Способ управления системой вторичного электропитания и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК Р 1/5 ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОБРЕТЕНИЯЕПЬСТВУ(71) Ленинградский электротехнический институт связи им.проф,М.А,БончБруевича(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 541160, кл. С 05 Р 1/56, 1976.2.Авторское свидетельство СССРВ 951264, кл. С 05 Р 1/56, 1982.3, Антонов И.М Глебов Б.А. и дрПути увеличения мощности транзисторных ВИП. Сб."Современные задачи преобразовательной техники", ч. 4,Киев, ИЭД АН УССР, 1975,с. 352-359,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1, Способ управления системойвторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобразовательныхячеек с обратным включением диода,подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами -к выходным выводам, при которомвключают силовой транзисторкаждогопреобразователя через равные интер-,валы времени, формируют линейно нарастающее напряжение, пропорциональное току силовой цепи транзисторакаждой преобразовательной ячейки,сравнивают его с опорным напряжениеми выключают силовой транзистор вмомент их равенства, измеряют напря"жение на выходных выводах, сравнивают его с эталонным напряжением,ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ выделяют сигнал рассогласования и усиливают его, формируя сигнал обратной связи, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа управления и повышения его надежности, укаэанным сигналом обратной связи воздействуют на указанное формирование линейно нарастающего напряжения, увеличивая скорость его нарастания при увеличении напряжения на выходных выводах и уменьшая скорость нарастания при уменьшении напряжения на выходных выводах.2. Устройство для управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобразовательных ячеек с обратным включе. нием диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами - к выходным выводам, содержащее делитель напряжения, усилитель цепи обратной связи и источник эталонного напряжения, подключен. ный выходом к первому входу усилителя цепи обратной связи, вторым входом подключенного к выходу делителя напряжения, подключенного входом к выходным выводам, причем каждая преобразовательная ячейка содержит силовой транзистор и датчик тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, каждая преобразовательная ячейка снабженазадающим генератором, выполненным на двухбазовом диоде с включенным между эмиттером и первой базой емкостным делителем, транзисторным формирователем сигналов управления, пороговым элементом и полевым тран(2) сигнал рассогласования и усиливают его, формируя сигнал обратной связи, указанным сигналом обратной связи воздействуют на укаэанное формирование линейно нарастающего напряжения увеличивая скорость его нарастания при увеличении напряжения на. выходных выводах к уменьаая скорость нарастания при уменьвенин напряжения на выходных выводах.Сущность предлагаемого способа управления состоит в следующем. "Для каждого преобразователя полярноинвертирующего типа, работающего в Врежиме прерывистого тока реактора, напряжение .на выходных выводах опре" деляется уравнениеи 31 ." длительность включенногосостояния силового транзис.тора,Т - период коммутации силовоготранзистора,1, " ток нагрузки,Ь - индуктивность первичной обмотки реактора.Если 1 неизменно, то условиемстабилизации выходного напряженияявляется Е . соней, причем независимо изменяться может только величина й,Очевидно, что величина тока, протекающего в силовой цепи преобразователя, зависит от приложенного напряжения Е и определяется соотношением Этот изменяющийся во времени ток преобразуется в линейно нарастающее напряжение.Поскольку преобразование тока транзистора в напряжение производят, как правило, с помощью активного сопротивления, то величина линейно нарастающего напряжения 0 на резисторе К 1 определяется соотношением Б =К= -- КЕйк Ь 1(3) Это линейно нарастающее напряжение сравнивается с опорным напряжением0 и в момент их равенства 150619 4(4) 5я,при неизменных значениях Юп 4, Ь и В 1Для повышения точности стабили"зации напряжения при изменении токанагрузки выходное напряжение сравни О вают с эталонным напряжением и усиленным сигналом рассогласования управляют скоростью изменения во времениконтролируемого напряжения путем изменения величины К, таккак скорость 15 иэиенения во времени контролируемогонапряжения равна П 1 к Е(5)ай Ь,20 Следовательно, изменение Е приво.