Способ управления регулятором напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1 51358 51, 4 Н 02 М 5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН тельста 7Р 37довательский инст электромеханики итут автоматики и Томском институт втоматизированнь радиоэлектроним управления А.В. МалеСеменов 7( 2) В.М. В,С. Мишу и Л.В. Чу (53) 621. (56) Авто Р 942237,тво СССР б, 1982. о СССР 2, 1983. Авторс1001371 тельно после рмиог опорных сов и ф модуляцию тей импул нительные о ти им ател тнос ЛЯ ТОРОМ оследо ельно о сновт на ключи няе мои сов с изм ных фазой торые по электроо вано в яжения. е диапаора, обеспечива но го напряжения второи ветви инвер ре гул иро в ание вью широком диапазоне а ные диаграммы, поя етение отн и может бы рах переме в рабз у регулятора напряженнапряжения содержитвыходной 2 фильтры с няющи техьп Регуляторвходной 1 ищей тачкой 3демодулятор6-13 перемен пряжения, тся расшигулят бретения явл она регулиро Целью изие диапаНа фиг. мостовые инвертор 4 выполненные на ключого тока, Первичная о нияк приве ойст зации напряная схема устр способа управл жения на фиг, оаспределителя приме ыполне мс д-,; -:.ят;1 г, а" дадл нели. "; о сд в. астотного вольтдобавоматора 14 подключенамам 15 и 16 инвертораажмами 17 и 18 подкллельно выходному фильая обмотка трансформа высоко мот ансфо ног я выходным зажи4, входными о ченн л рич н щего ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГННТ СССР(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУНАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относитсятехнике и может быть исполре гулятор ах пер еменно го нЦель изобретения - расшире дела фун циональва для реалиния регулятором2 - пример выполненимпульсов; на фиг.ия широтно - импульснфиг. 4 - пример выпаю устройства; зона регулирования, Для регулятора напряжения ержащего инвертор с двумя ветв демодулятор на ключах переменного тока, включенных пер вый параллельно нагрузке, второй последовательно с первым, задают две опорные последовательности импульсов и две основные регулируемые последо вательности импульсов высокой частоты, подают опорные последовательности на пары диагональных ключей демодулятора, изменяя фазу регулируемых последовательностей и подавая их на два ключа первой петви инвертора, а также осуществляя широтно-импульсную3 1513586 ра 14 подключена к зажимам 19 и 20 демодулятора 5, включенного зажимами 21 и 22 между входным 1 и выходным 2 фильтрами. Блок 23 управления ключами 6 - 13 содержит задающий генератор 24, к выходу которого подключены первый вход распределителя 25 импульсов, синхронизирующий вход 26 широтно-импульсного модулятора 27 и уп равляющие входы 28 Фазосдвигающих устройств 29 - 32. Выход широтно-импульсного модулятора 27 соединен с вторым входом распределителя 25 импульсов. Управляющие входы 33 Фазо сдвигающих устройств 29 - 32 объединены с управляющим входом 34 широтно- импульсного модулятора 27 и подключены к управляющему входу 35 регулятора. Управляющие входы ключей 6 - 9 20 демодулятора 5 попарно соединены с выходами 36 и 37 распределителя 25 импульсов, причем управляющие входы несмежных противоположных ключей 6 и 9 мостового демодулятора 5 подключены к выходу 36 раслределителя 25 импульсов, а управляющие входы ключей 7 и 8 - к выходу 37. Управляющие входы ключей 10 - 13 инвертора 4 подключены к выходам фазосдвигающих уст ройств 29 - 32 соответственно.Распределитель 25 импульсов содержит, например, два элемента 2 И 38 и 39, одни из входов которых обьеди - иены и образуют первый вход распреде лителя 25 импульсов, и инвертор 40, к выходу которого подключен второй вход одного из элементов 2 И 38. Вход инвертора 40 соединен с вторым входом элемента 2 И 39 и образует второй вход 40 распределителя 25 импульсов, а выходы элементов 2 И 38 и 39 образуют выходы36 и 37.