Статический преобразователь

О П И С А Н И Е748368ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическикРеспублик(23) П риоритет Опубликовано 15,07.80. Бюллетень,% 26 по делам нзобретеннй н вткрытнйДата опубликования описания 15,07,80 Ю, А. Мордвинов и С. И. Королев(71) Заявительпри Томском институте автоматизированных систем управленияи радиоэлектроники(54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, в системах автоматики ив электроприводе,Известен статический преобразователь,на выходе которого формируется стабили 5эированное напряжение, В общем случаеон состоит иэ регулятора, инвертора, выходного фильтра и блока обратной связи,т.е. используется замкнутая система автоматического регулирования по отклонению 111Такое построение преобразователя позволяет поддерживать выходное напряжениес достаточной точностью в статическомрежиме.Однако в динамических. режимах (сбросили наброс нагрузки, скачкообразное изменение напряжения питания, пуск) оченьчасто желаемой точности получить невозможно. Это в значительной степени определяется наличием в цепи обратной связи сглаживающего фильтра, так как сравнение выходного сигнала с- опорным осушествляется на постоянном токе, то есть в переходных режимах, например, при набросе нагрузки система себя ведет как разомкнутая, что приводит к провалу амплитуды выходного напряжения в течение определенного времени. Как видно, недостатком данного, режима является низкое качество электрической энергии в переходных режимах.Другой преобразователь содержит регулируемый инвертор, выходной фильтр и блок обратной связи 21.Здесь, в отличие от предыдущего преобразователя, используется комбинированная система стабилизации. Это позволяет в идеальном случае обеспечить полную инвариантность выходного напряжения от основных возмушаюших воздействий, а система стабилизации по отклонению устраняет второстепенные дестабилизируюшие факторы.Недостатком данного решения является то, что когда измеряемая величина является сигналом переменного тока, в част3 7483ности низкой частоты, компенсирующаяцель неизбежно содержит .низкочастотныйфильтр с большой постоянной времени идостижение полной инвариантности становится принципиально невозможным,Наиболее близким по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения, содержащий генератор,фазосдвигающее устройство, два инвертора, выходной фильтр, измерительный орган 10с выпрямителем и схему сравнения 31,Задающий генератор формирует напряжение прямоугольной формы и определяетрабочую частоту и фазу одного из инверторов, Цепи управления другого инверторасоединены с управляемым фазосдвигающимузлом, который формирует прямоугольноенапряжение той же частоты, что и задающий генератор, но сдвинутое по фазе наугол, пропорциональный выходному сигналу указанной схемы сравнения, На входфильтра подается суммарное напряжениедвух инверторов с регулируемой скважностью; На.выходе фильтра напряжение имеет синусоидальную форму и поступает нанагрузку и на схему сравнения. Если егоамплитуда превышает опорное напряжение,то сигнал поступает на одновибратор.фильтр нижних частот выделяет постоянную составляющую этих импульсов, величизона которой и определяет фазовый сдвигмежду двумя инверторами.Недостатком данного решения являетсянизкое качество электрической энергии впереходных режимах, что обусловлено иа 35личием фильтра нижних частот.Цель изобретения - улучшение качества электрической энергии в переходныхрежимах.Поставленная цель достигается тем,что в статическом преобразователе постоянного напряжения в стабилизированное повеличине переменное, содержащем два инвертора с многоступенчатой формой выходного напряжения выходы которых соедине 45ны последовательно и связаны с выходными выводами преобразователя через фильтр,а управляющие входы систем управленияэтих инверторов соединены между собойчерез последовательно включенные задающий генератор и управляемый фазосдвига-:кщий узел, причем управляющий вход последнего. связан с выходными выводамиодного из инверторов.через схему срав 55кения и измерительный орган напряжения,включающий в себя выпрямитель измерительный орган выполнен в виде включенных йа выходе упомянутого выпрямителя 68 фделителей напряжения по числу ступеней многоступенчатого выходного напряжения инвертора и коммутатора уровней напряжения, снимаемых с делителей, включенного между выходами делителей и входом схемы сравнения, а вход выпрямителя связан с выходными выводами одного из инверторов.На фиг. 1 представлена схема статического преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы напряжений на отдельных элементах схемы.Статический преобразователь содержит два инвертора 1, 2 с системами управления, фильтр 3, нагрузку 4, задающий генератор 5, и управляемый фазосдвигающий узел 6.Блок 7 обратной связи включает в себя выпрямитель 8, делитель напряжения со средними точками 9, 10, 11, коммутатор 12, схему сравнения 13 и общий зажим 14.