Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1988 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах регулирования с управляемыми тиристорными выпрямителями.

Целью изобретения является улучшение формы выходного напряжения путем повышения точности его стабилизации при возмущениях со стороны нагрузки.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит задатчик 1 на-15 и 11 удерживаются в состоянии запряжения, элемент 2 сравнения, регулятор 3, основной выпрямитель 4, сглаживающий LC-фильтр 5, нагрузку 6, датчик 7 напряжения, дополнительный вьтрямитель 8, задающий элемент 9, формирователи 10 и 11 импульсов,конденсаторную батарею 12, два встречно- параллельно включенные ключи 13 и 14.

Выход задатчика 1 напряжения подключен к первому входу элемента 2 сравнения. Выход элемента 2 сравнения через последовательно соединенные регулятор 3, основной выпрямитель 4, сглаживающий LC-фильтр 5 подключен к нагрузке 6 и входу датчика 7 напряжения. Выход датчика 7 напряжения подключен к второму входу элемента 2 сравнения. К выходу дополнительного вьшрямителя 8, шины питания которого подключены к общему с основным выпрямителем 4 источнику U с- питания, подключена конденсаторная батарея 12. Выходы задающего элемента 9 подключены к первым входам формирователей 10 и 11 импульсов. Вторые входы последних формирователей 10 и 11 импульсов объединены и подключены к выходы элемента 2 сравнения. Выход формирователя 10 импульсов подключен к управляющему входу однонаправленного ключа 13. Выход формирователя 11 импульсов подключен к управляющему входу однонаправленного ключа 14. Вход однонаправленного ключа 13 и выход одно направленного ключа 14 объединены и подключены к конденсаторной батарее 12. Выход однонаправленного ключа 1 3 и вход однонаправленного ключа 14 объединены и подключены к нагрузке 6.

Преобразователь работает следуюпщм образом.

35

прета формирования импульсов. Напря жение 18 конденсаторной батареи 12 поддерживается равным амплитудному значению выходного напряжения 19 до

20 полнительного выпрямителя 8. Малые отклонения выходного напряжения 20 от заданного значения, при которых выходной сигнал 15 элемента 2 сравнения остается меньшим выходных сиг

25 налов 16 и 17 задающего элемента 9, компенсируются изменением выходного напряжения основного вьшрямителя 4. Большой наброс нагрузки 6, произошедший в момент времени t и сопро30 вождающийся глубоким провалом в выходном напряжении 20, вызьшает значительное увеличение выходного сигнала 15 элемента 2 сравнения.Под действием выходного сигнала 15 элем та 2 сравнения происходит увеличение выходного напряжения основного выпрямителя 4. На временном интервале практически все приращение выходного напряжения основного выпрямителя 4 прикладьшается к дрос селю сглаживающего LC-фильтра 5 иззадержки нарастания тока в нем. Скорость уменьшения выходного напря жения 20 на интервале времени определяется постоянной времени раз ряда конденсатора сглаживающего LC-фильтра 5 на сопротивление нагрузки 6. В момент времени t2 выход ной сигнал 15 элемента 2 сравнения превьппает по величине положитель- - ный сигнал 16 задающего элемента 9, поступающий на первый вход формирователя 10 импульсов. В результате этого на выходе формирователя 10 им пульсов вырабатьшается импульс 21, который поступает на управляющий вх однонаправленного ключа 13. Открыва ясь, однонаправленный ключ 13 подключает дополнительный вьтрямитель8

40

45

55

На вход элемента 2 сравнения подаются выходные сигналы задатчика 1 напряжения и датчика 7 напряжения. Выходной сигнал элемента 2 сравнения, представляющий собой сигнал ошибки, через регулятор 3 воздействуя на вход основного выпрямителя 4,стабилизирует напряжение на нагрузке 6. В установившемся режиме выходной сигнал 15 (фиг.2) элемента 2 сравнения значительно меньше выходных сигналов 16 и 17 задающего элемента 9, В результате этого формирователи Ю

35

прета формирования импульсов. Напряжение 18 конденсаторной батареи 12 поддерживается равным амплитудному значению выходного напряжения 19 до20 полнительного выпрямителя 8. Малые отклонения выходного напряжения 20 от заданного значения, при которых выходной сигнал 15 элемента 2 сравнения остается меньшим выходных сиг25 налов 16 и 17 задающего элемента 9, компенсируются изменением выходного напряжения основного вьшрямителя 4. Большой наброс нагрузки 6, произошедший в момент времени t и сопро30 вождающийся глубоким провалом в выходном напряжении 20, вызьшает значительное увеличение выходного сигнала 15 элемента 2 сравнения.Под действием выходного сигнала 15 элемента 2 сравнения происходит увеличение выходного напряжения основного выпрямителя 4. На временном интервале практически все приращение выходного напряжения основного выпрямителя 4 прикладьшается к дрос селю сглаживающего LC-фильтра 5 изза задержки нарастания тока в нем. Скорость уменьшения выходного напряжения 20 на интервале времени . определяется постоянной времени разряда конденсатора сглаживающего LC-фильтра 5 на сопротивление нагрузки 6. В момент времени t2 выходной сигнал 15 элемента 2 сравнения превьппает по величине положитель- ный сигнал 16 задающего элемента 9, поступающий на первый вход формирователя 10 импульсов. В результате этого на выходе формирователя 10 импульсов вырабатьшается импульс 21, который поступает на управляющий вход однонаправленного ключа 13. Открываясь, однонаправленный ключ 13 подключает дополнительный вьтрямитель8

40

45

55

с заряженной конденсаторной батареей 12 к нагрузке 6.