Широтно-импульсный модулятор 27 может быть выполнен следующим образом. Генератор 41 пилообразного напряжения, вход которого образует синхронизирующий вход 26 широтно-импульсного модулятора 27, выход подключен к первому входу компаратора 42, один вход которого соединен с выходом усилителя 43, один вход которого соединен с выходом источника напряжения смещения, а другой вход образует информационный вход 34 широтно-импульсного модулятора 27.Каждый из фазосдвигающих блоков29 - 32 содержит генератор 44 пилообразного напряжения и два компаратора 4 45 и 46, Первые входы которых псдключены к выходу генератора 44 пилообразного напряжения, а вторые входы соединены с выходами усилителей 47 и 48 соответственно. Выход каждого компаратора 45 и 46 соединен с одним из входов элемента 2 И-НЕ 49, выходом подключенного к одному из входов элемента ИСКПЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 50, второй входкоторого соединен с синхронизирующимвходом 28 фазосдвигающего блока 29,На Фиг5 обозначены напряжение51 на выходе задающего генератора 24,напряжение 52 на выходе генератора пилообразного напряжения, напряжение 53 на управляющем входе 35, на выходе усилителей 47 фазосдвигающих блоков 29 и ЗС и на выходе усилителя 48 фазосдвигающего блока ЗО, напряжение 54 на выходе усилителя 47 фазосдви" гающих блоков 31 и 32 и на выходе усилителя 48 Фазосдвигающего блока -.31, напряжение 55 на выходе усилителя 43 и на выходе усилителя 48 фаэосдвигающего блока 29, 32, напряжение 56 на выходе компаратора 45 Фазосдвигающих,блоков 29, 30 и компаратора 46, напряжение 57 на выходе компаратора 45 Фазосдвигающих блоков 3, 32, и компаратора 46 Фазосдвигающего блока 31, напряжение 58 на выходе компаратора 42 и компаратора 46 фазосдвигающих блоков 29, 32, напряжение 59 на выходе 36, напряжение 60 на выходе 37, напряжения 61-64 на выходахфазосдвигающих блоков 29 - 32 напряжение 65 питающей сети и напряжение66 на выходе выходного фильтра 2.Регулятор напряжения работает следующим образом,Последовательнссть импульсов напряжение 51 с выхода задающего генератора 24 поступает на первый входраспределителя 25 импульсов и синхронизирующие входы 28 фазосдвигающихблоков 29 - 32 и широтно-импульсногомодулятора 27, При этом на выходахгенераторов пилообразного напряжения Формируется линейно-изменяющееся напряжение 52, поступающее на вход компараторов. Одновременно на управляющий вход 34 широтно-импульсного модулятора 27 и управляющие входы 33 Фазосдвигающих блоков 29 - 32 поступает с управляющего входа 35 регулятора напряжения 53. Усилители 47 фазосдвигающих; блоков 29 30 и усилитель 48 Фазосдвигающего блока 30 ра 5 151 ботает в режиме повторителя и на их входах формируется аналогичное напряжение 53. Усилители 47 фаэосдвигающих блоков 31, 32 и усилители 48 фазосдвигающих блоков 29, 31 и 32, а также усилитель 43 широтно-импульсного модулятора 27 работают в режиме вычитателя, на один из входов которых поступает напряжение 53, а на другой вход - постоянное напряжение смещения, равное амплитуде пилообразного напряжения 52. При этом на выходах усилителей 47 фазосдвигающих блоков 31, 32 и усилителя 48 фазосдвигающего блока 31 формируется напряжение 54, а на выходе усилителя 43 и усилителей 48 фазосдвигающих блоков 29, 32 формируется напряжение 55. В результате сравнения пилообразного напряжения 52 и напряжения 53 на выходе компараторов 45 фазосдвигающих блоков 29, 30 и компаратора 46 фазосдвигающего блока 30 формируется напряжение 56. На компараторах 45 фазосдвигаю - щих блоков 31, 32 и компараторе 46 фазосдвигающего блока 31 сравниваются пилообразное напряжение 52 и напряжение 54, и на их выходах формируется напряжение 57. Напряжение 58 получается в результате сравнения пилообразного напряжения 52 и напряже - ния 55 на компараторе 42 и компараторах 46 фазосдвигающих блоков 29 и 32.