Способ управления регулятором напряжения

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащим п мостовых модуляторов на ключевых элементах с согласующими трансформаторами, вторичные обмотки которых подключены к демодулятору, и блок управ;Ш„ :Ш ,.,; ления, заключающийся в том, что формируют парные последовательности прямоугольных импульсов, фазу импульсов каждой пары поочередно изменяют в зависимости от управляющего напряжения относительно друг друга на угол от нуля до 2 li и подают их на цепи управления ключевых элементов стоек модуляторов, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД и надежности,формируют опорную последовательность прямоугольных импульсов и подают ее на цепи управления ключевых элементов одной стойки каждого моста модулятора , а фазы указанных п/2 пар последовательностей прямоугольных (Л импульсов изменяют симметрично относительно опорной последовательности прямоугольных импульсов в сторону опережения и отставания и подают на цепи управления ключевых элементов оставшихся стоек модуляторов . Ffel

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (!9) ()1) 4(g)) Н 02 М 3/24; Н 02 М 5/42 с"

H ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ (21) 353455()/24-07 (22) 06.01.83 (46) 15.04.85, Бюл, 0 14 (72) Ю.А. Мордвинов (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро геофизической техники (53) 621.316.7,27 (088.8) (56) 1. Ромаш Э.M. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. М., "Радио и связь",. 1981, с. 17, рис. 1-7.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 699504, кл. С 05 F 1/22, Н 02 P 13/16, t976.

3. Авторское свидетельство СССР .

В 754635, кл. Н 02 Р 13/14, G 05 F 1/22., С 05 Р ./16, 1977, (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащим и мостовых модуляторов на ключевых элементах с согласующими трансформаторами, вторичные обмотки которых подключены к демодулятору, и блок управления, заключающийся в том, что формируют парные последовательности прямоугольных импульсов, фазу импульсов каждой пары поочередно изменяют в зависимости от управляющего напряжения относительно друг друга на угол от нуля до 2 и и подают их на цепи управления ключевых элементов стоек модуляторов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности,формируют опорную последовательность прямоугольных импульсов и подают ее на цепи управления ключевых элементов одной стойки каждого моста модулятора, а фазы указанных п/2 пар последовательностей прямоугольных импульсов изменяют симметрично от. носительно опорной последовательности прямоугольных импульсов в сторону опережения и отставания и подают на цепи управления ключевых элементов оставшихся стоек модуляторов.

1150709

Недостатком этого способа управления регулятором напряжения является низкая надежность, большая масса, габариты и неудовлетворительные динамические характеристики, обусловленные большой установленной мощностью сглаживающего фильтра.

Известен способ управления регулятором напряжения со звеном поры- 35 шенной частоты, содержащим один нерегулируемый модулятор с согласуюпдм трансформатором и демодулятор, выполненный на основе мостовых инверторов (2) . Такой способ 40 предусматривает формирование опорной последовательности прямоугольных импульсов и и пар последовательностей прямоугольных импульсов, фазу двух из которых в зависимости 45 от управляющего напряжения поочередно изменяют на угол М и ««eL (ж

0 - ) относительно опоркой последовательности прямоугольных импульсов и подачи их на цепи управления 50 ключевых элементов модулятора и де-.. модулятора. При этом опорную последовательность прямоугольных импульсов подают на цепи управления ключевых элементов модулятора, а ос- 55 тальные последовательности прямоугольных импульсов — на цепи управления ключевых элементовдемодулятора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления регуляторами постоянного и переменного тока.

Известен способ управления регулятором постоянного напряжения, содержащим высокочастотный мостовой модулятор, выходной выпрямитель, сглаживающий фильтр и схему управления, предусматривающий преобразова- 10 ние постоянного напряжения в переменное повышенной частоты с регулируемой скважностью f1) . Согласно: этому способу управление ключевыми элементами стоек мостового модулятора осуществляют путем формирования опорной последовательности прямоугольных импульсов и вспомогательной последовательности прямоугольных импульсов, фазу которой в зависимости от управляющего напряжения U изменяют на угол eL(ac =

= 0 — и ) относительно опорной последовательности прямоугольных импульсоВ и подачи их на стойки указанно- 25 го инвертора.

