Способ управления регулятором переменного напряжения с вольтодобавочным звеном высокой частоты Советский патент 1977 года по МПК H02M5/22 H02M5/275 

форматор 1, первичная Wi и вторичная Wz обмотки которого включены в диагонали мостов на ключах 2, 3, 4, 5 и 6, 7, 8, 9, называемые в дальнейшем модулятором и демодулятором соответственно, причем вторая диагональ моста-модулятора подключена к напряжению сети, а вторая диагональ моста - демодулятора включена последовательно с нагрузкой 10. Управление ключами модулятора осуществ.тяется также, KaiK и по известному способу, путем подачи на противоноложные его ключи, например 2, 5 и 3, 4, опорной последовательности импульсов 11 (фиг. 2), при этом напряжение сети 12 иреобразуетея в высокочастотное напряжение 13, двухполуперкодное выпрямление н регулирование которого осундествляет .мостовой демодулятор на ключах 6, 7, 8, 9. По предлагаемому способу управления формируют импульсы 14 с отстающим углом регулирования ар (фиг. 2) и подают на смежные ключи демодулятора, например на ключи 6, 7, формируют третью последовательность и.мпульсов 15 с опережающим углом регулирования |3р н подают их на другие смежные ключи (например, на ключи 8, 9). При таком управлении обеспечиваются все необходнмые режимы работы регулятора: максимальная вольтодобавка, регулирование вольтодобавки, неискаженная передача на нагрузку напряжепия сети, регулирование вольтодобавки, максимальная вольтоотбавка. Причем в отличие от известного еиособа процесс регулирования основан на то.м, что в течение каждого нолупериода напряжения высокой частоты чередуются режпмы передачи неискаженного напряжения сети с вольтодобавкой либо с вольтоотбавкой. Режим максимальной вольтодобавки достигается со:вмещеннем по фазе всех трех последовательностей управляющнх импульсов 11, 14, 15 (ар 0, ), из которых две последние обеспечнвают цикл замыкания ключей демодулятора 7, 8-6, 9, где рядом стоящие цифры обозначают одновременное замкнутое состояние этих ключей. При этом на нагрузке действует неискаженное нанряжение, равное сумме напряжения вторичной обмоткн вольтодобавочного трансформатора н напряжения сети. Сдвигом импульсов 14 и 15 на некоторый угол регулирования (ар, и |3р, на фиг. 2) достигается режим регулируемой вольтодобавки с циклом 5,8-8,7-7,9-9,6, при котором на выходе демодулятора формируется регулируемое напряжение вольтодобавки 16, которое, суммируясь с напряжением сети, прикладывается к нагрузке. Форма напряжения на нагрузке представлена на фиг. 2 кривой 17. Увеличением углов регулирования а-р, и Рр, до четверти периода напряжения высокой частоты получают режим неискаженной передачи на нагрузку напряження сети, так как импульсы 14 и 15 находятся в противофазе и обеспечивают цикл 6,8-7,9. Папряжение иа выходе демодулятора в этом режиме равно нулю и к нагрузке прикладывается нанрял е кие 18, равное напряжению сети 12, тем са.мым автоматически устраняется указанный основной недостаток известного способа. Дальнейший сдвиг импульсов 14, 15 на угол регулирования ар,, и Pp., , больш)1Й четверти периода нанряжения высокой частоты, определяет цикл замыкания коммутаторов демодулятора 8,6-6,9-9,7-7,8, при котором напряжение вторичной обмоткн вольтодобавочного трансфсрл1атора включается встречно с напряже.нием сети. На выходе демодулятора формируется нанряжение 19, а на нагрузке - напряжение 20. Так обеспечивается режпм регулируемой вольтоотбавки, предельным случаем которого будет режи.м максимальной вольтоотбавки при угле регулирования сср и Рр, равном полупериоду напряжения высокой частоты. Импульсы 14, 15 в этом режиме снова находятся в фазе друг с другом, но в противофазе с импульсами II, на нагрузке при этом формируется неискаженное синусоидальное наиряжепие, равное разности напряжепия вторичной обмотки трансформатора и наиряжеиия сети 12. Таким образом, управление регулятором переменного напряжения с вольтодобавочным звеном высокой частоты по предлагаемому способу позволяет исключить явление «паразитной циркуляции мощности и на этой основе иовысить к.п.д. Амплитуда пульсаций напряжения вольтодобавки и вольтоотбавки - (фиг. 2) уменьшается по сравнению с известным способом в два раза, что позволяет улучшить энергетические показатели (коэффициент мощности и коэффициент гармоник) и снизить вес регулятора за счет сиижения веса и габаритов входных и выходных фильтров, занимающих в таких регуляторах от 10 до 20% общего веса. Сравнительная количественная оценка повышения энергетических показателей иллюстрируется приведенными на фиг. 3 зависимостями коэффициента мощности (кривые /См, /СЧ,), коэффициента гармоник (кривые Кт и /CV) и к.п.д. (кривые т и т)) в функции нанряжения на нагрузке в относительных единицах при диапазоне регулирования ±20%. Кривые со штрихом относятся к известному способу управления. По фиг. 3 видио, что энергетические показатели регулятора при управлении им по предлагаемому способу и известному равны лишь в иредельных режимах, а в промежуточных при управлении но нредлагаемому способу резко повышаются, особенно при напряжении блиеком к номинальному нанряжению сети. В частности, коэффициент мощности повышается на 7-9%, а к.п.д. на 3-4%. Особенно важным является то обстоятельство, что коэффициент гармоник уменьшается с 44,5 до 9% (т. е. в 5 раз). Это позволяет заметно снизить массу и габариты фильтрующих устройств при аданном коэффициенте нелинейных искажений, что в совокупности с двукратным уменьшением амплитуды пульсаций вольтодобавочного напряжения приводит к снижению массы и габарИтсв фильтров в 2-4 раза. Следовательно, предлагаемый способ позволяет сократить вес и габариты фильтров, а в ряде случаев и вообще избавиться от тяжелых и громоздких входных и выходных фильтров и снизить массу регулятора на 5-20%.

Формула изобретения

Способ управления регулятором переменного напряжения с вольтодобавочным звеном высокой частоты, содержащим два моста - модулятор и демодулятор, выполненные на полиостью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, высокочастотный трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого включены в одну из диагоналей каждого из упомянутых мостов, причем другая диагональ моста-модулятора образует входные зажимы.

подключаемые к сети, а другая диагональ моста-демодулятора включена последовательно с цепью нагрузки, путем подачи на управляющие входы ключей моста-модулятора опорной последовательности пмпульсов высокой частоты и подачи на управляющие входы ключей моста-демодулятора регулируемых в сторону отставания и в сторону опережения относительно опорной последовательности импульсов двух других последовательностей, отличающийся тем, что, с целью улучщеиия техникоэнергетических показателей, упомянутую опережающую последовательность пмпульсов подают в противотакте на управляющие входы одной пары ключей моста-демодулятора, смежных относительно низкочастотных его , а отстающую - в противотакте на управляющие входы другой смежной пары ключей этого же моста.

..х;

ТI Т

л

/ -/k

t5Ъ