Устройство для регулирования выпрямленого напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/46 H02P13/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫПРЯМЛЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности преобразовательной технике и может быть использовано в системах питания электрофизических установок, например протонных синхротронов, цепь нагрузки которых находится под высоким потенциалом, относительно земли.

Известны устройства для регулирования вьшрямленного напряжения, содержащие силовые преобразователи на управляемых вентилях 1 и 2.

Недостатком зтих устройств, является высокий уровень пульсаций выходного напряжения при заданном быстродействии.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для регулирования выпрямленного напряжения, содержащее силовой преобразователь со сглаживающим фильтром в цепи нагрузки, находящийся под высоким потенциалом относительно земли, и модель этого преобразователя, содержащую датчик напряжения, входы которых соединены между собой и через исполнительный орган

пофазно соединены со входными выводами устройства, а выход датчика напряжения подключен ко входу обратной связи органа сравнения напряжения, выход которого через низкочастотный фильтр соединен со входом блока управления исполнительным органом 3).

Недостатком известного устройства является невысокий коэффициент подавления пульсаций выпрямленного напряжения, что снижает быстродействие и устойчивость работы устройства.

Целью изобретения является повышение быстродействия и устойчивости работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования выпрямленного напряжения, содержащее основной силовой преобразователь с сглаживаюидам фильтром в цепи нагрузки, находящийся под высоким потенциалом относительно земли, и модель этого преобразователя, содержащую датчик напряжения, входы которых соединены между собой и через исполнительный орган пофазио соединены со входными выводами устройства. а выход датчика напряжения подключен ко входу обратной связи органа сравнения напря жения, выход которого через низкочастотный фильтр соединен со входом блока управления исполнительным органом, введена дополнитель ная высокочастотная цепь обратной связи, вкл ченная между выходами исполнительного орга на и органа сравнения напряжения.. При этом высокочастотная цепь обратной связи выполнена в виде высокочастотного трансформатора, вторичные обмотки которого через соответствующие неуправляемые выпрямители включены пофазно между выходами исполнительного органа и входами силового преобразователя, а его первичная обмотка соединена с выходом усилителя мощности, вход которого через высокочастотный фильтр подключен к выходу органа сравнения иапряже ния. На чертеже приведена блок-схема устройст на для регулирования выпрямленного напряжения. Устройство содержит основной силовой преобразователь 1, силовой исполнительный орган 2, модель преобразователя 3, датчики тока 4 и напряжения 5, задатчик 6 управляющего напряжения, орган сравнения тока и напряжения 7 и 8 соответственно, низкочастотный фильтр 9, блок 10 управления силовым исполнительным органом (СИФИ), высокочастотную цепь 11 обратной связи, выходы 12- 14 силового исполнительного органа 2 и вход 15-17 основного преобразователя I. При этом основной силовой преобразователь 1 выполнен в виде последовательного соединенных силовых трансформаторов 18, выпрямителя 19, фильтра 20 и нагруз1си 21, а модель основного преобразователя в виде вспомогательного трансформатора 22, выпрямителя 23, фильтра 24 и эквивалента нагрузки 25. Высокочастотная цепь 11 обратной связи состоит из высокочастотного трансформатора 26, вторичные обмотки 27 которого через соответствующие неуправляемые выпрямители 28 включены пофазно между выходами 12-14 силового исполнительного органа 2 и входами 15-17 основного преобразователя 1, а его первичная обмотка 29 соединена с выходом усилителя 30 мощности, вход которого через высокочастотный фильтр 31 подключен к выходу органа 8 сравнения по напряжению. Контур регулирования напряжения на входе основного преобразователя 1 включает модель 3 основного преобразователя, датчик 5 напряжения на эквиваленте нагрузки, орган 8 сравнения напряжения, низкочастотный фильтр 9, блок 10 управления (СИФИ), исполнительный орган 2, высокочастотную цепь 11 