Регулируемый ферромагнитный преобразователь переменного напряжения в переменное Советский патент 1991 года по МПК H03F9/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании устройств регулирования и стабилизации тока и напряжения на базе ферромагнитных под- магничиваемых устройств

Целью изобретения является улучшение динамических показателей путем расширения частотного диапазона при сохранении плавности регулирования.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит дроссель 1 насыщения, выполненный на двух сердечниках 2 и 3, с четырьмя одинаковыми совмещенными рабочими и управляющими обмотками 4-7, образующими мостовую схему. К первой диагонали мостовой схемы через последовательно соединенные датчик 8 перехода через нуль тока нагрузки и выводы 9 и 10 для подключения нагрузки, подсоединен источник 11 питания переменного тока. К второй диагонали мостовой схемы, шунтированной диодом 12, подсоединены последовательно включенные управляемый ключ 13 и регулируемый источник 14 постоянного напряжения подмагничивания. Первый выход блока 15 управления по методу широтно-импульсного регулирования соединен со входом управления управляемого ключа 13 а второй выход - со входом управления регулируемого источника 14 постоянного напряжения подмагничивания, выход которого подключен к входу интегратора 16 Выход интегратора 16 соединен с вторым входом управления блока 15 управления по методу широтно-имОV|

ON О О ON

пульсного регулирования, первый вход которого соединен с датчиком перехода через нуль тока нагрузки 8.

На временных (фиг.2) диаграммах представлены: 17 - напряжение источника 11 питания переменного тока и ток в датчике 8 перехода через нуль тока нагрузки; 18 - ток подмагничивания Id (при напряжении подмагничивания Un 0); 19 - импульсы напряжения подмагничивания Ущи тока 1У (заштрихован), потребляемого от регулируемого источника 14 постоянного напряжения подмагничивания; 20 - ток 1Д, проходящий через диод 12 во время разомкнутого состояния управляемого ключа 15; 21 - импульсы напряжения подмагничивания Uni и тока 1У (заштрихован), потребляемого от регулируемого источника 14 постоянного напряжения подмагничивания при выходе из зоны минимума тока подмагничивания; 22 - ток д, проходящий через диод 11 во время разомкнутого состояния управляемого ключа 15 при выходе из зоны минимума тока подмагничивания; 23-импульсы напряжения подмагничивания иП2 и ток iy (заштрихован), потребляемый от регулируемого источника 14 постоянного напряжения подмагничивания; 24 - ток 1Д, проходящий через диод 11 во время разомкнутого состояния управляемого ключа 15.

Устройство работает следующим образом.

При начале регулирования, по сигналу с датчика 8 перехода через нуль тока нагрузки (фиг.2, диаграмма 17), в момент времени to-tz, соответствующий зоне минимума тока намагничивания Id (фиг.2,диаграмма 18) блок 15 управления по методу широт- но-импульсного регулирования замыкает управляемый ключ 13, подключая к обмоткам 4-7 дросселя 1 насыщения регулируемый источник 14 постоянного напряжения подмагничивания, амплитуда выходного напряжения которого регулируется дискретно по сигналу с второго выхода блока 15 управления по методу широтно-им- пульсного регулирования. В пределах зоны, соответствующей длительности зоны минимума тока подмагничивания (фиг.2, диаграмма 18), изменяя длительность замыкания управляемого ключа 13, можно изменять среднее значение тока подмагничивания ldcp (фиг.2, диаграммы 22 и 24) и плавно регулировать ток нагрузки 1Н. Амплитуда напряжения регулируемого источника 14 постоянного напряжения подмагничивания в пределах зоны минимума тока подмэгничивания остается по0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

