Регулятор постоянного напряжения Советский патент 1978 года по МПК H02M3/335 H02P13/18 

(54) РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания для регулирования постоянного напряжения в диапазоне выходного напряжения, меньшего, чем входное до выходного напряжения, большего, чем входное. Известны вольтореверсивиые схемы регуляторов, осуществляющие подобное регулирование, состояп1ие из двух промежуточных двухтактовых преобразователей и сглаживающего фильтра. Один преобразователь включен последовательно между входным и выходным выводом регулятора и выполиен на транзистоpax |1 или тиристорах 2, а другой преобразователь включен параллельно входным выводам регулятора. Указанный регулятор напряжения имеет повышенную массу сглаживающего фильтра. Это объясняется тем, что выходное напряжение преобразователя (напряжение на входе фильтра) имеет повышенные пульсации. Целью изобретения является уменьшение массы регулятора напряжения. Цель достигается тем, что известный вольтореверснвный регулятор напряжения снабжен релейным пороговым элементом, имеющим прямые и инверсные выходы и двумя логическими элементами И-ИЛИ, обеспечивающими двухзонное регулирование выходного напряжения с плавным или ступенчатым переходом от режима вольтовычитания к режиму вольтодобавки и наоборот. При этом первый из логических элементов подключен к цепи управления второго преобразователя, второй к цепи управления пер вого преобразователя, причем к одному из входов логического элемента подключен прямой выход порогового элемента и выход фазосдвигающего блока, к другому входу первого логического элемента подключен инверсный выход порогового элемента и выход задающего генератора непосредственно или через элемент задержки, а к одному из входов второго логического элемента подключен прямой выход порогового элемента и выход задающего генератора к другому входу вторМо логического элемента подключен инверсный выход порогового элемента и выход фазосдвиглющего блока. Вход порогового устройства подключен к выходу измерительного органа напряжения. На чертеже изображена предлагаемая схема регулятора напряжения. Регулятор постоянного напряжения содержит промежуточные преоЛразователи 1 и 2.

Промежуточный преобразователь 1 выполнен, например на тиристорах, включенных в цепь первичного источника последовательно с нагрузкой и обмотками трансформатора 3, промежуточного преобразователя 2, подключенного к входным выводам регулятора. Промежуточ-. ные преобразователи 1 и 2 управляются от блоков управления 4 и 5 соответственно. Для сглаживания выходного напряжения регулятора предусмотрен фильтр, содержащий дроссель 6 и конденсатор 7. К выходным зажимам фильтра подключен измерительный орган напряжения 8. Выход измерительного органа 8 подключен к .входу фазрсдвигающего блока 9, синхронизированного от задающего генератора 10..Преобразователь снабжен релейным пороговым элементом 11, имеющим прямые и инверсные выходы, логическими элементами 12 и 13 и элементом задерл ки 14. Логический элемент 12 подключен к блоку 4, а логический элемент 13 - к блоку б. К одному из входов логического элемента 13 подключен прямой выход порогового элемента П и выход фазосдвигающего- блока 9, к другому из входов логического элемента 13 подключены инверсный выход порогового устройства 11 и задаю.щий генератор 10 через элемент задерл ки 14. К одному из входов логического элемента, 12 подключены прямой выход порогового элемента 11 и выход генератора 10, к другому входу логического элемента 12 подключены инверсный выход порогового элемента П И выход фазосдвигающего блока 9. Вход порогового элемента П подключен к выходу измерительного органа напряжения 8. Пороговый элемент должен обеспечивать режим вольтодобавни при Uf, и««у и режим вольтовычитания . при и«, , .

Пороговый элемент И должен иметь раздельную регулировку порогов срабатывания .и отпускания.

Для того, чтобы произошел переход регулятора из режима вольтовычитания в режим вольтодобавки необход1Гмо, чтобы в режиме вольтовычитания напряжение на выходе регулятора достигло своего верхнего предельного значения, что соответствует верхнему предельному значению угла )гправления фазрсдвигающего блока 9.

После достижения верхнего предельного уг. ла управления, на выходе измерительного органа 8 начинает увеличиваться сигнал рассогласовай(ш {разность между входным и заданным напрйжением). Если величина сигнала рассогласования достигает уровня срабатывания порогового элемента, то прроговый элемент II срабатывает и переводит логические элементы 12 и 13 в режим вольтодобавки. . При этом сигнал рассогласования начинает уменьшаться, а угол управления под действием отрицательной обратной связи начинает приближаться к заданному. Переход из режима йольтодобавки. в режим вольтовычитания пронс ходит после достижения фазосдвигающим блоком нижнего предела угла управления. При достижении величины рассогласования досTato4Horo для обратного переключений (отпускаиия) порогового элемента, пороговый элемент П переводит логические элементы 12 и 13 в режим вольтовычнтаяия.

Роль логических элементов 12 и 13 сводится к следующему. В режиме вольтодобавки прямые выходные сигналы порогового элемента 11 разрещают прохождение сигналов от фазосдвигающего блока 9 через логический элемент 12 к блоку- 5 преобразователя 2. а от генератора 10 через логический элемент 13 к блоку 4 преобразователя 1. Прохождение сигналов от элемента задержки 14 через логический элемент 13 к блоку 5 преобразователя 2 и от фазосдвигающего блока 9 через логический элемент 12 к блоку 4 преобразователя 1 в этом режиме запрещено, а в режиме вольтовычитания разрешается прохождение, этих сигналов и запрещается прохождение сигналов, описанных выще.

В режиме вольтовычитания из напряжения источника питания вычитается напряжение преобразователя I (преобразователь 1 при этом работает в режиме управляемого инвертора, преобразователь 2 в режиме выпрямителя). На выход регулятора поступает разность этих напряжений.

В режиме вольтодобавки напряжение ис5точника пнтаиия складывается с напряжением преобразователя 1 (преобразователь 1 при этом работает в режиме выпрямителя, преобразователь 2 в режиме управляемого инвертора). На выход регулятора поотупает сумма этих напряжений.

Амплитуда пульсаций выходного напряжения (пульсации, напряжения на входе фильтра) в предлагаемой схеме в два раза меньще, чем в известной вольтореверсивной схеме. Это объясняется тем, что в известной . схеме, в течение части полупериода происходит вычитание, а в течение остальной части полупериода - сложение напряжения источника питания с напряжением, преобразованным промежуточными преобразователями. Регулирование выходного напряжений происходит пу0тем изменения соотнощения интервалов вычитания и сложения. В новой схеме в течение полуперйода происходит или только лищь сложение, или же только вычитание нд пряжений источника питания и преобразованного. Регулирование выходного напряжения по новой

5 схеме происходит путем изменения соотношения яаузы и им тульса преобразованного напряжения.

Можно отметить следующие особенности предлагаемого регулятора напряжения. Переход из одного режима в другой происходит

O об.ычно при Ufa Я5 ил« . Перевод схемы ю режима вольтрдобавки 9 режим вольтовычитания «.наоборот может происходить не только при , , но и р других случаях, если погрешность регулирования превышает предель3но допустимую. Это обычно происходит в переходных режимах, например при включении регулятора. При этом обеспечивается форси ровка иерехрдного процесса.

Благодаря применению элемента задержки 14 обеспечивается искусственная коммута