Многофазный стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1979 года по МПК H02M7/04 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным преобразователям переменного напряжения в постоянное и может быть использовано в качестве источника питания электротехнических, радиотехнических и других устройств.

Известны многофазные стабилизированные преобразователи переменного напряжения в постоянное с регулируемым выНрямителем .|.

Наиболее близким к изобретению являет,ся многофазный стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий регулируемой выпрямитель и цепь обратной связи, включенную между выходом указанного выпрямителя и входом блока управления,, соединенного со входом регулируемого выпрямителя 2.

В изве.стных устройствах в качестве датчи„ка среднего значения выпрямленного напряжения использован активно-емкостный сглаживающий фильтр.

Фильтр является инерционным звеном, и его введение в цепь обратной связи существенно снижает быстродействие системы регулирования. Это приводит к уменьшению точности работы системы регулирования.

Регулирование выходного напряжения преобрззователя в большинстве существующих регуляторов связано с изменением формы выпрямленного напряжения и с изменением тока, потребляемого системой фазового управления при отработке соответствующего угла регулирования. Изменение тока, потребляе.мого системой управления, эквивалентно изменению сопротивления нагрузки.

Величина коэффициента фильтрации Кф фильтра определяется выражением

К mu) ,

где m- число фаз выпрямления;

О) - круговая частота напряжения сети;

RfHCcf- соответственно значения сопротивления и емкости RC-фильт-ра. .Нц - сопротивление нагрузки.

