Регулируемый преобразователь постоянного напряжения

 

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий заданхфий генератор, основной и N вспомогательных инверторов, вторичные обмотки трансформаторов которых соеди нены последовательно и ; подключены к выходному выпрякмтелю с емкостным фильтром, N ключей и по одной дополнительной обмотке на трансформаторах вспомогательных инверторов , при этом задающий генератор подключен к основному инвертору. л i 61Х,;КЭ-::. о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения стабильности выход ного напряжения, в преобразователь введены датчики верхнего и нижнего уровней выходного напряжения, N последовательно включенных реверсивных счетчиков со счетом до 3, N дешифраторов и N фазовращателей, при этом ;задающий генератор подключен к входам вспомогательных инверторов через фазовращатели , командные входы кото;pbJx соединены с выходами соответствующих дешифраторов входами подключенных к соответствующим выходам реверсивных счетчиков, причем выходы датчиков верхнего и нижнего уровI ней выходного напряжения подключены iK определяняфсм направление счета вхоkfl дам реверсивного счетчика, упомянутые ключи включены параллельно дополнительным обмоткам трансформаторов вспомогательных инверторов, а входы ключей соединены с входами запрета :пропускания сигнала соответствующих фазовращателей.. , . - to 00 СП

СОКИ СОВЕТСКИХ.

4 М бич

PEPYSËÈÍ

QQQ Н 02 М 3 335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3 37889 2/24-0 7 (22) 05.01.82 (46) 15 ° 06.83. Бюл. Р 22 (72) И.И. Ишханов и И.Н. Троян (53) 621.314.57(088.8) (56) 1. Электронная техника в автоматике. Сб. статей. Под ред. Ю.И.Ко. нева., И., "Сов. радио", вып. 11, с. 140-144.

2. Авторское свидетельство СССР

9 773фб2,кл. Н 02 И 3/335, 1981.

3. Авторское свидетельство. СССР

9 501454 .кл. Н 02 М 3/335, 1976. (54) (57) РЕГУЛИРУЕМЫИ ПРЕОБРАЗОВА- ТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содер- жащий еадакщий генератор, основной и и вспомогательных инверторов, вторичные обмотки трансформаторов которых соединены последовательно и . подключены к выходному выпрямителю с емкостным фильтром, и ключей и по одной дополнительной обмотке на трансформаторах вспомогательных инверторов, при этом задающий генератор подключен к основному инвертору, „„SU„„.1 023584 А отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности выход ного напряжения, в преобразователь введены датчики верхнего и нижнего уровней выходного напряжения, и последовательно включенных реверсивных счетчиков со счетом до 3, М дешифраторов и М фазовращателей,.при этом задающий генератор подключен к входам вспомогательных инверторов через фазовращатели, командные входы кото;рых соединены с выходами соответствукицих дешифраторов входами подключенных к соответствующим выходам реверсивных счетчиков, причем выходы датчиков верхнего и нижнего уров;ней выходного напряжения подключены к определяющим направление счета вхо- ! дам реверсивного счетчика, упомянутые ключи включены параллельно дополнительным обмоткам трансформаторов Г. .вспомогательных инверторов, а входы ключей соединены с входами запрета р . пропускания сигнала соответствующих фазовращателей. Фие»

1023584

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиотехнических устройств.

Известен вольтодобавочный стабилизатор с амплитудным регулировани- 5 ем, содержащий Й преобразовательных ячеек, входы которых соединены парал лельно друг с другом, а выходыпоследовательно. Каждая из ячеек выполнена по схеме двухтактного усилителя мощности с шунтирующими диодами и транзисторным ключом на входе. Последний управляется от триггерного элемента, выполненного на операционном усилителе; транзисторы усилителя мощности управляются сигналом с задающего генератора. Уст ройство управления представлено пороговой схемой, имеющей в зависимости от величины выходного напряжения три устойчивых состояния (1J . 2О

Выходные напряжения всех ячеек одинаковы, и нестабильность выходно. го напряжения равна выходному напряжению одной ячейки.

I г5

Недостатком такого преобразователя является то, что для получения высокой стабильности выходного напряжения число преобразовательных ячеек должно быть довольно большим (например, в известном устройстве 14 ячеек) . Это приводит к увеличению массы и габари» . тов аппаратуры.

Известен преобразователь постоянного Ha p meHHH, co e m A N преобразовательных ячеек, состоящих из последовательно соединенных инвертора, трансформатора и выпрямителя, выходы выпрямителей объединены между собой, при этом входы N-1 преобразовательных ячеек подсоединены через 40 последовательно соединенные с ними регулирующие ключи к входным выводам, параллельно которым подключены датчики верхнего уровня напряжения сети, соединенные также с регулирующими ключами, а входы нулевой преобразовательной ячейки — непосредственно к упомянутым входным выводам (2$ ..

Регулирование выходного напряжения осуществляется включением той или иной ячейки путем открывания соответствующего регулирующего ключа по команде соответствующего датчика верхнего уровня в зависимости от величины напряжения входной сети.

