Регулируемый многоячейковый преобразователь

 

РЕГУЛИРУЕМЫЙ МНОГОЯЧЕЙКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий п фазорегулирующих узлов, подключенных к цепям управления, п соединенных по входу параллельно инверт.орных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и через выпрямитель и ЪС-фильтр подключены к выходным выводам преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен с входами синхронизации всех фазорегулирующих узлов, управляющие входы которых объединены и образуют управляющий вход преобразователя, усилитель импульсов с выходным трансформатором , вторичная обмотка которого включена через диод между отводом обмотки дросселя указанного LG-фильтра и выходным выводом преобразователя , а цепь управления усилителя соединена с выходом задающего генератора, отличающийс я тем, что, с целью повышения КГЩ и надежности, он дополнительно О) снабжен выпрямителем с фильтром, а выходные трансформаторы всех инверс: торных ячеек выполнены с дополнительньй4и обмотками, которые включены последовательно и через упомянутые выпрямитель и фильтр подключены ко входу усилителя импульсов. ел со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(sl) H 02 M 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3679243/24-07 (22) 27.12.83 (46) 30.05.85. Бюл. М 20 (72) С.К.Земан, А,В.Кобзев и В.Ф.Кощевец (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления н радиоэлектроники (53) 621.314.58(088.8) (56) 1..Кобзев А.В. Многозонная импульсная модуляция. Новосибирск, "Наука", 1979, с. 73, рис. 2.22.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3499599/24-07, 12.10.82. (54)(57) РЕГУЛИРУЕМЫЙ МНОГОЯЧЕЙКОВЬф

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий и фазорегулирующих узлов, подключенных к цепям управления, и соединенных по входу параллельно инверторных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и через выпрямитель

„„Я0,„,1159126 А и LC-фильтр подключены к выходным выводам преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен с входами синхронизации всех фаэорегулирующих узлов, управляющие входы которых объединены и образуют управляющий вход преобразователя, усилитель импульсов с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого включена через диод между отводом обмотки дросселя укаэанного

LC-фильтра и выходным выводом преобразователя, а цепь управления усилйтеля соединена с выходом задающего генератора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения

КЦЦ и надежности, он дополнительно . снабжен выпрямителем с фильтром, а выходные трансформаторы всех инверторных ячеек выполнены с дополнительными обмотками, которые включены последовательно и через упомянутые выпрямитель и фильтр подключены ко входу усилителя импульсов.

1 i 159

Изобретенйе относится к электротехнике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в постоянное с многозонной импульсной модуляцией, н может найти применение при регулировании напряжения в широком диапазоне с высоким качеством выходных параметров.

Известен преобразователь постоянного напряжения в постоянное с . 1p промежуточным звеном повышенной. частоты, содержащий задающий генератор и несколько инверторных ячеек, соединенных по входу параллельно, а по выходу последовательно (1 I.

Такой преобразователь обеспечивает регулирование выходного напряжения от нуля до максимального эн.-чения.

Однако наличие пульсаций выходно- 20 го напряжения в виде провалов, возникающих в результате конечной крутизны фронтов прямоугольного напряжения повышенной частоты, а также коммутации выходного выпрямителя, приводит к существенному ухудшению качества выходного напряжения, снижению энергетических и массогабаритных показателей фильтров, к снижению быстродействия.

Наиболее близким к предлагаемому

30 по технической сущности является преобраэователь, который содержит и фазорегулирующих узлов, подклю1 ченных к цепям управления, и ииверторных ячеек, соединенных по входу параллельно с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и.через, выпрямитель и LC-фильтр подключены к выходным выводам преобразователя, задающий генератор, выход которого соецинен с входами синхронизации всех фазорегулирующих узлов, .управляющие входы которых объединв и образу т управляющ и вход 45 преобразователя, усилитель импульсов с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого включена через диод между отводом обмотки дросселя указанного I C-фильтра и Я выходным выводом преобразователя, а цепь управления усилителя соедииена с выходом задающего генератора. Усилитель импульсов соединен с источником питания через регулятор амплитуды с узлом управления (2 .

В укаэанном преобразователе в моменты переключения инверторных

12Ü .2 ячеек осуществляется компенсация провала выходного напряжения с помощью усилителя мощности с трансформаторным выходом. Качество выходного напряжения повышается, снижаются масса и габариты выходного фильтра, Однако указанный преобразоватепь имеет следующие недостатки: регулятор амплитуды с блоком управления усложняет схему преобразователя, снижая тем самым надежность; в преобразователях, питающихся от промышленной сети, необходимо обеспечивать гальваническую развязку между регулятором амплитуды и. блоом управления с помощью согласущих трансформаторов или оптронных пар, что также приводит к снижению надежности; использование импульсного регулятора затруднено из-эа большого диапазона регулирования напряжения от нуля до максимального значения, регулятор амплитуды, как правило, выполняется с проходным регулирующим элементом, имеющим низкий КПД, что снижает КПД преобразователя в целом.