Из выражения (Ij видно, что значение коэффициента фильтрации Кср фильтра изменяется в широких пределах при изменеНИИ значения RM. Это приводит также к изменению коэффициента передачи фильтра, поскольку последний зависит от Кф, что снижает точность регулирования. При несимметрии углов регулирования выпрямителя, при несимметрии питающей сети в сигнале обратной связи появляется низкочастотная составляющая, не поддающаяся фильтрации, и точность еще более снижается. Целью изобретений является повыщение быстродействия, точности стабилизации ,и номехозащищенности многофазного стабилизированного преобразователя. Цель достигается тем, что в многофазном стабилизированном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем регулируемый выпрямитель и цепь обратной связи, включенную между выходом указанного выпрямителя ивходом бл1)Кауг рав31еНия,сС1ёдинеТ}ЯОго со входом регулируемого выпрямителя, цепь обратной связи выполнена в виде двух идентичных каналов, каждый канал состоит из ключа, ШёЖненного последовательно С интегриру 1бщйм -звено.,м, ёыход которого щунтирован вспомогательным ключом и соединен с запоминающим блоком, подключенным к блоку управления через общую для обоих каналов ячейку ИЛИ, причем управляющие входы указанных ключей подключены в -противофазе к двум первым выходам формирователя управляющего сигнала, к двум вто рьгм анадагйчНь1М Шходам Шторйго ч дифференцирующие цепи и ключевые усилители подключены управляющие входы вспомогательных ключей. Причем, формирователь управляющего сигнала выполнен в виде трансформатора, первичная обмоТка которого соединена с выводами для подключения к двум фазам питающей сети, а вторичные обмотки обра зуют указанные выходы формирователя. На фиг. 1 изображена функциональная схема преобразователя, регулируемого, на-пример на стороне переменного тока; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы при числе фаз. равном трем. Преобразователь содержит регулятор 1 переменного напряжения, вход которого подключен к трехфазной сети, а выход Соедйнен со входом неуправляемого выпрямителя 2 с нагрузкой 3 на вьгходе (носледняй может включать в себя и сглаживающий фильтр). Параллельно выходным зажимам выпрямителя 2 включена. цепь обратной связи, состоящая из каналов 4 и 5. Каждый канЁл содержит ключи 6, соединенные по° сЛедОвйтельНо со вводами интегрирующих звеньев 7. Выходы интегрирующих звеньев ЖШ НтирЬваНы вспомогательными ключами 8 и соединены со входами запоминающих блоков 9, выходы которых через общую при обоих каналах ячейку ИЛИ 10 подключены к блоку управления 11 с источником задающего напряжения. Выход блока управления 11 соединен с цепями управления регулятора 1. Управляющие входы ключей 6 подключены в противофазе к двум выходам трансформатора 12, образованным его вторичными обмотками 13 и 14. К двум другим его выходам, образованным обмотками 15 и 16, через ключе ьте усилители 17 и дифференцирующие цепи 18 подсоединены управляющие входы вспомогательных ключей 8. Первичная обмотка 19 трансформатора 12 подключена к двум фазам питающей сети. На фиг. 1 20 - управляемый выпрямитель,21 - формирователь управляющего сигнала, Устройство работает следующим образом, Переменное напряжение трехфазной сети через регулятор 1 напряжения подается на вход неуправляемого выпрямителя 2 (кривые 22 - 24 на фиг. 2). Выпрямленное напряжение (кривая 25) прикладывается к нагрузке 3 и к ключам 6. Управляющие напряжения (кривые 26, 27) с обмоток 13 и 14 трансформатора 12 поступают в цепи управления ключей 6 каналов 4 и 5, соответственно замыкая их на время отрицательных полупериодов. При этом на входе интегрирующих звеньев .7 возникают напряжения (кривые 28, 29), пропорциональные выпрямленному напряжению (кривая 25). Они интегриру1отся мигегрирующими звеньями 7 в ИНтерва замкнутого состояния ключей 6 (кривые 28, 29), а достигнутые уровни напряжения поступают на вход запоминающих устройств 9, где фиксируются на время разомкнутого состояния ключей 6 и повторяются на их выходе. В то Же время управляющие напряжения с обмоток 15, 16 трансформатора 12 (кривые аналогичны диаграммам 26, 27) поступают на входы ключевых усилителей 17, на выходе которых формируются прямоугольные импульсы напряжения (кривые 32, 33). Эти импульсы дифференцирующими цепями 18 каналов 4 и 5 преобразуются в пары мгновенных разнополярных импульсов (кривые 34, 35). Импульсы положительной полярности замыкают вспомогательные ключи 8, щунтирующие одновременно выходы интегрирующих звеньев 7и входы заноминающих блоков 9. Напряжения, представленные кривыми 30, 31, практически мгновенно станут равными нулю, и интегрирующие звенья будут подготовлены к очередному интегрированию. Вследствие того, что управление одноименными ключами каналов 4 и 5 цепи обратной связи происходит в противофазе, все процессы, протекающие в элементах этих каналов, сдвинуты во времени один относительно другого на 180 эл. градусов. Напряжения (кривые 30 и 31) с выходов запоминающих блоков 9 каналов 4 и 5 подаются на вход ячейки ИЛИ 10, подключающей к системе управления то запоминающее устройство, выходное напряжение которого выше. Поскольку наибольший уровень напряжения на выходе запоминающих блоков 9 соответствует горизонтальным участкам в кривых 30, 31, то выходное напряжение ячейки ИЛИ 10 (крива-я 36) получается практически идеально сглаженным. Уровень этого напряжения определяется величиной напряжения (кривые 30, 31) на интервалах фиксации (горизонтальные участки этих кривых), а те, в свою очередь, равны интегралам от кривых 28, 29. При этом .гв - - /UzeW ddL Г (я-ьа)5Г ичм.- ( UirWdJi. («)Г где , Jfig - фиксированные уровни напряжений по кривым 28, 29 соответственноп 1, 2, 3,... - номер произвольного периода- текущее значение угла UaeCei), Uayfri) - функции, описывающие кривые 26, 27. Определенные интегралы (2) и (3) равны средним значениям подинтегральных функций Uzefd), U27(A), которые представляют собой напряжения, пропорциональные на соответствующих интервалах выходному напряжению вьЕПрямителя (кривая 25). Отсюда следует, что напряжение ПО кривой 36 пропорционально во всех режимах среднему значению выходного напряжения выпрямителя. Таким образом в предлагаемом многофазном стабилизированном преобразователе обеспечивается получение практически полностью сглаженного напряжения обратной связи, пропорционально среднему значению выпрямленного напряжения преобразователя независимо от его формы. Г1ри этом коэф фициент пульсаций выходного напряжения измерительного устройства и его коэффициент передачи остаются постоянными, независимо от формы выходного напряжения преобразователя и от тока, потребляемого его системой управления. Это существенно повышает точность регулирования и помехозащищенность системы. Одновременно повышается и ее быстродействие, поскольку измерительное устройство является безы измерительное устройство является безынерционным, и динамика его работы характериуется только полупериодным з паздыванием. Формула изобретения 1. Многофазный стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий регулируемый выпрямитель и цепь обратной связи, включенную между выходом указанного выпрямителя и входом блока управления, соединенного со входом регулируемого выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, точности стабилизации и помехозащищенности, цепь обратной связи выполнена в виде двух идентичных каналов, каждый канал сострит из ключа, соединенного последовательно с интегрирующим звеном, выход которого щунтирован вспомогательным ключом и соединен с запомин ющим блоком, подключенным к блоку управления через общую для обоих каналов ячей У ИЛИ, причем управляющие входы указанных ключей подключены в противофазе к двум первым выходам формирователя управляющего сигнала, к двум вторым аналогичным выходам которого через дифференцирующие цепи и ключевые усилители подключены управляющие входы вспомогательным ключей. 2. Преобразователь поп. 1, отличающийся тем, что формирователь управляющего сигнала выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого соединена с выводами для подключения к двум фазам питающей сети, а вторичные обмотки образуют указанные выходы формирователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Доменников В. И. и Казанский Л. М. Стабилизированные источники электропитания судовой радиоэлектронной аппаратуры. Л., «Судостроение, 1971, с. 229, . рис. 7.11. 2. Кова.пев Ф.. И. др. Судовые статические (полупроводниковые) преобразователи. Л., «Судостроение, 1966, с. 179-182, рис. 81.

21

661699

S CiJ CE r