Недостатком данного способа является низкая надежность, обусловленная большим количеством управляемых ключевых элементов и сложной схемой управления. Дополнительно при формировании напряжения малой амплитуды устройство, реализующее данный способ управления, характеризуется низким КПД за счет последовательного включения большого количества ключевых элементов демодулятора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ управления регулятором напряжения с промежуточным высокочастотным преобразователем, содержащим и мостовых модуляторов на ключевых элементах с согласующими трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к демодулятору, и схе,му управления )3), заключающийся в том, что формируют и пар последовательностей прямоугольных импульсов, фазу каждой пары из которых в зависимости от управляющего напряжения поочередно изменяют друг относительно друга на угол (сс

0 — 2Р) и на угол К /2 и -к/2 относительно опорной последовательности прямоугольных импульсов и подают их на цепи .управления ключевых элементов модуляторов. Регулирование величины выходного напря" жения осуществляется в широком диапазоне (от нуля до U ).

Недостатком известного способа является низкая надежность и низкий

КПД, обусловленные тем, что в нижних зонах регулирования энергия потребляется нагрузкой от первичного источника питания только через часть модуляторов, включенных по входу параллельно, что приводит к увеличению загрузки элементов, работающих модуляторов по току. .Цель изобретения - повышение надежности и КПД путем выравнивания и уменьшения загрузки по току элементов модуляторов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления регулятором напряжения, содержащим и мостовых модуляторов на ключевых элементах с согласующими трансформаторами, вторичные обмотки которых подключены к демодулятору, и схему управления, заключающемуся

3 1 в том, что формируют парные последовательности прямоугольных импульсов, фазу импульсов каждой пары из которых поочередно изменяют в зависимости от управляющего напряжения друг относительно друга на угол от нуля до 2« и подают их на цепи управления ключевых элементов стоек модуляторов, формируют опорную последовательность прямоугольных импульсов и подают ее на цепи управления ключевых элементов одной стойки каждого модулятора, а фазы указанных n/2 пар последовательностей прямоугольных импульсов изменяют симметрично относительно опорной последовательности прямоугольных импульсов в сторону опережения и отставания и подают на цепи управления ключевых элементов оставшихся стоек модуляторов.

На фиг,i представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг.2 — диаграммы напряжений на отдельных элементах схемы.

Регулятор напряжения (фиг. 1) содержит модуляторы на ключевых элементах 1.1, 2.1, 3.1, 4.1, 1.2, 2,2, 3.2, 4.2,...,4 (и+1}, согласующие трансформаторы 5.1, 5.2,..., 5.(п+1) с вторичными обмотками 6.1, 6.2,...,6,(n+1) демодулятор 7 и схему управления, включающую в себя задающий генератор 8, блок формирования управляющего напряжения 9 и широтно-импульсные модуляторы 10.1, 10.2,...,10(п-1). На. фиг,2 представлены опорная последовательность прямоугольных импульсов 11, пилообразное напряжение 12, формируемое генераторами пилообразного напряжения и конструктивно входящими в широтно-импульсные модуляторы, последовательности прямоугольных импульсов 13, 14 (при

U> = П«, ) и 15, 16 (при U> = U <) на выходах модуляторов 10.1, 10.2 (аналогичные последовательности импульсов формируются на выходах других модуляторов), напряжения

17 и 18, формируемые на вторичных обмотках 6.1, 6.? согласующих трансформаторов 5.1, 5.2 при U

= U, напряжение 19, подаваемое на вход демодулятора (выпрямителя) 7 при U = U, напряжения 20 и 21, формируемые на вторичных обмотках

150709 4

6.1, 6.2 согласующих трансформаторов 5.1, 5.2 при U U> и напряжение 22, подаваемое на вход демодулятора (выпрямителя} 7 при

О, =0

Сущность способа поясняется на примере работы устройства, представленного на фиг.1, при формировании выходного напряжения с двумя зонами регулирования (n=2).

Задающий генератор 8 формирует опорную последовательность прямоугольных импульсов 11, которая поступает на цепи управления ключевьтх элементов 2. 1, 4 . 1, 2. 2, 4 . 2 стоек каждого модулятора. В частном случае при ограниченном диапазоне регулирования величины выходйого напряжения введен нерегулируемый модулятор на ключевых элементах 1. (и+1), 2, (и+1), 3. (и+1), 4, (n+1), цепи управления которого подключены к задающему генератору 8.