Недостатком такого преобразователя является то, что для получения высокой стабильности выходного нап ряжения необходимо большое количество преобразовательных ячеек, равное величине

6О "сети " вых где b Осоти — процент изменения первичной сети; 65 ь О „,х — процент изменения выходного напряжения.

НапРимеР, пРи ОСети =40% и 08 Х =

5Ъ число ячеек N=8.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулируемый преобразователь, содержащий основной и несколько вспомогательных инверторов, вторичные обмотки выходных трансформаторов которых соединены последовательно и связаны через выпрямитель с нагрузкой, электронный ключ, включенный в общую цепь управления инвертора, при этом вход ключа связан с общим опорным элементом через обмотки выходных трансформаторов основного и предшествующих вспомогательных инверторов, а через фиксирующие диоды с дополнительными обмотками выходных трансформаторов (31 .

В этом преобразователе управление вспомогательными инверторами осуществляется по двоичному коду, что дает возможность уменьшить количество вспомогательных инверторов. Например если число инверторов в данной схеме равно М, то для получения такой же стабильности в схемах, описанных выше, необходимо N2 ячеек.

Однако такое устройство характеризуется недостаточно высокой стабильностью выходного напряжения. Например, при трех инверторах отклонение выходного напряжения от номинала составляет +3,6 и -2% в моменты после изменения состояния вспомогательных инверторов и достигает +8,7% в момент, предшествующий изменению состояния инверторов. Таким образом, суммарный диапазон изменения выходного напряжения составляет 10,73.

Для повышения стабильности необхо-, димо увеличить число вспомогательных инверторов, что приводит к увеличению массы и габаритов устройства.

Кроме того, из-за наличия рекуперации энергии через неработающую ячейку увеличиваются потери энергии в схе" ме °

Целью изобретения является увеличение стабильности выходного напри-

;жения.

Поставленная цель достигаешься тем, что в регулируемый преобразователь постоянного напряжения содержащий задающий генератор, основной и и вспомогательных инверторов, вторич» ные обмотки трансформаторов которых соединены последовательно и подключены к выходному выпрямителю с емкостным фильтром, и ключей .и по одной дополнительной обмотке на трансформаторах вспомогательных инверторов, введены датчики верхнего и . нижнего уровней выходного напряжения, и последовательно включенных друг с другом реверсивных счетчиков.

1023584

Суммарное добавочное напряжение ячеек

3.1,3.2

Фазность работы ячеек

Состояние на выходе дешифраторов

Сюстояние на выходе счетчиков

Такт

3.1

3.2

9.2

8.2 8.1

00 100

01 010

10 001

00 100

00

° -a0 +ЗЬ0

100

+260

+ 0

00

010

+Д0 со счетом до 3, и дешифраторов и и фазовращателей, при этом задающий генератор подключен к входам вспомогательных инверторов через фазовращатели, командные входы которых соединены с выходами соответствующих дешифраторов, входами подключенных к соответствующим выходам реверсивных счетчиков, причем выходы датчиков верхнего и нижнего уровней вьг ходного напряжения подключены к определяющим направление счета входам реверсивного счетчика, упомянутые ключи включены параллельно дополнительным обмоткам трансформаторов вспомогательных инверторев, а вхо- 15 ды ключей соединены с входами запрета пропускания сигнала соответствующих фаэовращателей.

Ба чертеже представлена функционапьная схема устройства. 20

Преобразователь содержит задающий генератор 1, основной ннвертор 2, вспомогательные инверторы 3.1, 3.2, З.N, выходной выпрямитель 4, емкостной фильтр 5, ключи 6.1, 6.2, 25

6.й, дополнительные обмотки

7.1, 7.2, ... 7.й, реверсивные счетчики 8.1, 8.2, ... 8.й, дешифраторы

9.1, 9.2, ... 9.N, фазовращатели импульсов задающего генератора 10.1, 10.2, ... 10.й, датчик 11 верхнего уровня, датчик 12 нижнего уровня, нагрузку 13, задающий генератор 1 подключен к входу основного инвертора 2 непосредственно, а к входам вспомогательных инверторое 3.1, 3.2, З.N через фазовращатели 10.1, 10.2, ° .. 10й.соответственно, командные входы которых соединены с выхода ми соответствующих,цешифраторов 9.1, 9.2, ... 9.й, входами подключенных 40 к соответствующим выходам реверсивных счетчиков 8.1, 8.2, ... 8.й, причем выходы датчиков 11 верхнего и нижнего 12 уровней выходного напряжения подключены к определяющим направление- счета входам реверсивного счетчика. Ключи 6.1;. 6.2 ... 6й включены параллельно дополнительным обмоткам

7.1, 7.2 ... 7. N трансформаторов вспо,могательных инверторов, а входы ключей соединены с входами запрета пропускания сигнала соответствующих фаэовращателей. Дешифраторы преобразуют выходной код счетчиков в три команды, поступающие по трем отдельным шинам на командные входы соответствующих фазовращателей, которые в зависимости от команды дешифраторов пропускают на входы вспомогательных инверторов импульсы задающего генератора без изменения фазы, с изменением фазы на 180 или не пропускают вообще.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения первичной сети на преобразователь начинают работать основной и вспомогательные инверторы. Напряжение на выходе этих инверторов выпрямпяется выпрямителем 4, фильтруется фильтром 5 и поступает на нагрузку 13 и на входы датчиков верхнего и нижнего уровней 11 и 12 соответственно.

