Регулятор напряжения с вольтодоба-ВОчНыМ зВЕНОМ ВыСОКОй чАСТОТы Советский патент 1981 года по МПК G05F1/10 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения регуляторов и стабилизаторов переменного или постоянного напряжения . Известны регуляторы, в которых изм нение величины напряже1В1я производит.ся с помощью промежуточного звена вы сокой частоты flj. Установка трансформатора в звене высокой частоты позволяет существенно уменьшить его габариты и вес, однако он должен рассчитываться на полную мощность нагрузки. Кроме того, форма выходного переменного напряжения э-тж схем несинусоидальная, искажения возр стают с увеличением глубины регулиро вания, что требует обязательного применения фильтров. Развитием этих схем является регулятор переменного напряжения,-где в зве не высокой частоты установлен вольтодобавочный трансформатор (ВДТ), рассчитанный -на мощность, пропорциональную диапазону регулирования. Регулятор состоит из моста-модулятора (инвертора) и моста-демодулятора, на полностью ynpaвляe e IX ключах с двухсторонней проводимостью, и высокочастотного вольтодебавочного трансформатора, первичная обмотка которого включена в днагонаЛь моста-модулятора, /а вторич ная - в диагональ моста-демодулятора. Выходное напряжение регулятора синусоидально в трех режимах: максимальной вольтодобавки, неискаженной передачи на нагрузку напряжения сети, ма1ксимальной вольтоотбавки. В промежуточных режимах форма выходного напряжения устройства искажена, причем, амплитуда пульсаций выходного напряжения пропорциональна диапазону ре-, гулйрования (она равна величине максимальной вольтодобавки или вольтоотбавки) 2. Недостатки устройства - появление высших гармоник при плавном регулировании напряжения ухудшает коэффициент.мощноети регулятора. Кроме того, для регулирования путем однополярной реверсивной модуляции, требуется создание сложной системы управления, а также и возможность возникновения ава рийных режимов (отпирание двух ключей в стойке модулятора при сбоях в работе системы управления). Лучшими характеристиками обладает схема, в которой на первичной стороне высокочастотного вольтодобавочного трансформатора вводятся две дополните льные обмотки, которые включаются в смежные плечи моста-модулятора, подсоединенные к одному из зажимов питающей сети. При этом в схеме с 8 ключами удается получить 5 уровней неискаженного напряжения на нагрузке, т.е, при плавном регулировании в пределах поддиапазона амплитуда пульсаци выходного напряжения уменьшается в дв раза з. Для дальнейшего уменьшения искажений кривой выходного напряжения за счет увеличения числа уро1ней неискаженного напряжения на нагрузке в заданном диапазоне, в схему вводят дополнительные мосты-демодуляторы, в диагонали которых включены допопнительные вторичные обмотки трансформатора. Однако, при этом резко увеличивается число используемых полностью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью и усложняется система управления. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения за счет увеличения числа уровней неискаженног напряжения на нагрузке при сохранении неизменным количества ключей. Поставленная цель до :тигается тем что в устройство, содержащее мост-модулятор на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводностью, одна диагональ которого подсоединена к зажимам питающей сети, мост-демодулятор на полностью управляеьых ключах с двухсторонней проводимостью, . одна диагональ которого включена последовательно с цепью нагрузки, и высокочастотной вольтодобавочный трансформатор, одна из первичных обмоток которого включена в свободную диагональ моста-модулятора, а две другие в смежные плечи этого моста, подсоединенные к одному из зажимов питакяцей сети, а вторичная обмотка включена в свободную диагональ моста-демодулятора, вводятся две дополнительные вторичные обмотки трансформатора в смежные плечи моета-демодулятора, подсоединенные к зажиму питающей сети или нагрузки. Такое построение регулятора позволяет, при неизменном числе ключей восемь, получить максимальное число уровней неискаженного напряжения на нагрузке девять. На чертеже изображена схема предлагаемого регулятора. Устройство содержит мост-модулятор, на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью J-4, мостдемодулятор на полностью управляемых ключах с двухсторонней прОводИ юстью 5-8, и вольтодобавочный трансформатор 9, имеющий три обмотки на первичной стороне (W -Wj) и три - на вторичной (). Одна диагональ мостамодулятора подсоединена к зажимам пнтающей сети, в другую включена одна из первичных обмоток Wj, а обмотка Ц| и Wa включены в смежные плечи мостамодулятора,подсоединенные к верхнему по схеме зажиму питающей сети. Од на диагональ моста-демодулятора включена последовательно с цепью нагрузки, а в другую включена вторичная обмотка трансОбмотки W и W J. вкл« форматора Wg чены в смежные плечи моста, подсоединенные к зажиму питающей сети. В процессе регулирования для получения девяти уровней неискаженного

выходного напряжения переключают ключи мостов модулятора и демодулятора синхронно в соответствии с таблицей.

Значения выходного напряжения приведены в таблице для положительной полуволны входного напряжения или для постоянного входного напряжения.

Как видно из таблицы, если ключи модулятора переключают по закону 1324-13-2Д, а ключи демодулятора переклю чают синхронно с ключами модулятора по закону 67-58-67-58, то на нагрузке сформируется уровень напряжения величиной

и и /,

вых Sx --wT

Формулы для уровней выходного напряжения написаны из условия, что

W| 2 Ч S

Ь данной схеме осуществляется плав ное регулирование выходного напряжени путем широтно-импульсной модуляции в пределах поддиапазона. При этом вносимые искажения значительно меньше, чем в известной ,так как амплитуда пульсаций выходного напряжения в два раза меньше.

Кроме того, в предлагаемой схеме сохраняется достоинство известного , заключающееся в исключении аварийных режимов при одновременном замыкании двух ключей в стойке моста-модулятора.

Преимущество предлагаемой схемы свдетельствует о перспективности ее применения для построения регуляторов и стабилизаторов как переменного,так и постоянного напряжения, особенно в случаях, когда диапазоны изменения напряжения не превьппают +0-15%, что часто встречается на практике (например при создании стабилизаторов на пряжения промьшшенной сети), Если принято, что требуемый на практике даапазон изменения выходного напряжения составляет ±10% от номинального, .то, выбирая уровни выходного напряжения

через 2,5%, можно обеспечить установку выходного напряжения с точностью не менее 1,25%, В случае, когда ус-тройство используется в качестве стабилизатора, точность поддержания номинального напряжения не менее 1,25% чти обычно вполне достаточйо для потребителей.

Формула изобретения

Регулятор напряжения с вольтодобавочным звеном высокой частоты, содержщий мост-модулятор на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, одна диагональ которого подсоединена к зажимам гтитанщей сети, мост-демодулятор на полностью управляеhfijx ключах с двухсторонней проводимостью, одна диагональ которого включена последовательно с цепью нагрузки и высокочастотный вольтодобавочшой трансформатор, одна из первичных обмоток которого включена в свободную диагональ моста-модулятора, а две другие - в смежшле, плечи зтого моста, подсоединенные к одному из зажимов питающей сети, а вторичная обмотка включена в свободную диагональ мостадемодулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения за счет увеличения числа уровней неискаженного напряжения на нагрузке, в смежные плечи моста-демодулятора, подсоединенные к зажиму питающей сети или нагрузки, включены две дополнительные вторичные обмотки трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

,Патент США 3517300, кл, Н 02 М 5/16, 1970,

2.Авторское свидетельство СССР 548928, кл, Н 02 М 5/22, 1977,

3,Авторское свидетельство СССР

6489606, кл, G 05 F 1/16, 1979 (прототип ),

5

7

VVft

LJ&

AX.

Л.

.

CNA.

rvv

w.

Ix