дит к изменению скорости нарастанияконтролируемого напряжения Ок.Такии образом, при измененииК, и Е соней обратно пропорциоиаль- И но изменяется длительность интервалаПрн работе таких преобразователейна одну общую нагрузку напряженияна выходах преобразователей рав ны 0 "Пп, так как они включеныпараллельно, тогда их выходные то"ки распределятся в соответствии с(1) в зависимости от иидуктивностипервичных обмоток реакторов: 35 1 Ь 1Ь, 0 сонвй ПФ 4 ъ ПО, Р,Э1 И1 И1 НЗ ЬЬ Ь1Следовательно, равенство токов,протекающих в нагрузке от различныхисточников, обеспечивается равен-,ством индуктивностейпервичных обмоток реакторов.Предложенный способ стабилизациинапряжения является, по существу,комбинированным способом стабилизации по двум каналам: по возмуще-.5 О нию и по отклонению. Стабилизациявыходного напряжения осуществляет"ся путем стабилизации амплитудногозначения линейно нарастающего напряжения, равного 0ь й при Е 1= сонвй и ь" й - зто регулированиеЕпо возмуще . Изменение к в функции от величины выходного напряжения преобразователя к 1Г(0 и) - зт45 50 55 канал регулирования по отклонению. Совместное действие двух каналов позволяет при изменении входного напряжения получить очень высокий коэффициент стабилизации выходного напряжения, приблизительно пропорциональный произведению коэффициен" тов стабилизации по каждому из каналов.На Фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие сущностЬ предложенного способа управления.На Фиг. 1 2 - ток вторичной обмотки реактора (трансформатора) преобразователя, с , З - длитель, л л лности отдельных этапов работы преобразователя в режиме прерывистого тока реактора.Таким образом, предложенный способ позволяет обеспечить равномерное распределение токов между преобразовательными ячейками системы вторичного электропитания беэ применения специальной ведущей преобразовательной ячейки и широтно-импульсного модулятора, что приводит к существенному упрощению способа,Известно устроиство для осуществления управления системой вторичного электропитания, содержащее в каждом преобразователе устройство регулирования выходного напряжения и устройство ограничения выходного тока на заданном уровне 3 . Недостатки такого устройства неравномерное распределение токов между преобразователями, низкая точность стабилизации преобразователей, работающих.при малой величине выходного тока, сложность системы управления.Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных ячеек с обратным вклю. чением диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами - к выходным выводам, содержащее делитель напряжения, усилитель цепи обратной связи и источник эталонного напряжения, подключенный выходом к первому входу усили. теля цепи обратной связи, вторым входом подключенного к выходу делителя напряжения, подключенного вхо 5 10 15 2 О ЗО 35 40 дом к выходным выводам, причем каждая преобразовательная ячейка содер жит силовой транзистор и датчик тока 2Недостатки известного устройства - сложность и низкая надежность, обусловленая наличием ведущей преобразовательной ячейки и широтно-импульсного модулятора, так как отказ одного из них приводит к отказу всей системы.Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его надежности.Цель достигается тем, что в уст" ройстве для управления системой вторичного электропитания, состоящей по меньшей мере из двух однотипных транзисторных преобразовательных ячеек с обратным включением диода, подключенных силовыми входами к входным выводам, а силовыми выходами к выходным выводам, содержащее делитель напряжения, усилитель цепи обратной связи и источник эталонного напряжения, подключенный выходом к первому входу усилителя цепи обратной связи, вторым входом подключенного к выходу делителя напряжения, подключенного входом к выходным выводам, причем каждая преобразовательная ячейка содержит силовой транзистор и датчик тока, каждан преобразовательная ячейка снабжена задающим генератором, выполненным. на двухбазовом диоде с включенным между эмиттером и первой базой емкостным делителем, транзисторным формирователем сигналов управления, пороговым элементом и полевым транзистором, а укаэанный датчик тока выполнен иа трансформаторе тока, причем выход транзисторного формирователя сигналов управления подключен к базе указанного силового транзистора, общая точка емкостного делителя подключена к входу транзисторного формиро"вателя сигналов управления и одномуиз выводов порогового элемента, другой вывод которого подключен к одному из выводов вторичной обмоткитрансформатора тока, первичная обмот.