обратной связи и задатчик 6 управляющего напряжения. При этом основной силовой преобразователь 1 охвачен обратной связью по току через датчик 4 тока и орган 7 сравнения по току, выход которого соединен с другим входом органа 8 сравнения контура регулирования напряжения. Наличие модели основного преобразователя 3, параметры которой подбираются близкими к параметрам основного преобразователя 1 и его нагрузки 21, вызвано необходимостьюразвязки цепей управления от силовой цепи нагрузки, находящейся под высоким потенциалом относительно земли. Принцип работы устройства заключается в следующем. Устройство работает как двухконтурная система автоматического регулирования, с той лишь разницей, что во внутреннем контуре регулирования напряжения на входе основного преобразователя 1 обратной связью по напряжению охвачена не цепь нагрузки 21, находящаяся под высоким потенциалом относительно земли, а цепь эквивалентной нагрузки 25. При этом образуется искусственный контур регулирования напряжения, что и позволяет обеспечить необходимое качество регулирования на входе основного преобразователя 1. Подавление пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется за счет того, что к фазным переменнь1м напряжениям, поступающим на входы 15, 16 и 17 основного преобразователя 1, добавляются ЭДС вторичных обмоток 27 высокочастотного трансформатора 26, включенных в силовую цепь через соответствующие неуправляемые выпрямители 28. При этом сигнал обратной связи на вход высокочастотной цепи 11 поступает с выхода органа 8 сравнения после фильтрации пульсаций выпрямленного напряжения фильтром 24 и дополнительной фильтрации с помощью высокочастотного фильтра 31 этой цепи обрат ной связи. Основная же низкочастотная составляющая сигнала обратной связи через низкочастотный фильтр 9 поступает на вход системы 10 импульсно-фазового управления, которая и управляет работой силового исполнительного органа 2, изменяющего величину фазного . напряжения на входе основного преобразователя 1 в зависимости от величины выходных сигналов датчика 5 напряжения и датчика 4 тока. Таким образом, введение высокочастотной цепи обратной связи в контур регулирования напряжения на входе основного преобразователя позволяет осуществить дополнигельнсе подавление пульсаций выпрямленного напряжения при той же величине постоянной времени нагрузки и заданном числе звеньев пассивного фнльтра 20 и, следовательно, обеспечить требуемое быстродействие и устойчивость работы устройства в целом. Формула изобретения 1. Устройство для регулирования выпрямленного напряжения, содержащее силовой преобразователь со сглаживаюыфм фильтром в цепи нагрузки, находящейся под высоким потенциалом относительно земли, и модель этого преобразователя, содержащую датчик напряжения, входы которых соединены между собой и через исполнительный орган пофазно соединены с входными выводами устройства, а выход датчика напряжения подключен к входу обратной связи органа сравнения напря жения, выход которого через низкочастотный фильтр соединен с входом блока управления исполнительным органом, отличающе еся тем, что, с целью повышения быстродействия и устойчивости, в него введена дополнительная высокочастотная цепь обратной связи, включенная между выходами исполнительного органа и органа сравнения напряжения. 2. Устройство по п. 1,отличающее с я тем, что высокочастотная цепь обратной связи выполнена в виде высокочастотного трансформатора, вторичные обмотки которюго через соответствующие неуправляемые выпрямители включены пофазно между выходами исполнительного органа и входами силового преобразователя; а его первичная обмотка соединена с выходом усилителя мощности, вход которого через высокочастотный фильтр подключен к выходу органа сравнения напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №448441, кл. G 05 1/44, 1974.. 2.Богрый В. С. Анализ мостовой схемы выпрямления трехфазного тока с управляемыми кремниевыми вентилями на первичной стороне трансформатора. Сб. Труды Мордовского научно-исследовательского института, вып. 11, Силовая полупроводниковая техника, ВНИИЭМ, М., 1964. 3..Гусев А. М. и др. Повышение качества регулирования магнитного поля протонных синхротронов для медленного вывода частиц. Сб. Труды lit Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, М., Наука, 1973.