том, что формируют и пар последовательностей прямоугольных импульсов, фазу каждой пары из которых в зависимости от управляющего напряжения поочередно изменяют друг относительно друга на угол Ф(кО - 23) и на угол К /2 и -к/2 относительно опорной последовательности прямоугольных импульсов и подают их на цепи .управления ключевых элементов модуляторов, Регулирование величины выходного напря" жения осуществляется в широком диапазоне (от нуля до У).Недостатком известного способа является низкая надежность и низкий КПД, обусловленные тем, что в нижних зонах регулирования энергия потребляется нагрузкой от первичного источника питания только через часть модуляторов, включенных по входу параллельно, что приводит к увеличению загрузки элементов, работающих модуляторов по току..Цель изобретения - повышение надежности и КПД путем выравнивания и уменьшения загрузки по току элементов модуляторов.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления регулятором напряжения, содержащим и мостовых модуляторов на ключевых элементах с согласующими трансформаторами, вторичные обмотки которых подключены к демодулятору, и схему управления, заключающемуся3 1 в том, что Формируют парные последовательности прямоугольных импульсов, фазу импульсов каждой пары из которых поочередно изменяют в зависимости от управляющего напряжения друг относительно друга на угол от нуля до 2 и и подают их на цепи управления ключевых элементов стоек модуляторов, формируют опорную последовательность прямоугольных импульсов и подают ее на цепи управления ключевых элементов одной стойки каждого модулятора, а фазы указанных и/2 пар последовательностей прямоугольных импульсов изменяют симметрично относительно опорной последовательности прямоугольных импульсов в сторону опережения и отставания и подают на цепи управления ключевых элементов оставшихся стоек модуляторов.На фиг,1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на Фиг.2 - диаграммы напряжений на отдельных элементах схемы,Регулятор напряжения (фиг.1) содержит модуляторы на ключевых элементах 1,1, 2.1, 3.1, 4,1, 1,2, 2,2, 3.2, 4,24.(п+1), согласующие трансформаторы 5.1, 5,2.5,(п+1) с вторичными обмотками 6.1, 6.2, ,б,(п+1), демодулятор 7 и схему управления, включающую в себя задающий генератор 8, блок Формирования управляющего напряжения 9 и широтно-импульсные модуляторы 10.1, 10,2, ,10(п). На. фиг,2 представлены опорная последовательность прямоугольных импульсов 11, пилообразное напряжение 12, формируемое генераторами пилообразного напряжения и конструктивно входящими в широтно-импульсные модуляторы, последовательности прямоугольных импульсов 13, 14 (приПЧ 1) и 15, 16 (при П Цчг) на выходах модуляторов 10.1, 10.2 (аналогичные последовательности импульсов формируются на выходах других модуляторов), напряжения 17 и 18, формируемые на вторичных обмотках 6.1, 6.2 согласующих трансформаторов 5.1, 5.2 при П= Б напряжение 19, подаваемое на вход демодулятора (выпрямителя) 7 при П = Б напряжения 20 и 21, формируемые на вторичных обмотках Ф150709 4 5 1025 3035 40 45 50 55 6.1, 6.2 согласующих трансформаторов 5.1, 5.2 при Ц = П 1 и напряжение 22, подаваемое на вход демодулятора (выпрямителя)при О, =0Сущность способа поясняется на примере работы устройства, представленного на Фиг.1, при Формировании выходного напряжения с двумя зонами регулирования (п=2).Задающий генератор 8 формирует опорную последовательность прямоугольных импульсов 11, которая поступает на цепи управления ключевых элементов 2.1, 4.1, 2,2, 4.2 стоек каждого модулятора. В частном случае при ограниченном диапазоне регулирования величины выход- його напряжения введен нерегулируемый модулятор на ключевых элементах 1,(п+11, 2,(и+1), 3.(п+1),4,(г+1), цепи управления которогоподключены к задающему генератору 8.При максимальном управляющем напряжении У на выходе демодулятора (выпрямителя) формируется минимальное напряжение за счет формирования широтно-импульснь 1 ми модуляторами 10.1, 10,2 пары последовательностей прямоугольных импуль сов, сдвинутых друг относительно друга на нулевой угол. При отсутствии нерегулируемого модулятора эта величина будет равна нулю, а при наличии нерегулируемого модулятора будет определяться напряжением вторичной обмотки 6 (и+1) трансформатора 5 (и+1)При уменьшении напряжения управления Б = Б, широтно-импульсные модуля 3торй 10,1, 10.2 обеспечивают формирование одной пары последовательностей прямоугольных напряжений 13 и 14, сдвинутых друг относительно друга на угол 2 К (фиг.2), и подачу их на цепи управления ключевых элементов 1.1, 3. 