ка которого подключена между эмиттером силового транзистора и общейшиной, соединенной с другим выводомвторичной обмотки трансформаторатока, задающим генератором и тран"зисторным формирователем сигналовуправления, а третья обмотка трансформатора тока подключена между сто= ком и истоком полевого транзистора, соециненкого затвором с выходом усилителя цепи обратной связи.На фиг. 2 представлена схема 5 устройства для управления системой. вторичного электропитания.Система электропитания состоит из двух транзисторных ячеек (преобразователей) 1 и 2 с обратным вклю чением диода, нагрузки 3, делителя выходного напряжения 4, источника опорного напряжения 5 и усилителя обратной связи 6. Каждый преобразователь содержит задающий генератор 7 15 выполненный на двухбазовом диоде 8 и емкостном делителе, состоящем из последовательно соединенных конденсаторов 9. Выход задающего генератора подключен к входу формиро вателя сигналов управления 1 О, выход которого подключен к базе силового транзистора блока 11, в котором фгакже содержится силовой трансформатор (реактор), а между. эмиттером 25 силового транзистора и общим прово- дом включена. первая обмотка 12 транс" форматора тока 13, вторичная обмотка 14 которого одним выводом подключена к одному из входов порого вого элемента 15, а вторым выводом - к общему проводу. Второй вход элемента 15 подключен к выходу генератора 7. Вход усилителя обратной связи 6 подключен к выходам делителя 4 и источника опорного напряжения 5. Выход усилителя 6 подключен к переходу исток затвор полевого транзистора 16, сток и исток которого подключены к обмотке 17 трансформатора тока 13. Выходной делитель 4 подключен параллельно сопротивлению нагрузки на выходе фильтров, подключенных к выходам силовых трансформаторов (реакторов) с выпрямительным диодом,Рассмотрим работу устройства в установившемся режиме, начиная с момента, когда конденсаторы 9 разряжены. В этот момент формирователь 10 включает силовой транзистор блока 11. Появляется ток вколлекторной цепи транзистора, который проходит через обмотку 12трансформатора тока 13. Величина55этого тока меняется во времени ипреобразуется в напряжение ка вторичной обмотке 14 трансформатора 13. Зто напряжение сравнивается на пороговом элементе 15 с величиной напряжения в точке соединения конденсаторов 9, которое линейно нарастает (конденсаторы генератора 7 заряжаются), и при достякении разностью этих напряжений порогового напряжения диода 15, он открывается и форсирует заряд нижнего конденсатора 9. При этом увеличение напряжения на нижнем конденсаторе .9 вызывает формирование сигнала управлекия в блоке 10, который закрывает транзистор блока 11. Так как к третьей обмотке 17 подключен канал (сток"- исток) полевого транзистора 16, который, обладая активным сопротивлением, пересчитанным в первую 12 и вторичную 14 обмотки через коэффициент трансформации, влияет на скорость изменения тока в силовой цепи и, соответственно, скорость изменения напряжения на обмотке 14. Величина сопротивления канала транзистора 16 зависит от усиленнойв усилителе 6 разности между напряжением источника опорного напряжекия 5 и напряжением выходного делителя 4, Так как скорость изменения тока силовой цепи зависит от приложенного напряжения, а скорость изменения во времени преобразованного тоха в напряжение на вторичной обмотке 14 зависит к тому же, от величины сопротивления канала транэкстора 16, время, за которое достигается по" роговое напряжение на элементе 15, зависит от входного и выходного напряжений. Таким образом, воздействуя на скорость изменения во времени напряжения на обмотке 14, можко осуществлять регулирование выходного напряжения и стабилизацию его при помощи цепи обратной связи, состоящей из делителя 4, усилителя 6, источника опорного напряжения 5 и транзистора 16.Равномерное распределение мощностей между преобразователями с обратным включением диода обеспечи" вается режимом прерывистого тока реак тора при выполнении условия равенства икдуктивностей первичных обмоток реактора, при существенном упрощении устройства по сравнению с прототипом и повышения его надежности, так как все преобразовательные ячейки являются независимыми.