Рассмотрим работу предлагаемого преобразователя, когда на выходе каждого инвертора 1, 2 формируются трехступенчатые напряжения 15, 16, представленноена фиг, 2. Задающий генератор (ЗГ) 5 формирует на выходе напряжение прямоугольной формы, которое поступает в систему управления инвертором 1 и в фазосдвигающий узел (фСУ) 6, на выходекоторого формируется прямоугольное напряжение той же частоты, что и. ЗГ, носдвинутое во времени на длительность внесколько периодов напряжения ЗГ (фазовый сдвиг о( регулируется от нуля до нескольких периодов указанного напряжения). Когда требуется получение неизменнойфазы напряжение на нагрузке в процессе регулирования в цепь управления другиминвертором так же необходимо ввести ФСУ.Причем фазовый сдвиг выходных напряжений указанных ФСУ в этом случае осуществляется,по временной оси в разные стороны относительно напряжения ЗГ и на одинаковый угол. Величина фазового сдвигаЫ определяется выходным сигналом блока обратной связи 7, Чем вьдпе мгновенное значение напряжения на выходе инвертора, тем выше напряжение, поступающее на вход схемы сравнения 13 и тем больше фазовый сдвиг о между выходным напряжением инверторов. Высокая точность стабилизации напряжения на нагрузке 17 в статических режимах обусловлена применением замкнутой системы регулирования по отклонению, а в переходных - за счет рациональной структуры измеритель25 ного органа, который не содержит сглаживающих фильтров с большой постоянной времени, и фазового способе стабилизации.Как видно из фиг, 1, к выходу инверторв 1 подключен выпрямитель 8, на выходе которого формируется однополярное напряжение ступенчатой формы 18. На это напряжение включены делители со средними точками 9, 10, 1 1, количество которых определяется числом ступеней выходного О напряжения инверторе. Указанные делители подбираются таким образом, чтобы напряжение точки 9 относительно общего зажима 14 при формировании первой ступени указанного напряжения было равно напряжению точки 10 относительно общего зажима при формировании второй ступени однополярного ступенчатого напряжения и равно напряжению точки 11 относительно общего зажима при формировании третьей 20 . ступени напряжения, т,е,О жиЛ,А К О МИ-.1 Л т, -.1М 2 36 71 Ю 14" При помощи коммутатора 12, который в общем случае состоит из ключевых элементов, на вход схемы сравнения 13 по дается постоянное напряжение за счет подключения к ней в определенной последовательности точек 9, 10, 11 делителей. Законы подключения (19-22) точек 9, 10, 11 при помощи транзисторов коммутатора 35 представлены на фиг. 2. В статическом режиме нв выходе схемы сравнения получается постоянное напряжение 22, пропорциональное мгновенному значению трехступенчатого напряжения, Отклонение мгно венного значения указанного напряжения приводит к изменению значений к и 22 и к соответствующему изменению фазового сдвига (о( ) между суммируемыми многоступенчатыми напряжениями инверторов. 4 Квк видно, в замкнутой системе автоматического регулирования хотя и измеряется сигнал переменного тока, но совершенно отсутствуют низкочастотные фильтры,что позволяет получать вторичные источники 0 питания с высоким качеством электрической энергии квк в статических так и в переходных режимах. Длительность переходного процесса, а тек же величина нерегулирования или провела напряжения определяется в основном мощностью выходного фильтра 3, который обычно для таких систем имеет малую величину и незначительно влияет на точность стабилиэации напряжения на нагрузке в статических и динамйческих режимах. формула изобретения/Статический преобразователь постоянного напряжения в стабилизированное повеличине переменное, содержащий две инвертора с многоступенчатыми выходныминапряжениями, выходы которых соединеныпоследовательно и связаны с выходнымивыводами преобразователя через фильтр,а управляющие входы систем управленияэтих инверторов соединены между собойчерез последовательно включенные задающий генератор и управляемый фазосдвигеюший узел, причем управляющий вход последнего связан с выходными выводамиодного из инверторов через схему сравнения и измерительный орган напряжения,включающий в себя выпрямитель, о, т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения впереходных режимах его измерительныйорган выполнен в виде включенных на выходе упомянутого выпрямителя делителей.напряжения по числу ступеней многоступенчатого выходного напряжения инверторв и коммутатора уровней напряжения, снимаемых с делителей, включенного между.выходами делителей и входами схемы сравнения, а вход выпрямителя связан с выходными выводами одного иэ инверторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Разработка статических инверторов,предназначенных для работы в системегарантированного питания на вторичныеисточники питания, Отчет по НИР. Томск,1976, Ж гос, регистрации 76052335,2, Разработка и исследование стабилизированных инверторов с синусоидальнымвыходным напряжением. Отчет по НИР.Томск, 1976, Ж гос, регистрации76036501.3. Авторское свидетельство СССРЖ 315167, кл. б 05 Р 1/10,Составитель Г. МьшыкРедактор Г. Волкова Техред Ж. Кастелевич Корректо . Заказ 4385/ илиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 12 Тираж 986ЦНИИПИ Государственногопо делам изобретений и13035, Москва, Ж, Рау Подписноемитета СССРкрытийскан наб., д. 4/5 ска