Многофазный импульсный стабилизатор Советский патент 1983 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве полупроводниковых стабилизаторов импульсного действия, работающих при больших токах нагрузки Известен многофазный импульсный стабилизатор напряжения, в котором используется несколько силовых преобразовательных ячеек, работающих на общую нагрузку. Каждая силовая ячейка имеет свои силовые элементырегулирующий транзистор, дроссель фильтра и обратный диод. Коммутация регулирующих транзисторов в этой схеме производится со сдвигом по фазе, что обеспечивает улучшение основных характеристик стабилизатора: уменьшение величины пульсаций выходного напряжения, снижение объема и массы фильтра Щ . Недостатком этого стабилизатора является необходимость N каскадного задающего генератора (N - число силовых преобразовательных ячеек стабилизатора , Известен также многофазный импульсный стабилизатор напряжения, в котором параллельно основному регулятору введены ряд аналогичных регуляторов, соединенных между собой по цепям управления через фазосдвигающие устройства. Синхрони.зирующее пилообразное напряжение широтно-импульсного модулятора кажд последукщей силовой ячейки получает ся с помощью КС-цепочки, подключенн параллельно блокирующему диоду пред дущей силовой ячейки 2 . Недостатком данного технического решения является сложность фазосдви гаюцего устройства, в состав которо го входит (N-1) КС-цепочка и задающий генератор ведущей силовой преобразовательной ячейки. Наиболее близким к изобретению является многофазный импульсный стабилизатор напряжения, содержащий многофазный задающий генератор синхронизирующих пилообразных напря жений и силовую цепь, выполненную в виде N параллельно включенных силовых преобразовательных ячеек, каж дая из которых может быть выполнена по любой из известных схем импульсного преобразования электрической энергии и состоит из силовых коммутирующих элементов (регулирующий элемент, сглаживающий дроссель, бло кирующий диод), широтно-импульсного модулятора и схемы управления з . Недостатком известного технического решения является пониженная надежность и сложность вследствие того, что многофазный задакадий генератор выполнен из условия обеспечения сдвинутых по фазе N синхронизирующих пилообразных напряжений. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение. Поставленная цель достигается тем, что в.многофазном импульсном стабилизаторе напряжения, содержащем многофазный задающий генератор синхронизирующих пилообразных напряжений и силовую цепь, выполненную в виде N параллельно включенных к выходным выводам силовых преобразовательных ячеек,; каждая из которых состоит . из силовых коммутирующих элементов, последовательно соединенных широтно-импульсного модулятора и узла управленияf неинвертирующий вход широтно-импульсного модулятора i-й силовой-преобразовательной ячейки . и инвертирующий вход широтно-импульсного модулятора /;, N. -и силовой преобразовательной ячейки подключены через введенные развязывающие конденсаторы к i-му выходу многофазного задающего генератора синхронизирующих пилообразных напряжений (где i 1,2,...,N/2). На фиг. 1 приведена структурная схема многофазного импульсного стабилизатора, на фиг.. 2 - эпюрь напряжений. Стабилизатор содержит N силовых преобразовательных ячеек 1 (1, N/2, N(2+1),N), выходные цепи которых подключены к нагрузке 2, многофазный генератор 3 синхронизирующего пилообразного.напряжения, развязывакяцие конденсаторы 4.1-4.4. Каждая силовая преобразовательная ячейка содержит силовые коммутирующие элементы 5, широтно-импульсный модулятор 6, схему 7 управления. Эпюры напряжений показаны на: неинвертирукяде.м входе ииротно-импульсного модулятора i-й преобразовательной ячейки (фиг. 2а}; инвертирукя-цем входе широтно-импульсного модулятора (, преобразовательной ячейки (фиг. 2б); выходе широтно-импульсного модулятора i-й преобразовательной ячейки (фиг.2в) , выходе широтно-импульсного модулятора (Ч преобразовательной; ячейки (фиг. 2г) . Выходные цепи силовых преобразовательных ячеек 1 в зависимости от суммирования тока или напряжения подключаются к нагрузке 2 параллельно или последовательно. Нагрузка 2 имеет обратную связь с каждой преобразовательной ячейкой 1 (подключена к узлам 7 управления). Узел 7 управления каждой преобразовательной ячейки i подключен выхода:.ш к входам широтно-импульсного модулятора 6, выход которого подключен к входной цепи силовых

Коммутирующих элементов 5. Неинвертиругадий вход широтно-импульсного модулятора 1-й, 2-й,... , М. силовой преобразовательной ячейки 1 и инвертирующий вход широтно-импульсного модулятора fJ. Л {Ё.42).