Пусть величина этого напряжения превышает верхний уровень. В этом случае на выходе датчика 11 — высокий потенциал (логическая единица), а на выходе датчика 12 - низкий (логический нуль) ° Уровень 1 поступает на вход, определяющий прямое направление счета счетчиков 8.1, 8.2, ... 8.й . Каждый иэ счетчиков представляет собой счетчик счета до

3 (00, 01, 10). Счетчики начинают переключаться. При прямом наггравлении счета состояния на выходах счетчиков и дешифраторов, а также фаэность работы вспомогательных инвер,торов соответствуют таблице (число вспомогательных ячеек взято равным

:2, выходное напряжение инвертора.

3.2 выбрано в три раза большим выходного напряжения ячейки 3.1).

1 0 0 + 0 +Зд0 +460

100 0 +ЗД0 +Зь0

Ф%%

1023584

Продолжение таблицы

Состояние на выходе дешифраторов

Суммарное добавочное напряжение ячеек

3.1,3.2

Такт

Состояние на выходе счетчиков фаэность работы ячеек

9„1 9.2

3.1 3.2

8.2 8.1

1010

01 010

10 00 1

00 100

01 010

10 001

010.

-ДО ф4

-ЗдО

001 +ДО

-2

-340

-4д0

1.0

001

-3$0

О.

001

-ЗдО

Ф

+ U, +630

-g0, -3$U

% вспомогательные ячейки ячейкой; вспомогательные ячейки с основной ячейкой; вспомогательные ячейки состоянии.

0 обеспечивая вычитание из выходного напряжения д0, +2д0, 360 и т.д. до тех пор, пока 0 „ не станет меньше напряжения верхнего уровня и попадет в зону "молчания" счетчиков. б

При уменьшении напряжения сети логическая единица появляется на выходе датчика нижнего уровня 12, счет4 чики начинают считать в обратном напО равлении, последовательно обеспечивая прибавление к выходному напряжению напряжений д0, 2д0,. 3д0 до тех пор, пока выходное н апряжение не возвратится в зону молчания" счетчиков.

45 Ключи б. 1, б. 2, ... б. М, шунтирующие 7. 1, 7. 2, ... 7. N трансформаторов вспомогательных инверторов, при наличии команды запрета пропускания сигнала на входах соответствующих

5О фазовращателей открываются вышеуказанной командой и тем самым исключают падение напряжения от протекания тока нагрузки в выходных обмотках трансформаторов вспомогательных ячеек при их отключении. В остальных случаях ключи находятся в закрытом состоянии

Таким образом, на выходе преобразователя поддерживается напряжение, 60 лежащее между напряжениями срабатывания датчиков нижнего и верхнего уровней (0> и 08 соответственно).

В предлагаемом устройстве реализован способ управления по троичной му коду, т.е. каждый вспомогательный

Из таблицы видно, что напряжение на выходе преобразователя изменяется от величины 0 < -4ДО до величины Оосн+ 4д0., где Оосн напряжение на выходной обмотке основной преобразовательной ячейки, На определенном такте напряжение на выходе преобразователя попадает в зону, определяемую порогами срабатывания датчиков верхнего 11 и нижнего 12 уровней. На выходе датчика 11 верхнего уровня появляется логический нуль, и счетчики прекращают счет и остаются в этом состоянии.

Аналогичные процессы происходят в схеме, если напряжение на выходе в первый момент меньше напряжения нижнего уровня, только в этом случае счетчики считают в обратном направлении (процесс как бы повернут на

180 по отношению к описанному).

В установившемся режиме когда напряжение. на выходе преобразователя находится в зоне молчания счетчиков, преобразователь.работает следующим образом.

Если напряжение сети возрастает, то возрастает напряжение на выходе преобразователя. При определенном напряжении сети напряжение на выходе превышает напряжение срабатывания датчика верхнего уровня, на его выходе появляется логическая единица, счетчики начинают считать в прямом направлении, последовательно работают в фазе с основной работают в противофазе находятся в нерабочем

I, 10235

Составитель И. Никитин

Редактор Л. Веселовская Техред .В.далекорей Корректор О. Билак

Заказ 4234/46 Тираж 687 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г..ужгород, ул. Проектная, 4 инвертор может иметь три устойчивых состояния, благодаря чему при меньшем количестве инверторов можно получить болыаее количество сочетаниЯ их работы и тем самим повысить стабильность выходного напряжения. Нап- 5

84 8

° В ример, при наличии в предлагаемой схеме и вспомогательных инверторов, в устройстве-прототипе для получения такой же стабильности выходного напряжения необходимо й.4й, а в первых двух аналогах N инвею>торов.