На интервале времени t,-tj конденсаторная батарея 12, разряжаясь на нагрузку 6 совместно с конденсатором сглаживающего LC-фильтра 5, снижает скорость уменьшения выходного напряжения 20, что уменьшает в нем величину провала. Остаточная величина провала в выходном напряжении 20 зависит от емкости конденсаторной батареи 12. При соответствующем выборе емкости конденсаторной батареи 12 величина провала может быть достаточно малой. После момента времени to напряжение на нагрузке 6 определяется выходным напряжением 19 дополнительного выпрямителя 8, дополнительно сглажен

12. Часть энергии, запасенной в дросселе сглаживающего LC-фильтра 5, расходуется на подзаряд конденсаторной батареи 12, что уменьшает величину выброса в выходном напряжении 20. В момент времени t напряжение 18 на конденсаторной батарее 12 становится больше выходного напряжения 20, что вызывает закрывание второго однонаправленного ключа 14. Уменьшение выходного сигнала 15 элемента 2 сравнения вызьшает запирание второго формирователя 11 импульсов. Устройство возвращается в исходное состояние.

Формула изобретения

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах регулирования с управляемыми выпрямителями. Цель изобретения - улучшение формы выходного напряжения путем повьшеиня точности его стабилизации при возмущениях со стороны нагрузки. Преобразователь содержит основной 4 и дополнительный 8 выпрямители, подключенные к питающей сети, и сглаживающий LC-фильтр 5, включенный между выходом выпрямителя 4 и цепью нагрузки 6. Выход LC-фильтра 5 через датчик напряжения 7 и элемент сравнения 2 соединен с входом регулятора 3, выходом соединенного с выпрямителем 4. Вход элемента сравнения 2 соединен с выходом задатчика напряжения 1. Благодаря введению формирователей импульсов 10 и 11 , входы которых подключены к выходам задающего элемента 9 и элемента сравнения 2, а выходы к управляющим входам дополнительно введенных однонаправленных ключей 13 и 14 соответственно включенных параллельно, а также введению конденсаторной батареи 12, включенной на выходе выпрямителя 8 и соединенной через ключ 13 с входом датчика напряжения 7, компенсируется провал в выходном напряжении при набросе нагрузки за счет энергии, накопленной в конденсаторной батарее 12. При сбросе нагрузки часть энергии, накопленной в дросселе LC-фильтра 5, поглощается конденсаторной батареей, что уменьшает выброс в выходном напряжении. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л СП оо -1 ел

ного конденсаторной батареей 12 и падением напряжения от нарастающего тока через дроссель сглаживающего

4

LC-фильтра-5. В момент времени t по мере нарастания тока через дроссель сглаживающего LC-фильтра 5, выходное напряжение 20 становится больше напряжения дополнительного выпрямителя 8. В результате этого закрывается однонаправленный ключ 13. Выходной сигнал 15 элемента 2 сравнения становится меньшим выходного сигнала 16 задающего элемента 9, что вызывает запирание формирователя 10 импульсов. Устройство возвращается в исходное состояние.

Сброс нагрузки, произошедший в момент времени t, вызывает переходный процесс в сглаживающем LC-фшIЬT- ре 5, сопровождающийся выбросом в выходном напряжении 20. Скорость нарас- 40 входы формирователя имплуьсов подклютания выходного напряжения 20 на интервале времени tj-t, определяется постоянной времени сглаживающего LC-фильтра 5. Выходной сигнал 15 элемента 2 сравнения меняет знак и увеличивает угол управления основного выпрямителя 4. В момент времени t, когда выходной сигнал 15 элемента 2 сравнения превьш1ает по величине отрицательный сигнал 17 задающего элемента 9, запускается второй формирователь 11 импульсов. С его выхода импульс 22 подается на управляющий вход второго однонаправленного ключа 14, имеющего обратную проводимость по отношению к однонаправленному ключу 13. Открываясь, второй однонаправленный ключ 14 подключает к нагрузке 6 конденсаторную батарею

20

1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий последовательно включенные задат- чик напряжения, элемент сравнения, регулятор напряжения, основной вы- 25 прямитель, сглаживающий LC-фШIьтp, выход которого соединен с цепью нагрузки, а через датчик напряжения - с вторым входом элемента сравнения, а также дополнительный вьтря30

митель, подключенный к питающим шинам основного вьтрямителя, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения путем повьшения точности его 35 стабилизации при возмущениях со стороны нагрузки, дополнительно введены задающий элемент, формирователь импульсов, конденсаторная батарея и однонаправленньй ключ, причем

чены соответственно к выходам элемента сравнения и задающего элемента, а его выход - к управляющему входу однонаправленного ключа, включен- 45 ного между конденсаторной батареей, подключенной параллельно выходу дополнительного вьтрямителя, и цепью нагрузки.

S1A15375

встречно-параллельно к первому одно- второго формирователя импульсов под- направленному ключу, а второй вход ключей к выходу элемеЕ1та сравнения.

Фиъ.2