Целью изобретения является повышение КПД и надежности преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что регулируемый многоячейковый преобразователь, содержащий п фазоре-. гулирующих узлов, подключенных к цепям управления, и соединенных по входу параллельно инверторных ячеек с выходными трансформаторами, вторич-

-ные обмотки которых соединены последовательно и через выпрямитель и

LC-фильтр подключены к выходным выводам преобразователя,:задающий генератор, выход которого соединен с входами синхронизации всех фазорегулирующих узлов, управляющие входы которых, объединены и образуют управляющий вход преобразователя, усилитель импульсов с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого включена через диод между отводом обмотки дросселя указанного

ЬС=фильтра и выходным выводом преобразователя, а цепь управления уси- . лителя соединена с выходом эадающего генератора, дополнительно снабжен выпрямителем с фильтром, а выходные трансформаторы всех ииверторных ячеек выполнены с дополнительными обмотками, которые включены ные обмотки трансформаторов 7-9 закорочены. На выходе преобразователя напряжение отсутствует. Появившееся напряжение U с управляюУ щего входа 19 поступает на управляющие входы фазорегулирующих узлов 1-3 с последовательно нарастающими уровнями сравнения, которые последовательно (по мере нарастания U> j регулируют фазу управляющих напряжений инверторных ячеек 4-6, реализующих последовательное регулирОвание методом широтно-импульсной модуляции напряжения на первичных.обмотках трансформаторов 7-9.

Напряжение вторичных обмоток 1012, соединенных последовательно, суммируется и через выпрямитель 13 н фильтр 16 поступает на нагрузку

l7, Таким образом, напряжение на нагрузке 17 регулируется по методу многозонной импульсной модуляции.

В моменты коммутации ключей инверторных ячеек 4-6 и диодов выпрямителя 13 напряжение на его выходе имеет нулевые паузы, которые по времени совпадают с импульсами напряжения задающего генера;ора 18. В эти моменты включается усилитель

25 импульсов с трансформатором 26 °, В его вторичной обмотке 27 появля-. ется импульсное напряжение, которое через диод 28 и часть обмотки дросселя 14 прикладывается к нагрузке

17 и компенсирует провал напряжения.

Напряжение на нагрузке 17 не имеет характерного провала. Амплитуда импульсов усилителя 25 всегда совпадает с величиной напряжения на нагрузке 17, так как усилитель 25 им" пульсов получает питание через вы прямитель с фильтром от дополнительных обмоток трансформаторов 7-9 инверторных ячеек 4-6, соединенных аналогично выходным обмоткам.

Величина напряжения питания усили. теля 25 импульсов значительно больше величины напряжения на нагрузке и выбирается в соответствии с ко-. эффициентом трансформации импульсного трансформатора 26 с учетом потерь в импульсном усилителе 25 и .иа диоде 28.

3 1159126 4 последовательно и через упомянутые выпрямитель и фильтр подключены к входу усилителя импульсов.

На чертеже приведена функциональная схема регулируемого многоячейкового преобразователя.

Регулируемый многоячейковый преобразователь содержит и (для примера принято n=3) фазорегулирующих узлов 1-3 с носледоватеЛьно нарастающими уровнями сравнения, п (,п=З) инверторных ячеек 4-6 с выходными ! трансформаторами 7-9, вторичные обмотки 10-12 которых соединены последовательно и через выпрямитель 13, дроссель 14 и конденсатор 15 фильтра 1б. подключены к нагрузке 17, за— дающий генератор 18, выходом соединенный.с входами синхронизации .фазоI регулирующих Узлов 1-3, управляющие входы которых объединены и образуют управляющий вход 19 преобразователя.

Дополнительные обмотки 20-22 трансформаторов 7-9 соединены последовательно и .через выпрямитель

23 с фильтром 24 подключены к входу усилителя 25 импульсов с выходным . трансформатором 26, вторичная.обмотка 27 которого подключена одним вы-. водом через диод 28 к отводу дросселя 14 фильтра 16, а другим выводом—

ЗО .к нагрузке 17.

Инверторные ячейки 4-6 могут быть выполнены на ключах с односторон.ней проводимостью и с обратными диодами по мостовой или нулевой схеме. Ç5

Фазорегулирующие узлы 1-3 выполнены на компараторах напряжений, синхронизированных задающим генера-. тором 18, который может быть соб . ран на операционном усилителе с 40 дальнейшим делением частоты триггерными счетчиками.

Усилитель 25 импульсов выполнен по схеме импульсного усилителя мощности с трансформаторным выходом или по схеме блокннг-генератора. !

:Длительность импульсов определяется . .длительностью паузы выходного напряжения.

Преобразователь работает следую- 50. щнм образом.

Прн отсутствии напряжения U ua

3 управляющем входе 19 преобразователя ключи инверторных ячеек 4-6 управляются по закону., исключающему возможность закорачивания источника питания, но при этом первичТаким образом, введение в регулируемый многоячейковый преобразователь дополнительных обмоток и выпрямителя с фильтром позволяет повысить ИЩ .и надежность, а также

ll59l26

Составитель В.Моин

Техред Т.Дубинчак

Корректор С. Шекмар

Редактор Л. Веселовская

Тираж 646

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 3605/54

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 упростить его схему за счет исключения регулятора амплитуды с блоком управления, сохранив при этом высокое качество выходного напряження без увеличения габаритов и массы фильтра.