Устройство для регулирования выпрямлен-НОгО НАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК G05F1/64 H02M7/155 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности преобразовательной технике, и может быть использовано, например, для регулирования и стабилизации выпрямленного напряжения путем дискретного изменения переменного напряжения на входе неуправляемого выпрямителя.

Известны устройства для регулирования выпрямленного напряжения 1

и ИНаиболее, близкое к предлагаемому, устройство содержит п вольтодобавочных ячеек и п широтно-импульсных . модуляторов, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом многофазного генератора управлякядих импульсов ГЗ.

Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы, так как при отказе одной из вольтодобавочных ячеек в выходном напряжении появляется низкочастотная составляющая пульсации с удвоенной амплитудой напряжения одной ячейки и при этом не обеспечивается -заданный диапазон регулирования напряжения на нагрузке.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что вход первой и последней вольтодобавочных ячеек соединен с выходом каждого широтно-импульсного модулятора через логическую схему ИЛИ и И, соответственно, а вход каждой из остгшьиых вольтодобавочных ячеек - через схему ИЛИ и п схем И, выходы которых подключены на соответствующие входы схе10мы ИЛИ данной ячейки.

При этсм логические схемы ИЛИ всех ячеек и логическая схема И последней ячейки имеют п входов, а логические схемы И остальных ячеек имеют число входов,-равное номеру ячейки.

15

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, иафиг. 2 -временные диаграммы, пояс,нй1одие принцип работы предлага емого устройства для случая четырех различных значений (I-IV) входного на20пряжения, на входных выводах 21 и 22.

Устройство содержит вольтодобавочные ячейки 1-4, обмотки 5 и 6 вольтодобавочных ячеек 1-4, неуправляемый 25 выпрямитель 7, фильтр 8, нагрузку 9, / широтно-импульсные модуляторы ШИМ 1013, многофазный генератор 14 управляющих импульсов, логические схемы ИЛИ 15, 16, 17 ячеек 1, 2 и 3,соответст30 венио, логические схемы И 18, 19 и 20

ячеек 2, 3 и 4,соответственно, вход-, ные 21, 22 и выходные 23, 24 выводы , устройства.

х 4 ъ ii длительность импульсов широтно-импульсных модуляторов ШИМ 10, 11, 12, 13, cooTBiBTcTвенно при разных значениях I, tt , III и IV входного напряжения.

f , fJJ , f , f, - сигнал управления на входе соответствующих ячеек 1-4.

Устройство работает следующим образом.

При равенстве входного напряжения номинальному значению выходного напряжения устройства сигнал рассогласования отсутствует. При этом импульсы на выходе широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) 10-13 отсутствуют и все ячейки 1-4 отключены (потерями в цепи выпрямителя 7 пренебрегают).

При уменьшении входного напряжения вследствие работы автоматической системы регулирования появляется сигнал рассогласования, что приводит к появлению на выходе ШИМ 10-13 импульсов напряжения, сдвинутых по фазе между собой на постоянную величину (вследствие управления от 4-х фазного генератора 14). Длительность импульсов х - х. ШИМ 10-13 (фиг. 2) в зависимости от величины входного напряжения принимает значения в диапазоне: О -Ф ; vP - 2Ч - ЗФ; ЗЧ - .

На фиг, 2 показано четыре состояния II-IV), характеризующие работу устройства при разных значениях вывходного напряжения (каждая последующая позиция соответствует более низкому входному напряжению), то есть I 7 Ч 7 Цщ 7 ис« .

При работе ШИМ 10-13 с длительностью импульсов в зоне 0-Ф (поз. I фиг. 2) сигнал управления f появляется только на входе ячейки 1, поскольку вход зтой ячейки соединен с модуляторами 10-13 через логическую схему ИЛИ 15. При этом на обмотках 5 и 6 ячейки 1 формируются, импульсы напряжения вольтодобавки, которые су14мирук тся с входным напряжением, обеспечивая стабилизацию выходного напряжения.