стоянной и равной Uni (фиг.2, диаграмма 19). При этом через управляемый ключ 13 протекает импульс тока iy, амплитуда которого равна величине тока подмагничивания в этом промежутке времени (фиг,2, диаграмма 19, заштрихованный участок). При разомкнутом управляемом ключе 13 ток подмагничивания Id замыкается через диод 12, разгружая регулируемый источник 14 постоянного напряжения подмагничивания (фиг.2, диаграмма 20). При длительности замкнутого состояния управляемого ключа 13, равной длительности зоны минимума тока подмагничивания по сигналу с блока 15 управления по методу широтно-импульсного регулирования амплитуда напряжения подмагничивания увеличивается до значения Una (фиг.2, диаграмма 23). Выходное напряжение регулятора источника 14 постоянного напряжения подмагничивания воздействует на интегратор 16, который уменьшает длительность замкнутого состояния управляемого ключа 13, сохраняя вольтсекундную площадь под- магничивающего сигнала, подаваемую на обмотки 4-7 дросселя 1 насыщения. Это обеспечивает плавность регулирования выходных параметров управляемого ферромагнитного устройства в моменты переключения уровня напряжения регулируемого источника 14 постоянного напряжения подмагничивания. Процессы, протекающие далее, аналогичны рассмотренным.

Количество дискрет амплитуды напряжения регулируемого источника 14 постоянного напряжения подмагничивания определяется частотой напряжения источника 11 питания переменного тока и плавностью регулирования выходных параметров.

Пусть вольтсекундные площадки tuzUni tuiUn2 подаваемые на обмотки 4- 7 дросселя 1 насыщения обеспечивают максимально необходимые выходные параметры устройства. При частоте источника 11 питания переменного тока 5 кГц и выше, длительность зоны минимума тока подмагничивания становится столь узкой (единицы микросекунд), что регулируемый по длительности импульс напряжения подмагничивания быстро выходит из зоны минимума (фиг.2, диаграмма 21). При этом значительно увеличивается средний ток (фиг.2, диаграмма 21), потребляемый от регулятора напряжения подмагничивания, и, как следствие, существенно уменьшается коэффициент передачи по мощности и добротность системы, понижается общий

код КПД управляемого ферромагнитного устройства. Чтобы сохранить высокие технические характеристики устройства при частотах 5 кГц и выше, необходимо ограничить длительность импульса напряжения подмагничивания в пределах зоны минимума тока подмагничивания, при этом нужно увеличить величину напряжения источника подмагничивающего сигнала

где Id - среднее значение тока подмагничивания;

Un - выходное напряжение дискретного регулятора напряжения подмагничивания;

Rwd - активное сопротивление управляющих обмоток;

у tu/T - относительная длительность управляющего импульса;

tu - длительность управляющего импульса;

Т - период повторения управляющих импульсов.

Формула изобретения Регулируемый ферромагнитный преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий дроссель насыщения, выполненный на двух сердечниках

0

5

0

5

0

с совмещенными рабочими и управляющими обмотками, образующими мостовую схему, к первой диагонали которой через последовательно соединенные датчик перехода через нуль тока нагрузки и выводы для подключения нагрузки подсоединен источник питания переменного тока, к второй диагонали мостовой схемы, шунтированной диодом, подсоединены последовательно включенные управляемый ключ и источник постоянного напряжения подмагничивания, блок управления по методу широтно- импульсного регулирования, первый выход которого соединен с входом управления управляемого ключа, а его первый вход соединен с датчиком перехода через нуль тока нагрузки, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических показателей путем расширения частотного диапазона при сохранении плавности регулирования, введен интегратор, источник постоянного напряжения подмагничивания выполнен регулируемым, причем его вход управления соединен с вторым выходом блока управления по методу широтно-им- пульсного регулирования, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а вход интегратора соединен с выходными выводами регулируемого источника постоянного напряжения подмагничивания.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения улучшение динамических показателей путем расширения частотного диапазона при при сохранении плавности регулирования В устройстве применен комбинированный метод амплитудно-инертно-импульсного регулирования тока нагрузки, включенной последовательно с дросселем насыщения, управляемым подмагничиванием Блок управления по методу широтно-импульсного регулирования управляет управляемым ключом, изменяя среднее значение тока подмагничивания, и амплитудой напряжения подмагничивания регулируемого источника постоянного напряжения подмагничивания. За счет введения дискретного регулирования амплитуды напряжения подмагничивания длительность импульса напряжения подмагничивания ограничивается в пределах зоны минимума, за счет чего достигается поставленная цель 2 ил « Ј

01/8.1

Риг. 2