Многофазный стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

О П И С А Н И Е (1) 661699 ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.01.75 (21) 2095449/24-07 (51) М. Кл г

Н 02 М 7/04 с присоединением заявки Ю I

Государственный хометет

СССР во делам изобретеннй и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79

53) УДК 621.316..722, 1 (088.8) (72) Автора изобретения

А. В. Кобзев, Ю. М. Лебедев и В. А. Сквор

Научно-исследовательский институт автоматики-и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (71) Заявитель (54) МНОГОФАЗНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным преобразователям переменного напряжения в постоянное и может быть использовано в качестве источника питания электротехнических, радиотехнических и других устройств.

Известны многофазные стабилизированные преобразователи переменного напряжения в постоянное с регулируемым выпрямителем (Ц .

Наиболее близким к изобретению являет; ся многофазный стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий регулируемый выпрямитель и цепь обратной связи, включенную между выходом указанного выпрямителя и входом блока управления,, соединенного со входом регулируемого выпрямителя (21.

В известных устройствах в качестве датчика среднего значения выпрямленного напряжения использова н активно-емкостный сглаживающий фильтр.

Фильтр является инерционным звеном, и его введение в цепь обратной связи существенно снижает быстродействие системы ре2 гулирования. Это приводит к уменьшению точности работы системы регулирования.

Регули рование выходного напряжения преобразователя в большинстве существующих регуляторов связано с изменением формы выпрямленного напряжения и с изменением тока, потребляембго системой фазового управления при отработке соответствующего угла регулирования. Изменение тока, потребляемого системой управления, эквивалентно изменению сопротивления нагрузки.

Величина коэффициента фильтрации Кф фильтра определяется выражением

Ку= m„==с,р (1)

ЯН4 Дф где m — число фаз выпрямления; — круговая частота напряжения сети;

Rq и Сф — соответственно значения сопротивления и емкости RC-фильтра.

Кн — со про ти вл ение на грузки.

Из выражения (1) видно, что значение коэффициента фиЛьтрации Кр фильтра изменяется в широких пределах при измене661699

3 нии значения R . Это приводит также к изменению коэффициента передачи фильтра, поскольку последний зависит от Кф, что снижает точность регулирования. При несимметрии углов регулирования выпрями- 5 теля, при несимметрии питающей сети в сигнале обратной связи появляется низкочастотная составляющая, не поддающаяся фильтрации, и точность еше более снижается.

Целью изобретения является повышение быстродействия, точности стабилизации и помехозашишенности многофазного стабилизированного преобразователя.

Цель достигается тем, что в многофаз- ном стабилизированном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем регулируемый выпрямитель и цень обратной связи, включенную между выходом указанного выпрямителя и входом блока управления, соединенного со входом регулируемого выпрямителя, цепь обратной

Связи выполнена в виде двух идентичных. 20 каналов, каждый канал состоит из ключа, "с оедйненного пос ледоъател ьно с интегрирующим звеном, выход которого шунтирован вспомогательным ключом и соединен с запоминающим блоком, подключенным к блоку управления через общую для обоих ка25 налов ячейку ИЛИ, причем управляюшие входы указанных ключей подключены в противофазе к двум первым выходам формирователя управляющего сигнала, к двум вто"рым аналогичйым выходам "которого через дифференцирующие цепи и ключевые усилители подключены управляюшйе входы вспомогательных ключей.

Причем, формирователь управляющего сигнала выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого соединена с выводами для подключения к двум фазам питающей сети, а вторичные обмотки образуют указанные выходы формирователя.

На фиг. 1 изображена функциональная схема преобразователя, регулируемого, на- 4О пример на стороне переменного тока; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип его работы при числе фаз, равном трем.

Преобразователь содержит регулятор 1 переменного напряжения, вход которого подключен к трехфазной сети, а выход соединен со входом неуправляемого выпрямителя 2 с нагрузкой 3 на выходе (последняя может включать в себя и сглаживающий фильтр). Параллельно выходным зажимам выпрямителя 2 включена цепь обратной связи, состоящая из каналов 4 и 5. Каждый канал содержит ключи 6, соединенные последовательно со входами интегрирующих звеньев 7. Выходы интегрируюших звеньев зайунтйрованы вспомогательнъ1ми ключами

8 и соединены со входами запоминающих блоков 9, выходы которых через общую при обоих каналах ячейку ИЛИ 10 подключены к блоку управления 11 с источником задаюшего напряжения. Выход блока управления

11 соединен с цепями управления регулятора 1.

Управляющие входы ключей 6 подключены в противофазе к двум выходам трансформатора 12, образованным его вторичными обмотками 13 и 14. К двум другим его выходам, образованным обмотками 15 и 16, через ключевые усилители 17 и дифференцируюшие цепи 18 подсоединены управляющие входы вспомогательных ключей 8. Первичная обмотка 19 трансформатора 12 подключена к двум фазам питаюшей сети. На фиг. 1

20 — управляемый выпрямитель,21 — формирователь управляющего сигнала.

Устройство работает следуюшим образом, Переменное напряжение трехфазной сети через регулятор 1 напряжения подается на вход неуправляемого выпрямителя 2 (кривые 22 — 24 на фиг. 2). Выпрямленное напряжение (кривая 25) прикладывается к нагрузке 3 и к ключам 6. Управляюшие напряжения (кривые 26, 27) с обмоток 13 и

14 трансформатора 12 поступают в цепи управления ключей 6 каналов 4 и 5, соответственно замыкая их на время отрицательных полупериодов. При этом на входе интегрируюшнх звеньев 7 возникают .напряжения (кривые 28, 29), пропорциональные выпрямленному напряжению (кривая 25).