Распределитель 25 импульсов распределяет импульсы 58 на управляющие входы ключей 6 - 9 демодулятора 5 в соответствии с напряжением 51 на его первом входе, так, что на одном такте частоты преобразования включаются ."- ключи 6 и 9, а на другой такте - ключи 7 и 8. С выхода 36 распределителя 25 импульсов на управляющие входы ключей 6 и 9 поступает напряжение 59, а с выхода 37 на управляющие входы ключей 7 и 8 - напряжение 60.Напряжение 61, сформированное на выходе фазосдвигающего блока 29, поступает на управляющий вход ключа 10 инвертора 4, соответственно напряжение 62 - 64 - на управляющие входы ключей 11 - 13;На интервале времени Т,-С в соответствии с напряжениями 62, 63, 59 замкнуты ключи 11 и 12 инвертора 4 и ключи 6 и 9 демодулятора 5. Первичная обмотка вольтдобавочного трансформатора 14 закорочена ключами 11 и 12 инвертора 4 и напряжение питающей сети 3586 6через замкнутые ключи 6 и 9 поступает на нагрузку в неискаженном виде.На интервале времени 1 -С замкнутыключи 10, 12 и ключи 6, 9 в соответствии с напряжениями 61, 63,.59 на ихуправляющих входах. Ключи демодулятора 5 подключают вторичную обмоткувольтдобавочного трансформатора та-ким образом, что напряжение на нейсуммируется с напряжением 65 питающей сети и сумма этих напряжений прикладывается к выходному фильтру 2Изменение интервалов времени С -й и .обеспечивает в этом случае регулирование напряжения, приложенногок нагрузке, вверх от номинальногозначения напряжения питающей сети.При этом реализуется режим регулируе мой вольтдобавки.На интервале времени й -С замкнуэты ключи 1, 13 и ключи 6, 9 в соответствии с напряжениями 62, 64, 59на их управляющих входах. Напряжение 25 вторичной обмотки вольтдобавочноготрансформатора 14 вычитается из напряжения 65 питающей сети и их разница прикладывается к выходному фильтру 2. На интервале й,- осуществляется режим неискаженной передачи напряжения сети на выходной фильтр 2,так как первичная обмотка вольтдобавочного трансформатора 14 закороченавключенными ключами 1 О и 3, а ключидемодулятора 5 замыкаются по алгоритму 6,9 - 7,8 (цифры, стоящие череззапятую, означают одновременно включенное состояние ключей). Относительное изменение длительности интервалов 40 времени с 1 э и5позволяет осуществлять регулирование среднего значения напряженчя на нагрузке вниз отноминального напряжения сети до максимальной вольтдобавки.На интервале Т -с ключи демодулятора разомкнуты, а ключи 10 и 11включены в соответствии с напряжениями 61, 62 на их управляющих входах.При этом питающая сеть оказываетсяотключеннй от нагрузки и напряжение66 на выходе выходного фильтра равнонулю, включенные ключи 10, 11 эаьыкают реактивный ток нагрузки. На интервале 8-. включень 1 клю и 6, 9 иключи 11, 13 в соответствии с напряжениями 59, 62, 64 и к выходномуфильтру прикладывается разность напряжений 65 и напряжения на вторичнойобмотке вольтдобавочного трансформа 15135865 10 15 20 25 30 тора 14. При чередовании таких интервалов осуществляется широтно-импульсное регулирование выходного напряжения в диапазоне от максимальной ,вольтдобавки до нуля. При изменении напряжения 53 на управляющем входе 35 в пределах от нуля до напряжения, равного амплитуде пилообразного напряжения изменяется от нуля дорадиан в сторону отставания Фаза регулируемых последовательностей импульсов 61, 62, подаваемых на управляющие входы ключей 10 и 11, и от нуля до Я радиан в сторону опережения фаза регулируемых последовательностей импульсов 63 и 64, подаваемых на уп - равляющие входы ключей 12 и 13. Опорные последовательности импульсов 59 и 60, сформированные на выходах 36 и 37, подаются на управляющие входы ключей 6 - 9, Реализуемый при этом алгоритм переключения ключей инвертора 4 и демодулятора 5, определяемый опорными и регулируемыми последовательностями импульсов, подаваемыми на их управляющие входы, позволяет реализовать регулирование выходного напряжения за счет вольтдобавочного трансформатора 14, т.