Регулятор напряжения с вольтодоба-вочным звеном высокой частоты

 

847297

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетсиим

Социалистическим

Республик (61) Деиолиителъиое к авт.свид-ву(22)Заивлеио 19,06.79 (21) 2783198!24-07 с присоединением заявки М (23) т)риоритетОпублиноваио 15.07.81. Бимлетеиь .1тв 26

Дата опубликования овисаии» 20.07.8! (51)М. Кл.

G 05 F l /10

Гесударстввниьй каамтвт

СССР (533 ЩК б21.316. .722. 1(088.8} вв девам маабретеммй и втмритмм (72) Авторы изобретеиия

К.А.Липковский и Ю. В.сидоренко

} Р "1

t!

1

Институт электродинамики АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ВОЛЬТОДОБАВОЧНЫИ

ЗВЕНОИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения регуляторов и стабилизаторов переменного или постоянного напряжения.

Ф

Известны регуляторы, в которых измеS нение величины напряжетвтя производит.ся с помощью промежуточного звена высокой частоты (1).

Установка трансформатора в звене высокой частоты позволяет существенно уменьшить его габариты н вес, однако он должен рассчитываться на полную мощность нагрузки. Кроме того, форма выходного переменного напряжения этих схем несинусоидальная, искажения возрастают с увеличением глубитвы регулирс»" вания, что требует обязательного нрименения фильтров ° Развитием этих схем является регуля- тв тор переменного напряжения, .где в звене высокой частоты установлен вольтодобавочный трансформатор (ВДТ), рассчитанный на мощность, пропорциональ2 иую диапазону регулирования. Регулятор состоит из моста-модулятора (инвертора) и моста-демодулятора, на полностью. управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, и высокочастотного вольтодобавочного трансформатора, первичная обмотка которого включена в диагонапь моста-модулятора, а вторичная — в диагональ моста-демодулятора.

Выходное напряжение регулятора синусоидально.. в трех режимах: максимальной вольтодобавки, неискаженной передачи на нагрузку напряжения сети, максимальной вольтоотбавки. В промежуточных режимах форма выходного напряжения устройства искажена, причем, амплитуда пульсаций выходного напряжения пропорциональна диапазону ре-, гулирования (она равна величине максимальной вольтодобавки или вольтоотбавки) С23.

Недостатки устройства - появление высших гармоник при плавном регулиЪ ровании напряжения ухудшает коэффицилятора, вводятся две дополнительные вторичные обмотки трансформатора в смежные плечи моста-демодулятора, подсоединенные к зажиму питающей сети илн нагрузки.

Такое построение регулятора позволяет,при неизменном числе ключей во- . семь, получить максимальное число уровней неискаженного напряжения на нагрузке девять.

На чертеже изображена схема предлагаемого регулятора.

Устройство содержит иост-модулятор, на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью 1-4,мостдемодулятор на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводнйостью

5-8, и вольтодобавочный трансформатор 9, имекщий три обмотки на первичной стороне (M -M3) и три - на вторичной (M4-M6). Одна диагональ мостамодулятора подсоединена к зажимам питающей сети, в другую включена одна иэ первичных обмоток Му а обмотка М< и Mg включены в смежные плечи моста1 3- 24 67-58

13"24 68-57

3 847297 ент.мощности регулятора, Кроме того, для регулирования путем однополярной реверсивной модуляции, требуется создание сложной системы управления, а также и возможность возникновения ава5 рийных режимов (отпирание двух ключей в стойке модулятора при сбоях в работе системы управления).

Лучшими характеристиками обладает схема, в которой на первичной стороне 10, высокочастотного вольтодобавочного трансформатора вводятся две дополнительные обмотки, которые включаются в смежные плечи моста-модулятора, подсоединенные к одному из зажимов пита- 15 ющей сети. При этом в схеме с 8 ключами удается получить 5 уровней неискаженного напряжения на нагрузке,, т.е. при плавном регулировании в пределах поддиапазона амплитуда пульсаций р выходного напряжения уменьшается в два раза f3).

Для дальнейшего уменьшения искажений кривой выходного напряжения за счет увеличения числа уровней неиска- д женного напряжения на нагрузке в заданном диапазоне, в схему вводят дополнительные мосты-демодуляторы, в диагонали которых включены дополнительные вторичные обмотки трансформатора. Однако, при этом резко увеличивается число используемых полностью управляемых ключей с двухсторонней стема 14-23 67-58 управления. 3S

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения за счет увеличения числа уровней неискаженно о напряжения на нагрузке при сохранении неизменным количества ключей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее иост-модулятор на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводностью, одна диагональ которого подсоединена к зажимам питающей сети, мост-демодулятор на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, одна диагональ которого включена последовательно с цепью нагрузки, и вы;сокочастотной вольтодобавочный трансформатор, одна из первичных обмоток которого включена в свободную диагональ моста-модулятора, а две другие— в смежные плечи этого моста, подсоединенные к одному из зажимов питающей сети, а вторичная обмотка включена в свободную диагональ моста-демоду68-57

14-23

Разомкнуты 68 и 57

Usx

Ф ) 14-23 57-68

)4-23 58-67

)3-24 57-68

13-24 58-67 модулятора, йодсоединенные к верхнему по схеме зажиму питающей сети. Одна диагональ моста-демодулятора включена последовательно с цепью нагрузки, а вдругую включена вторичная обмотка трансформатора W© . Обмотки М,) и M< вклю° чены в смежные плечи моста, подсоединенные к эалиму питающей сети.

В процессе регулирования для получения девяти уровней неискаженного

5 84 729 выходного напряжения переключают ключи мостов модулятора и демодулятора синхронно в соответствии с таблицей.

Значения выходного напряжения приведены в таблице для положительной полуволны входного напряжения или для постоянного входного напряжения.

Как видно из таблицы, если ключи модулятора переключают по закону 1324-13-24, а ключи демодулятора переклю-10 чают синхронно с ключами модулятора по закону 67-58-67-58, то на нагрузке сформируется уровень напряжения величиной

Жз+ 6 13 о -о (I- — )

SblX В к 1 2

Формулы для уровней выходного напряжения . аписаны из условия, что

2 4 5

Ь данной схеме осуществляется ппав- ное регулирование выходного напряженияпутем широтно-импульсной модуляции в пределах поддиапазона, При этом вносимые искажения значительно меньше, чем и известной,так как амплитуда д пульсаций выходного напряжения в два раза меньше.

Кроме того, в предлагаемой схеме сохраняется достоинство известного, заключакщееся в исключении аварийных режимов при одновременном замыкании двух ключей в стойке моста-модулятора.

Преимущество предпагаемой схемы свидетельствует о перспективности ее применения для построения регуляторов и стабилизаторов как переменного,так и постоянного напряжения, особенно в случаях, когда диапазоны изменения напряжения не превышают +1О- 15Х, что щ часто встречается на практике {например при создании стабилизаторов напряжения промышленной сети). Если принято, что требуемый на практике диапазон изменения выходного напряжения 4 составляет 110Х,от номинального, .то, выбирая уровни выходного напряжения

7 6 через 2,5Х, мозно обеспечить установку выходного напряжения с точностью не менее :1,25Х. В случае, когда ус-. тройство используется в качестве стабилизатора, точность поддержания номинального напряжения не менее 1,25Х> что обычно вполне достаточно для потр ебителей.

Формула изобретения

Регулятор напряжения с вольтодобавочным звеном высокой частоты, содержащий мост-модулятор на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, одна диагональ которого подсоединена к зажимам литанией сети, иост-демодулятор на полностью управляе- мых ключах с двухсторонней проводимостью, одна диагональ которого включена последовательно с цепью нагрузки, и высокочастотяый вольтодобавоч ый трансформатор, одна иэ первичных обмоток котОрого включена в свободную диагональ моста-модулятора, а две другие — в смежные плечи этого моста, подсоединенные к одному из залымов питающей сети, а вторичная обмотка включена в свободную диагональ мостадемодулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения за счет увеличения числа уровней неискаженного напряжения на нагрузке, в смежные плечи моста" демодулятора, подсоединенные к зажиму питакщей сети или нагрузки, включены две дополнительные вторичные обмотки трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ч1атеит США У 3517300, кл. Н 02 М 5/16, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 548928, кл. Н 02 М 5/22, 1977., 3. Авторское свидетельство СССР

У 6489606, кл. G 05 F 1/16, 1979 (прототип).

847297

Составитель Ю.Андреев

Редактор Т.Гыршкан Техред Т.Маточка Корректор С.Корниенко

Заказ 5498/75 . Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!!3035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППН "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4