При работе ШИМ 10-13 с длительностью импульсов в зоне vP - 2Ф (поз. II фиг. 2) , что соответствует понижению входного напряжения, сигналы управления присутствуют на входе двух ячеек, причем на входе ячейки 1 коэффициент заполнения импульсов равен 1. Появление сигнала управления fgi на входе ячейки 2 обеспечивается двухвходовыми логическими схемами И 18 и схемой ИЛИ 16. Напряжение вольтодобавки определяется суммой напряжения на обмотках 5 и б ячеек 1 и 2.

Дальнейшее снижение входного напряжения сопровождается увеличением I длительности импульсов х -х ШИМ 1013 и переходом их в зоны 2Ф-ЗФ и (поз. tll-IV фиг. 2). Логические схемы И 19 и 20, и схема ИЛИ 17 обеспечивают поочередное появление управляющих импульсов f и на входе ячеек 3 и 4.

В зависимости от величины входного напряжения изменяется коэффициент

заполнения импульсов ШИМ, и в работу включается соответствующее число ячеек, причем последняя из подключенных ячеек работает с широтно-импульсной модуляцией. При отказе какой-либо

5 ячейки за счет изменения длительности импульсов ШИМ в работу подключается (или отключается) следующая незадействованная (задействованная) ячейка, т. е. схема совмещает в себе функ0 ции регулирования напряжения и замены неисправных ячеек.

Допустим, что до какого-либо момента времени работа системы определялась состоянием, соответствующим по5 зиции III на фиг. 2, после чего произошел отказ, например, ячейки 1, характеризующийся отсутствием напряжения на ее выходных обмотках 5 и 6. В связи с наличием обратной связи система отработает появившееся рассогласование и перейдет в другое состояние, при котором дополнительно подключается ячейка 4 поз. IV фиг. 2). В результате выходное напряжение на выходных выводах 23 и 24 сохраняется в

заданных пределах, причем спектральный состав его пульсаций не изменяется, что очень важно, в отличие от известного многофазного стабилизатора, у которого при выходе из строя какой0 либо ячейки в спектре выходных пульсаций появляется низкочастотная составляющая значительной амплитуды.

Изменение же диапазона регулироваг ния, имеющее место при отказах ячеек, всегда может быть скомпенсировано введением одной или нескольких резервных ячеек.

. Таккм образом, введение в предлаг гаемый многофазный стабилизатор лоQ гических элег ентов с соответствующими связями позволяет наиболее просто решить вопрос регулирования напряжения и резервирования устройст:ва. ..,

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования выпрямленного напряжения, содержащее

регулирующий орган, выполненный в виде п вольтодобсшочных ячеек и п щиротно-импульсных модуляторов, .входы каждого из котор«1х соединены с соот|ветствующим выходом многофазного

генератора управляющих импульсов, а

каждый выход их связан со входом соответствующей вольтодобавочной ячей ки, отличающееся тем, что, с целью повышения .надежности, вход первой и последней вольтодобавочHidX ячеек соединены с выходом каждого широтно-импульсного модулятора яереэ логическую схему ИДИ и И,соответственно, а вход каждой из остальных вольтодобавочных ячеек - через схему ИЛИ и п схем И, выходы ко.торых подключены на соответствующие входы схекы ИЛИ данной ячейки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что логические схемы ИЛИ всех ячеек и логическая схема И последней ячейки имеют п входов, а логические схемы И остальных ячеек имеют число входов, равное номеру ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 1. Кравец Е. В. и др. Стабилиэиро&анный вторичиый источник питания для импульсной нагрузки. - Устройство вторичных. источников питания ргцшоэлектронной аппаратуры, М., 1976.

Q 2. Глазенко Г. А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока, Энергия, 1973, с. 264, рис. 4-44.

3. Сборник Электронная техника в автоматике, М., Советское рвдио,

5 1977, вып. 9, с. 61, рис. 1.