Они интегриру1отся ч ;гегрируюшими звеньями 7 в интерва" замкнутого состояния ключей 6 (кривые 28, 29), а достигнутые уровни напряжения поступают на вход запоминаюших устройств 9, где фиксируются на время разомкнутого состояния ключей 6 и повторяются на их выходе.

В то же время управляющие напряжения с обмоток 15, 16 трансформатора 12 (кривые аналогичны диаграммам 26, 27) поступают на входы ключевых усилителей 17, на выходе которых формируются прямоугольные импульсы напряжения (кривые 32, 33).

Эти импульсы дифференцируюшими цепями 18 каналов 4 и 5 преобразуются в пары мгновенных разнополярных импульсов (кривые 34, 35). Импульсы положительной полярности замыкают вспомогательные ключи

8, шунтируюшие одновременно выходы интегрирующих звеньев 7 и входы запоминающих блоков 9. Напряжения, представленные кривыми 30, 31, практически мгновенно станут равными нулю, и интегрирчюшие звенья будут подготовлены к очередному интегрированию.

Вследствие того, что управление одноименными ключами каналов 4 и 5 цепи обратной связи происходит в противофазе, все процессы, протекающие в элементах этих каналов, сдвинуты во времени один относительно другого на 180 эл. градусов.

Напряжения (кривые 30 и 31) с выходов запоминающих блоков 9 каналов 4 и 5 подаются на вход ячейки ИЛИ 10, подключаюшей к системе управления то запоминающее

661699

5 устройство, выходное напряжение которого выше. Поскольку наибольший уровень напряжения на выходе запоминающих блоков

9 соответствует горизонтальным участкам в кривых 30, 31, то выходное. напряжение ячейки ИЛИ 10 (кривая 36) получается практически идеально сглаженным. Уровень этого напряжения определяется величиной напряжения (кривые 30, 31) на интервалах фиксации (горизонтальные участки этих кривых), а те, в свою очередь, равны интегралам от кривых 28, 29. При этом (n+s) Я (-1фгв = — У(-)г6(4) Ы

: ...(2)

«% (а+й)%

U » = (U>« )d x), (3) (n+<) $ где Uq гв, Uq г9 — фиксированные уровни напряжений по кривым 28, 29 соответственно

n = 1,2, 3, ... — номер произвольного периода г — текущее значение угла

1)гв(г), Угу(6) — функции, описывающие кривые 26, 27.

Определенные интегралы (2) и (3) равны средним значениям подинтегральных функций 1)ге(4, U r(A), которые представляют собой напряжения, пропорциональные на соответствующих интервалах выходному напряжению выпрямителя (кривая 25). Отсюда следует, что напряжение по кривой 36 пропорционально во всех режимах среднему значению выходного напряжения выпрямителя.

Таким образом в предлагаемом многофазном стабилизированном преобразователе обеспечивается получение практически пол ностью сглаженного напряжения обратной связи, пропорциойально среднему значению выпрямленного напряжения преобразователя независимо от его формы. 11ри этом коэф фициент пульсаций выходного напряжения измерительного устройства и его коэффициент передачи остаются постоянными, независимо от формы выходного напряжения преобразователя и от тока, потребляемого его системой управления. Это существенно повышает точность регулирования и помехозащищенность системы. Одновременно по вышается и ее быстродействие, поскольку

6 измерительное устройство является безы измерительное устройство является безынерционным, и динамика его работы характеризуется только полупериодным запаздыванием.

Формула изобретения

I. Многофазный стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий регулируемый вьирямитель и цепь обратной связи, включенную между выходом указанного выпрямителя и входом блока управления, соединенного со

15 входом регулируемого выпрямителя, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения быстродействия, точности стабилизации и помехозащищенности, цепь обратной связи выполнена в виде двух идентичных каналов, каждый канал состоит из ключа, соединенного последовательно с интегрирующим звеном, выход которого шунтирован вспомогательным ключом и соединен с запоминающим блоком, подключенным к блоку управления через общую для обоих каналов ячейку ИЛИ, причем управляющие входы указанных ключей подключены в противофазе к двум первым выходам формирователя управляющего сигнала, к двум вторым аналогичным выходам которого через дифференцирующие цепи и ключевые усилители подключены управляющие входы вспомогательным ключей.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что формирователь управляющего сигнала выполнен в виде трансформатора, 35 первичная обмотка которого соединена с выводами для подключения к двум фазам питающей сети, а вторичные обмотки образуют указанные выходы формирователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4о 1. Доменников В. И. и Казанский Л. М.

Стабилизированные источники электропитания судовой радиоэлектронной аппаратуры. Л., «Судостроение», 1971, с. 229, рис. 7.11.

2. Ковалев Ф. И. др. Судовые статические (полупроводниковые) преобразователи.

Л., «Судостроение», 1966, с. 179 †1, рис. 81.

661699

Фиг. 1

Редактор Н, Ахмедова

Заказ 2504/60

Составитель В. Широков

Техред О. Луговая Корректор Н. Стец

Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений "и открытий

ПИОНА, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП к Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4