е, регулирование выходного напряжения осуществляется за счет изменения среднего значения напряжения вторичной обмотки трансформатора 14, суммируемого или вычитаемого из напряжения сети, При этом реализуются следующие режимы работы; режим максимальной вольтдобавки, режим неискаженной передачи напряжения питающей сети на нагрузку, режим регулируемой вольтдобавки и режим максимальной вольтдобавки.Дальнейшее увеличение напряжения на управляющем входе 35 обеспечивает широтно-импульсное регулирование опорных последовательностей импульсов, подаваемых на управляющие входы ключей 6 - 9, и синхронное изменение Фазы регулируемых последовательностей импульсов, подаваемых на управляющие входы ключей 1 О и 13, при этом фаза последовательностей импульсов, подаваемых на управляющие входы ключей 11 и 12, остается фиксированной.На интервале времени-б все ключи демодулятора 5 выключены, сеть отключена от нагрузки и напряжение 66 на выходе выходного Фильтра 2 равно нулю. Ключи 1 О и1 в этом время замкнуты и обеспечивают протекание реактивного тока нагрузки и дросселя выходного фильтра 2. На интервале времени 1-Т. сеть подключена к нагрузке ключами демодулятора 5, и к выходному фильтру 2 приложена разность напряжения сети и вторичной обмотки трансформатора 14.Таким образом осуществляется регулирование выходного напряжения в зоне от режима максимальной вольтдобавки до нуля. Регулирование в этой зоне возможно и при подаче регулируемых последовотельностей импульсов, фаза которых изменяется синхронно с широтно-импульсной модуляцией опорных последовательностей импульсов, подаваемых на управляющие входы ключей 11 и 12, при одновременной фиксации фазы последовательностей импульсов, подаваемых на управляющие входы ключей 10 и 13.Таким образом, применение предложенного способа управления регулятором напряжения позволяет регулировать выходное напряжение от нуля до режима максимальной вольтдобавки, что расширяет,циапазон регулирования выходного напряжения при сохранении высоких технико в энергетическ показателей.Формула изобретенияСпособ управления регулятором напряжения, содержащим инвертор с двумя ветвями и демодулятор на ключах переменного тока, включенных первый параллельно нагрузке, второй - последовательно с параллельно включенными нагрузкой и инвертором, заключающийся в том, что задают сигнал регулирования, задают две опорные последовательности импульсов и две основные регулируемые последовательности импульсов высокой частоты, подают опорные последовательности импульсов на соответствующие пары диагональных ключей демодуляторов, изменяют Фазу регулируемых последовательностей импульсов в диапазоне -и+ 7 радиан относительно опорных последовательностей импульсов пропорционально сигналу регулирования, подают основные регулируемые последовательности импульсов на два соответствующих ключа первой ветви инвертора, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, 1513586 1 Оосуществляют ииро тно-импульсную модуляцию опорных последовательностейимпульсов пропорционально сигналу регулйрования, формируют две дополнительные регулируемые последовательности импульсов, фазу которых меняют относительно основных регулируемых последовательностей импульсов пропорционально сигналу регулирования, подают дополнительные регулируемые последовательности импульсов на соответствующие ключи второй ветви инвертора,1513586 Составитель С,ЛузаноТехред Л,ОЛийнык тор МВасйлье маков то Заказ 6096/55 Тираж бч 8 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 ГКНТ СССР 101 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагар