Импульсный регулятор переменного напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECr1YEillHH

А1 рц С 05 F 1/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2 1) 462 8780 /24-07 (22) 29.12.88 (46) 15,04 91 Бюп, Р 14 (71) Мо ско вский техноло гический институт (72) С И,Червяков (53) 621.316. 722. 1 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1179297 кл. G 05 Р 1/30, 1984.

Кобзев А. В. и др. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным широтно импульсным регулированием, М.: Энергоатомиздат, 1986, с, 22, табл, 1,1, сх 9, (54) ИМПУЛЬСНЬЙ РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕ НИЯ (57) Изобретение относится к элек гротехнике и может быть использовано при построении импульсных регуляторо в и стабилиз ат оро в переменного напряжения, Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходИзобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам питания радиоэлектроннои аппаратуры, в частности к импульсным регуляторам и стабилизаторам перемен-. ного напряжения °

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования выходного напряжения„

На фиг,1 представлена структурная схема импульсного регулятора пере„„SU„„164244

2 но го напряжения, Ключе вые элементы

3 ° ° 8 регулятора переключаются с частотой задающего ге.нератора . 9, Длительность их открытого состояния равна полупериоду колебаний з ацающе го генератора .9 ° При изменении управляющего напряжения от источника управляющего напряжения уст ана вли вает ся т ре буемый сдвиг фаз на выходах фазосдвигающих узлов 10 и 11 и осуществляется уста новка требуемого выходного напряжения, Напряжение на выходе регулятора зависит o T скважности и полярности импульсов суммарного напряжения, снимаемого с частей обмоток трансформаторов 1 и 2 При повышении входного напряжения на второй трансформатор 2 подается напряжение выше выходного, поэтому он не ограничивает диапазон регулирования выходного напряжения„

Таким образом диапазон регулирования в предлагаемом регуляторе практически не ограничен, 2 ил, менного напряжения; на фиг 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип его работы, Регулятор содержит первый 1 и второй 2 т пан сФооматовы, каждый с двумя одинаковыми обмотками, которые выполнены с nòâîäàìè, причем первые разноименные выводы обмоток первого трансформатора 1 подключены к общей шине соответственно через первый 3 и второй 4 ключевые элементы, Соответ

1642449 ствующие отводы первсго 1 и второго

? трансформаторов соединены через третий 5 и четвертый 6 ключевые эле менты„Первые раз ноименные выводы обмоток второго трансформатора 2 подключены к общей шине соответственно через пятый 7 и шестой 8 ключевые элементы„Вторые разноименные выводы обмоток первого 1 и второго 2 транс lp форматоров соединены соответственно с входным и выходным выводаии, Пря мой и инверсный выходы з адающего генератора 9 соединены с управляющими входами соо тветственно третьего 5 и 5 четвертого 6 ключевых элементов, гальваническими раз вя занный с его прямым выходом, а выход управления, гальванически развязанный с его прямым выходом, подключен к входам син 20 хронизации первого 10 и второго ll управляемых фаза сдви гающих узлов, соединенных входами управления с клеммой для подключения узлов, соединенных входами управления с клеммой для 25 подключения источника управляющего напряжения, Прямые выходы узлов 1 0 и

11 подключены к управляющим входам соответственно первого 3 и пятого

7 ключевых элементов, а их инверс- 30 ные выходы - к управляющим входам соответственно второго 4 и шестого

8 ключ е в ых эл ем ен то в

При этом прямые и инверсные выхо ды задающего генератора 9 и управляемых фазосдвигаюших узлов 10 и 11 выполнены гальванически развязанными (например, с помощью оп тронов), а отношение витков в части обмотки от отвода до средней точки к общему чис- 40 лу витков в обмотке выбрано одинаковым в каждом из трансформаторов 1 и

Регулятор работает следующим образ ом. 45

Кпючевые элементы 3-8 регулятора переключаются с частотой задающего генератора 9, которая много больше частоты сети, Длительность их откры того состояния равна попупериоду колебаний задающего генератора. 9. При этом трансформатор 1 и ключевые эле менты 3 и 4 и трансформатор 2 и клю". чевые элементы 7 и 8 образуют два преобразователя напряжения, поэтому напряжение на обмотках трансформаторов и 2 представляют собой импуль сы, со скважно стью 2, огибающая которых имеет форму синусоиды с частатой сети, Напряжение на выходе регулятора равно сумме входного напряжения, напряжения на части обмотки первого трансформатора 1 от средней точки до отвода и напряжения на части обмотки трансформатора 2 от отвода до средней точки для тех обмоток отводы которых соединены между собой через открытый ключевой элемент либо 5, либо 6 °

При несовпадении полярности импульсов напряжения на указ анных частях обмоток трансформатора 1 и 2 суммарное напряжение на частях этих обмоток равно нулю (так как отношение витков части обмотки от средней точки до отвода к общему числу витков в обмотке выбрано одинаково в каждом трансформаторе), выходное напряжение регулятора равно входному.

При совпадении же полярности импульсов суммарное напряжение на частях этих обмоток либо совпадает по полярности с водным, либо противоположно ему.

Поэтому выходное напряжение регулятора представляет собой сумму входного напряжения и суммарного импульсного напряжения, снимаемого с частей обмоток трансформаторов 1 и 2, низкочастотная составляющая которого представляет собой синусоиду с частотой сети, амплитуда которой зависит от скважности импульсов суммарного напряжения, снимаемого с частей обмоток трансформаторов 1 и 2 (и определяемая сдвигом фаз напряжений на этих обмотках), а фаза либо совпадает, либо противоположна фазе входного напряжения, Если фазы этих напряжений совпадают, то выходное на пряжение больше входного, если они противоположны, то выходное напряжение меньше входного напряжения„

Следовательно, напряжение на выходе регулятора зависит от скважнос» ти и полярности импульсов суммарного напряжения, снимаемого с частей об» моток трансформаторов 1 и 2, которые определяются сдвигом фаз между им» пульсами напряжения на выходах задающего генератора 9 и фаза сдвигаю щих узлов 10 и 11, которые управляют переключением ключевых элементов по парно 5и 6, Зи 4, 7и 8, Так, например, при одновременном попеременном переключении ключевых элементов 3, 5, 7, и 4, б, 8 выход!

64244 ное напряжение максимальна, при одновременном переключении к??ючевых элементов 3, 6, 7, и 4, 5, 8 выходное напряжение минимально а при о ?но5 временном переключении ключ? вых элементов 3, 8 и 4, 7 выходное напряжение равно входнол?у, независил.а от фя" зы переключения ключевых элелгентов

5 и 6а

Н апряже ние на выходе ре гуля то р = устанавливается в зависимости ат у?? равляющего напряжения от подк-?юч ения источника управл яющего напряжения, изменением сдвига фаз импу.?ьсо в ня выходах управляемых фазосдвигающих узлов 10 и 1 по отношению к фазе з адающе го ге нер атора 9, Нри этом импульсы на выходе физосдвигающего узла 10 отстают по фазе от импульсов з адающего генератора 9, а импульсы на выходе фазосдвигяющего узла 11 их опережают. Наиболее оптимальным является случай, когда выходные импульсь. фязссдвигяющих узлов

10 и 11 соответственно отстают и опережают по фазе выходные импульсы генератора 9 на одинаковую величину.

Причем, при ьходном í".ïðÿæå.íè:è,вь.ше выходного импульсы ня выходе фаза-= 30 сдвигающего узла 10 отстают по фазе ат импульсов на выходе фязосдвигяющего узла 11 более, чем 1/7 периода колебаний задающего генератора 9.

При входном напряжении ниже выходного импульсы на выходе фазосдвиганщего узла отстают по фазе от HMI?yJ?I, сов фазосдвигающего узла 11 менее, чем на 1/2 периода задаюшего генератора 9, 40

Таким образом, меняя управляющее напряжение источника управляющего напряжения и устаиавливая вг=?едствие этого требуемый сдвиг фаз между переключением ключевьпс элементов попарно и 4, 5 и 6, ? и 8, осуществляется установка требуемого напряжения.

На фиг 2 представлены временные диаграммы напряжений регулятора, где

U, U U - напряжения на прямых вы- 50 ходах соответственна з адающего генератора 9, фазосдвигающих узлов 10 и

11; U — суммарное напряжение, снимаемое с частей обмоток трансформато-, ра 1 и 2, для тех обмоток, отводы ко- 55 тарых соединены между собой через открытый ключевой элемент либо 5, либо

6; U — входное напряжение регулятора; Ug — выходное напряжение регуля9 6 торя; t — время, Причем при положитез? ьных ?. 1, U 2 и П ключевь?е элементы 3, 7, 5, ??а которые эти ня??ряжения подаются, открыты, а прп отрицятельнь?х закрыты„Ерол?е того при t ) 1 вь?хоцнае напряжение -?we входного, а при t .с t выше

8 схеме предлагаемого; егуляторя мак симяльHo B0зможное выходное ??япря"(1+k i ) жение р"-вно Uвь? к

1 k<)

U — входное напряжение,: k и 1с отношение витков до отвода Ic начала обмотки к общему числу витког. 1? обмотке соо гветственна первого 1 и второ го ? трянсфорл?яторав. 1?р!I прибл? же??ии Е к ел 1? нице и пряже?п?е мо-" жет неограниченно возраста гь. h!í?м;выло возможное ыходнае напряжение р;-:çíî = = U! „(1 — k ) (! — k ) „ I.pu прибл?ыении з начений k или k к е.! i!

2 лице величина вь;ходнога напряж.-.ния стрелз.?тс?1 к нулю, Т;?ы?м образом диапазон регулировян??я в предлагаемом регуляторе прякт?т чески неограничен

Ф о р и у л я и з о б р е т е н и я

Им?ульсныи регулятор переме ?ного н;???ряжеш?я, содержащий 1?ервый трап= форма гор с двумя одинаковым.? обмотKH? GI каждая из которых выло ? не на с от водам, первые раз паи мен ные вь?воды подключены к обвей ?ш?не соотве:."ственно через первый и второй ключевые элементы, а вторые разноименные вь.— воды обмоток соедине?ьы с входнь?м I!водам, второй трансформатор с двумя одинаковыми обмотками, имеющими атво" дь?, которые соединены с первыли вы водал?и соответственна третьего и четвертого ключевых элементов, а первые раз ноименные выводы обмоток подключе ны к общей шине соответственна через пятый и шестой к??ючевые элементы, задающий генератор, прямой и инверсный выходы которого соединены с уп равляющими входами саответ ственно третьего и четвертого ключевых элементов, первый и второй фазосдвигаюшие узлы, входы синхраниз ации которых подключены к выходу управления задающего генератора, гальваническн раз вяз анного с era прямым выходом, входы управления - к выводу для подключения источника управляющего напряжения, прямые выходы - к управ1642449 ляющим входам соответственно первого и пятого ключевых элементов, а инверсные выходы - к управляющим входам соответственно второго и шестого ключевых элементов, о т л и ч а. юшийся тем, что, с целью рас пирения диапазона регулирования выходного напряжения, отводы на обмотках первого трансформатора подключены к вторым выводам соответственно тре5 тьего и четвертого ключевых элементов, а вторые разноименные выводы обмоток второго трансформатора соединены с выходным выводом,