Способ регулирования выходного напряжения преобразователя постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 666 А 1 М 3 337 1)5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВ ние и регуния для сиСс ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Использование; преобразовалирование постоянного напряже Бюл. М 20ский горно-металлургический тем вторичного электропитани повышенной надежности; Сущность изобретения; преобразователь выполнен на М одинаковых ячейках, соединенных по входу параллельно, а по выходу - последовательно. Ячейки управляются с периодом ИТ и взаимным сдвигом на время Т с помощью задатчика 2 тактовых импульсов, счетчика 3 импульсов с коэффициентом деления й и распределителя импульсов на элементах 4 - 7. С помощью задатчика 1 числа включенных ячеек изменяется режим работы преобразователя, т.е. дискретно изменяется длительность выходного напряжения кратно Т в диапазоне от Т до Т(М - 1), При этом изменяется число одновременно работающих ячеек и ступенчато - уровень выходного напряжения преобразователя, причем пульсации выходного напряжения минимальны. 4 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичных источников электропитания, в частности в регуляторах и стабилизаторах постоянного напряжения,Известен способ управления многоячейковым преобразователем постоянного напряжения, силовая часть которого выполнена на преобразовательных модулях с различными выходными напряжениями, заключающийся в формировании сигналов управления на включение каждого преобразовательного модуля в течение заданного и ромежутка времени.Недостатком известного способа является низкая надежность преобразователя, обусловленная сложностью резервирования преобразовательных модулей, Кроме того, способ обладает узкими функциональными возможностями по регулированию выходного напряжения.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ регулирования выходного напряжения преобразователя постоянного напряжения, выполненного на М идентичных ячейках, управление которыми выполняют со взаимным фазовым сдвигом по времени Т и периодом ЙТ, формируя на выходе каждой ячейки напряжение длительностью М, затем суммируют выходные напряжения ячеек и подают на выходные выводы преобразователя.Использование данного способа расширяет возможности регулирования выходного напряжения и повышает надежность преобразователя. Однако возрастают его габариты и масса, обусловленные установкой мощного выходного фильтра, необходимого для сглаживания пульсаций выходного напряжения,Цель изобретения - уменьшение массыи габаритов преобразователя,. Поставленная цель достигается тем, что в способе регулирования выходного напряжения преобразователя постоянного напряжения, выполненного на М идентичных ячейках, управление которыми выполняют со взаимным фазовым сдвигом по времени Т и периодом КТ, формируя на выходе каждой ячейки напряжение длительностью М, затем суммируют выходные напряжения ячеек и подают на выходные выводы преобразователя, указанную длительность М выбирают кратной Т в диапазоне от Т до Т(И - 1).На фиг. 1 представлена функциональная схема одного из вариантов системы управления многоячейковым преобразователем постоянного напряжения, реализующим предлагаемый способ; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов в системе управления; на фиг. 3 и 4 - варианты построения задатчиков кода включенного состояния ячеек преобразователя.Способ реализуется следующим образом.В преобразователе постоянного напряжения, состоящем из М идентичных ячеек, которые соединяются между собой по входу параллельно, а по входу - последовательно, управление ячейками осуществляют со взаимным фазовым сдвигом по времени Т и периодом МТ. При этом длительность управляющего сигнала, а соответственно и выходного напряжения ячеек выполняют равной М, причем длительность М выбирают кратной Т в диапазоне от Т до Т(И - 1), Для формирования выходного напряжения преобразователя суммируют выходные напряжения всех ячеек,П р и м е р. Преобразователь постоянного напряжения состоит из четырех ячеек, соединенных по входу параллельно, а по выходу - последовательно, и выполняет функции регулятора постоянного напряжения. Следовательно, выходное напряжение преобразователя может принимать значения в диапазоне 0-4 Е, где Е - выходное напряжение одной ячейки. Предположим, что выходное напряжение преобразователя должно быть 2 Е. Такого состояния можно достичь несколькими путями, Во-первых, можно включить в работу все четыре ячейки одновременно и, управляя ими в широтно- модулированном режиме, обеспечить на выходе среднее значение выходного напряжения, равное 2 Е. Это требует установки на выходе ячеек значительных фильтров, что увеличивает габариты и массу преобразователя. Во-вторых, можно включить на постоянную работу две ячейки преобразователя, отключив остальные, Это также обеспечит на выходе напряжение 2 Е. При этом следует учитывать, что все ячейки должны выполняться на максимальную мощность, что также ведет к увеличению габаритов и массы преобразователя.В соответствии с предлагаемым спосо-. бом управление ячейками осуществляют со сдвигом по времени Т и периодом МТ, формируя на выходе каждой ячейки напряжение длительностью М, Затем аналогичным образом суммируют напряжение всех ячеек. Например, в данном конкретном случае в течение определенного промежутка времени Т включают в работу первую и вторую ячейку (фиг. 2, интервал 0 - т 1). На втором интервале времени Т (фиг. 2, интервал 11 - 12) в работу включаюттретью ячейку и одновременно выключают первую. На третьем интервале времени (фиг, 2, интервал тг - сз) выключают вторую ячейку и включают в работу четвертую. На следующем интервале цикла (фиг. 2, интервал тз - т 4) выключают третью 5 ячейку, а включают первую. По истечении четвертого интервала времени Т(фиг. 2, момент 14) цикл заканчивается и преобразователь устанавливается в исходное состояние, соответствующее включенному состоянию 10 первой и второй ячеек и выключенному состоянию третьей и четвертой ячеек, Число одновременно включенных ячеек в данном режиме всегда равно двум и выходное напряжение равно 2 Е. 15На фиг. 2 в правой части диаграммы проиллюстрированы процессы в преобразователе при формировании выходного напряжения, равного ЗЕ. При этом длительность включенного состояния каж дой из ячеек составляет ЗТ.