1 и 1.2, 3.2 двух модуляторов. В этом случае на вторичных обмотках 6.1 и 6.2 согласующих трансформаторов 5.1 и 5.2 формируются соответственно напряжения 17 и 18, которые затем, суммируясь, принимают вид 19 и подаются на демодулятор (выпрямитель) 7. При углах М = В/2 заканчивается первая зона регулирования и начинается вторая. Так при Б 5 = " г широтно-импульсные модуляторы 10.1и 10.2 обеспечивают Формирование пары последовательностей прямоугольных импульсов 15 и 16, сдвину" тых друг относительно друга на угол 2 Ю, В этом случае на вторичных обмотках 6.1 и 6.2 согласующих трансформаторов 5. 1 и 5,2 Формируются напряжения 20 и 21, которые, суммируясь, обеспечивают подачу на демодулятор напряжения 22, Как видно из описания работы регулятора, выходное напряжение демодулятора определяется в равной степени выходными напряжениями обоих модуляторов независимо от зоны регулирования. Это позволит в отличие от прототипа передавать электрическую энергию из первичного источника питания в нагрузку через два параллельно соединенных по входу модулятора. независимо от эоны регулирования, что в конечном итоге приведет всегда к одинаковой загрузке по току элементов обоих модуляторов независимо от зоны регулирования.При количестве зон регулирования напряжения больше двух, устройство, реализующее данный способ управления, работает аналогично. При максимальном управляющем напряжении на выходе демодулятора Формируется минимальное напряжение. При уменьшении напряжения управления Б широтно-импульсные модуляторы 10,(п) и 10.п обеспечивают Формирование пары последовательностей прямоугольных импуль - сов типа 13 и 14, которые поступают на цели управления ключевых элементов 1 (п), 3 (и) и 1 и, 3 и и приводят к Формированию на вторичных обмотках 6 (п) и 6 и напряжений типа 17 и 18, При достижении углов регулирования сс/2 по нагрузке заканчивается первая и начинается вторая зона регулирования., Фаза .между импульсами пары последовательностей прямоугольных импульсов, подаваемой на цепи управления ключевых элементов 1 (п), 2 (п), 3 (п), 4 (п), 1 (п-З),5 10 15 20 30 35 40 45 50 2 (п.-З), 3 (п-З), ч (и) начинает изменяться при достижении напряжения на вторичных обмотках 6 (и) и6 и максимальной по длительности ве. личины. Достигается это путем формирования одинаковых пилообразных напряжений и суммирования их с постоянными напряжениями, соответствующими зоне регулирования. Например, при формировании нижней зоны (от согласующих трансформаторов 5 (п), 5 и) управляющее напряжение изменяется от 0дот.е. пилообразное напряжение суммируется с напряжением равным У. Такое построение широтно- импульсных модуляторов обеспечивает изменение по длительности напряжений на обмотках согласующих трансформаторов 5 (и"1) и 5 и от нуля допри изменении управляющего напряжения от Бдо Ппри уменьшении управляющего напряжения от У 1 до Бприводит к изменению длительности напряжений на обмотках согласующих трансформаторов 5 (и) и 5 (п) от нуля до Я и т.д. Пилообразное напряжение 12 формируется в широтно-импульсном модуляторе 10,1, где постоянная составляющая, суммируемая с пилообразным напряжением, равна нулю. При Б = 0 на выходе демодулятораФормируется максимальное напряжение и все демодуляторы формируют максимальное по длительности напряжение.Предлагаемый способ управления регулятором напряжения обеспечивает изменение напряжения в каждой зоне двумя модуляторами. Особенно эффективно применение его при двух зонах регулирования, когда во всем диапазоне регулирования выходного напряжения независимо от эоны работают оба модулятора, что приводит к выравниванию и уменьшению загрузки по току элементов модуляторов, следовательно, к повышению надежности и КПД регулятора напряжения./5 а Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 64 ВНИИПИ Государст по делам изоб 3035, Москва, Ж нноготенийРауш Подписнотета СССРкрытий