При максимальном управляющем напряжении U на выходе демодулятора (выпрямителя) формируется минимальное напряжение за счет формирования широтно-импульсными модуляторами 10.1, 10,2 пары последовательностей прямоугольных импульсов, сдвинутых друг относительно друга на нулевой угол. При отсутствии нерегулируемого модулятора эта величина будет равна нулю, а при наличии нерегулируемого модулятора будет определяться напряжением вторичной обмотки 6 (n+1) трансформатора 5 (n+1) ° При уменьшении напряжения управления U широтно-импульсные модуляД! торй 10,1, 10.2 обеспечивают формирование одной пары последовательностей прямоугольных напряжений

13 и 14, сдвинутых друг относительно друга на угол 2 « < (фиг.2), и подачу их на цепи управления ключевых элементов 1.1, 3. 1 и 1.2, 3.2 двух модуляторов. В этом случае на вторичных обмотках 6.1 и 6.2 согласующих трансформаторов 5.1 и

5.2 формируются соответственно напряжения 17 и 18, которые затем, суммируясь, принимают вид 19 и подаются на демодулятор (выпрямитель)

7. При углах М = «/2 заканчивается первая зона регулирования и начинается вторая. Так при U5 широтно-импульсные модуляторы 10.1

1150709 и 10.2 обеспечивают формирование пары последовательностей прямоугольных импульсов 15 и 16, сдвину" тых друг относительно друга на угол

2g>. В этом случае на вторичных обмотках 6.1 и 6.2 согласующих трансформаторов 5. 1 и 5.2 формируются напряжения 20 и 21, которые, суммируясь, обеспечивают подачу на демодулятор напряжения 22. Как видно из описания работы регулятора, выходное напряжение демодулятора определяется в равной степени выходными напряжениями обоих модуляторов независимо от зоны регулирования. Это позволит в отличие от прототипа передавать электрическую энергию из первичного источника питания в нагрузку через два параллельно соединенных по входу модулятора. независимо от эоны регулирования, что в конечном итоге приведет всегда к одинаковой загрузке по току элементов обоих модуляторов независимо от зоны регулирования.

При количестве зон регулирования напряжения больше двух, устройство, реализующее данный способ управления, работает аналогично. При максимальном управляющем напряжении на выходе демодулятора 7 формируется минимальное напряжение. При уменьшении напряжения управления U широтно-импульсные модуляторы 10.(n-1) и 10.п обеспечивают формирование пары последовательностей прямоугольных импуль— сов типа 13 и 14, которые поступают на цели управления ключевых элементов 1 (n-1), 3 (n-1) и 1 и, 3 и и приводят к формированию на вторичных обмотках 6 (n-1) и 6 и напряжений типа 17 и 18. При достижении углов регулирования e. /2 по нагрузке заканчивается первая и начинается вторая зона регулирования.. Фаза .между импульсами пары последовательностей прямоугольных импульсов, подаваемой на цепи управления ключевых элементов 1 (п-2), 2 (n-2), 3 (n-2), 4 (n-2), 1 (n-3), 5

f5

2 (п.-3), 3 (n-3), 4 (и-3) начинает изменяться при достижении напряжения на вторичных обмотках 6 (и-1) и

6 п максимальной по длительности величины. Достигается это путем формирования одинаковых пилообразных напряжений и суммирования их с постоянными напряжениями, соответствующими зоне регулирования. Например, при формировании нижней зоны (от согласующих трансформаторов 5 (п-1), 5 n) управляющее напряжение изменяется от U „„„ до т.е. пилообразное напряжение суммируется с напряжением равным

U „ . Такое построение широтноимпульсных модуляторов обеспечивает изменение по длительности напряжений на обмотках согласующих транс— форматоров 5 (n-1) и 5 п от нуля до при изменении управляющего напряжения от U „ до U „ при уменьшении управляющего напряжения от U> „до U >(> ) приводит к изменению длительности напряжений на обмотках согласующих трансформаторов 5 (и-2) и 5 (n-3) от нуля до Я и т.д. Пилообразное напряжение

12 формируется в широтно-импульсном модуляторе 10.1, где постоянная составляющая, суммируемая с пилообразным напряжением, равна нулю.

При U = 0 на выходе демодулятора

7 формируется максимальное напряжение и все демодуляторы формируют максимальное по длительности напряжение.

Предлагаемый способ управления регулятором напряжения обеспечивает изменение напряжения в каждой зоне двумя модуляторами. Особенно эффективно применение его при двух зонах регулирования, когда во всем диапазоне регулирования выходного напряжения независимо от эоны работают оба модулятора, что приводит к выравниванию и уменьшению загрузки по току элементов модуляторов, следовательно, к повышению надежности и КПД регулятора напряжения.

1 1 5(17(!(1 (б

t8

22

Составитель А. Придатков

Редактор К. Волощук Техред С.Легеза, Корректор В. Синицкая

Заказ 2158/42

РУ1

Фг

12

Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ 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