Интервал времени Т можно выбрать, например, исходя из постоянной времени т нагрева ячеек, входящих в состав преобразователя, по соотношению 0,01 г Т0,1 т, 25Система управления (фиг. 1) состоит из задатчика числа включенных преобразовательных ячеек 1, генератора 2 тактовых импульсов, счетчика 3 с коэффициентом деления К и числом, равным й распредели телей 4 - 7 импульсов, и логических элементов И 8 - 11 с числом входов, равным М. В приведенном варианте И = 4. В качестве распределителей импульсов могут быть использованы, например, демультиплексоры 35 или стробируемые дешифраторы.Схема системы управления выполнена следующим образом.Выходы задатчика числа включенных преобразовательных ячеек 1 подключены к 40 информационным входам распределителей 4 - 7 импульсов, адресные входы которых подключены к соответствующим выходам счетчика 3, вход которого соединен с выходом генератора 2 тактовых импульсов, вы рабатывающего тактовые импульсы с периодом Т. Первые выходы распределителей 4 - 7 импульсов подключены к первым входам соответствующих им логических элементов И 8 - 11, т,е, первый вход условно 50 первого распределителя импульсов, в данном случае распределителя 4, подключен к первому входу условно первого элемента И, в данном случае элемента И 8, управляющего работой условно первой преобразова тельной ячейки. Вторые выходы распределителей импульсов соединены с вторыми входами логических элементов И с условным номером, на единицу большим,т,е. второй выход первого распределителя импул ьсов (расп редел ител ь 4 импул ьсов) соединен с вторым входом второго элемента И, в данном случае элемента И 9. Второй выход последнего распределителя импульсов, в данном случае распределителя 7, связан с вторым входом первого логического элемента И, т.е. элемента И 8, Третьи выходы распределителей импульсов подключены к третьим входам логических элементов И с соответствующим условным номером, большим на два, и т.д Дальнейшее построение схемы аналогично. Выходы логических элементов И 8 - 11 являются выходами системы управления и подлючается к входам управления преобразовательных ячеек.Задатчик числа включенных преобразовательных ячеек 1 для данной схемы системы управления вырабатывает на выходе заполняющий код числа таким образом, чтобы число логических уровней "1" в коде соответствовало необходимому числу включаемых в работу ячеек или отношению интервала времени М к Т. Например, при М = 4 и выходном напряжении преобразователя, равном 2 Е, что соответствует двум работающим преобразовательным ячейкам, вырабатываемые кодовые комбинации могут иметь вид;1100, 0110, 0011, 1001, 1010, 0101.Возможные варианты построения задатчика кода такого типа показаны на фиг.3 и 4 для программного и электронного управления преобразователем постоянного напряжения соответственно. В схеме на фиг. 3 с помощью переключателя 12, подключающего разрешающий уровень "1" к входам соответствующих логических элементов ИЛИ 17 - 20, можно получить на выходах этих элементов заполняющий код числа, На неиспользуемых входах логических элементов ИЛИ 17 - 20 уровень "0" обеспечивается с помощью резисторов 13- 16.В схеме на фиг. 4 заполняющий код необходимого числа формируется на выходах компараторов 26-29, осуществляющих сравнение входного сигнала управления Оу с заранее определенными опорными уровнями напряжений, реализованными с помощью делителя напряжения Ооп на резисторах 21 - 24, Данная схема может быть использована при введении в систему управления преобразователем электрических аналоговых связей (управляющих, стабилизирующий по цепи обратной связи и т.д,).Схема системы управления (фиг, 1), реализующая способ, работает следующим образом.Сигналы управления для включения в работу преобразовательных ячеек, сформированные в виде заполняющего кода, с выхода задатчика 1 кода через распределители 4 - 7 импульсов поступают на входы логических элементов И 8 - 11. Через распределитель импульсов сигнал на соответствующий выход проходит в прямом коде, на остальных выходах распределителя импульсов присутствует "1", В зависимости от состояния счетчика 3 изменяется состояние распределителей 4 - 7 импульсов, и импульсы управления для включения в работу поступают на управляющие входы соответствующих ячеек.Особенности работы системы управления иллюстрируются диаграммой (фиг. 2), где видно, что в процессе работы происходит циклическое переключение преобразовательных ячеек (сигналы 8 - 11) таким образом, что все ячейки участвуют в работе с одинаковой средней загрузкой. Число одновременно участвующих в работе ячеек соответствует заданному выходному напряжению, например, как показано на фиг. 2 это две ячейки в первой части диаграммы и три ячейки во второй части диаграммы.Таким образом, предлагаемый способуправления позволяет распределить мощ ность преобразователя по всем входящим внего ячейкам, обеспечить формирование выходного напряжения с минимумом пульсаций, что, в свою очередь, дает возможность резко упростить выходной фильтр и 10 как следствие уменьшить габариты и массупреобразователя в целом.Формула изобретения Способ регулирования выходного напряжения преобразователя постоянного на пряжения, выполненного на М идентичныхячейках, управление которыми выполняют со взаимным сдвигом по времени Т и периодом ИТ, формируя на выходе каждой ячейки напряжение длительностью М, затем 20 суммируют выходные напряжения ячеек иподают на выходные выводы преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов преобразователя, указанную длительность М выбира ют кратной Т в диапазоне Т - Т(К - 1).1737666 12 8"хФРа 4 -СоставительТехред М,Моргентал Корректо ксимишинец са дакто каз 1903 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10