силовой преобразовательной ячейки 1 подключены через развязывающие конденсаторы 4 соответственно к 1-м 2-му,..., N/2-му выходу многофазного задающего генератора 3 синхронизирующего пилообразного напряжения. Взаимосвязи силовцх коммутирующих элементов 5 /регулирующего элемента, силового дросселя, блокирующего диода) определяются схемо техническим исполнением силовых преобразовательных ячеек 1 в зависимости от предъявляемых нагруз;кой 2 Технических требований.

Многофазный импульсный стабилизатор работает следующим образом.

Многофазный задающий генератор 3 обеспечивает на каждом .1 выходе синхронизирующее пилообразное напряжение симметричной формы (фиг. 2aS).. При этом синхронизируквдее пилообразное напряжение каждого последующего (i+l)-ro выхода относительно предьщущего 1-го выхода многофазного генератора 3 имеет сдвиг во времени на величину, равную Л . Как показано на фиг.1

N

синхронизирующее пилообразное напряжение с каждого из N/2 выходов многофазного задающего генератора 3 используется для синхронизации двух преобразовательных ячеек 1. Это достигается одновременным воздействием синхронизирующего напряжения на неинвертирующий и инвертирующий входы широтно-импульсного модулятора 6 соответственно i-й силовой преобразовательной ячейки В квазиустановившемся режиме необходимые параметры напряжения на нагрузке определяются коэффициентами заполнения импульсов каждой из преобразовательных ячеек 1. При питаНИИ идентичных преобразовательных

ячеек от одного первичного источника питания равномерное распределение тока нагрузки 2 между npeoeFa-. зовательными ячейками 1 достигается при равных коэффициентах заполнения импульсов в силовых ячейках 1. Это обеспечивается узлс1ми 7 управления. Предположим, что временные диaгpaм вл соответствуют электрическим процессам в первой (i 1,

;фиг. 2аЬ) и в () -й,(фиг.2Б2) преобразовательных ячейках. Причем появление высокого уровня на выходе широтно-импульсного модулятора 5 (фиг. 2Ь) первой силовой ячейки 1

соответствует интервал времениt l -Ь , tg - t , - t,,...

(фиг. 2 a) при превышении пилообразного напряжения неинвертирующего входа над совпадающим с осью времени t напряжением инвертирующего входа. Соответственно, появление высокогО уровня на выходе . широтноимпульсного модулятора 5 (фиг.-г) fJL.H -и силовой ячейки соответствует интервалам времени t - t ,

.t/l - ty в - tg ,. , . (фиг. 25) при превывлении . напряжения неинвертирующего входа, совпс1дающего с осью времени t (фиг. 2S), над пилообразным напряжением инвертирующего входа. Воздействие пилообразного напряжения симметричной формы на входы широтно-импульсных модуляторов первой и /Jt . ) силовых преобразовательных ячеек 1 обеспечивает сдвиг их электрических процессов на время, равное 31 . Аналогичные процессы

2/ N

происходят во второй и (5-+2) -и,

третьей и (-| J) -и.. ., - и М -и силовых ячейках под воздействием равномерно сдвинутых на величину во времени синхронизирующих пилообразных напряжений, поступающих с .второго, третьего,. . ., , -N выхода

многофазного задающего генератора 3

соответственно.

Таким образом, многофазный задаю;щий генератор существенно упрощается, с одновременным повышением на.дежности всего устройства.

МНОГОФАЗНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР напряжения, содержащий многофазный задающий генератор синхронизирующих пилообразных напряжений и силовую цепь, выполненную в виден параллельно включенных к выходным выводам силовых преобразовательных ячеек, каждая из которых состоит из силовых коммутирующих элементов, последовательно соединенных широтноимпульсного модулятора и узла управления отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения,не инвертирующий вход широтно-импульсного модулятора i-й силовой преобразовательной ячейки и инвертирующий вход широтЯо-импульссного модулятора -и силовой преобразовательной ячейки подключены через введенные развязывающие е конденсаторы к i-мувыходу многофаз- S ного задающего генератора синхронизи(Л рующих пилообразных напряжений (где с i If2,..., N), ел 05 сл 05