Регулятор напряжения со звеном повышенной частоты Советский патент 1982 года по МПК G05F1/22 

I

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при регулировании напряжения в широком диапазоне изменения входного и выходного напряжения с сохранением высоких энергетических показателей.

Известен регулятор напряжения, содержащий звено повышенной частоты и имеющий большой диапазон регулирования выходного напряжения, причем чем больше диапазон регулирования, тем значительней возрастает содержание искажающих гармоник, что в сочетании с большой амплитудой пульсаций выходного, напряжения приводит к существенному ухудшению энергетических показателей, увеличению массы и габаритов выходных фильтров и, соответственно, снижению быстродействия регулирования выходного напряжения i.

Наиболее близким техническим решением является регулятор напряжения со звеном повышенной частоты на полностью управляемых ключах, первый

ВХОД которого служит для подключения регулируемого напряжения, а выход подключен к первичной обмотке трансформатора, вторичные обмотки которого подключены к силовым входам п демодуляторов, выходы которых соединены последовательно и служат для подключения нагрузки, генератор, выход которого подключен ко второму входу модулятора, а также 2п фазосдвигаю10щих элементов с последовательно нарастающими уровнями сравнения, первые входы которых объединены и служат для подключения задающего сигнала, а вторые также объединены 21.

IS

Недостаток устройства - невысо:кое быстродействие и точность регулирования.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности.

20

Поставленная цель достигается тем, что регулятор снабжен дополнительным генератором и 2п датчиками фазы, причем выход дополнительного генератора подключен ко вторым входам фазосдви гающих элементов, выходы которых подключены к первым входам датчиков фазы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу генератора, выходы датчиков фазы подключены к управляющим входам демодуляторов, час тота дополнительного генератора выше частоты осиовногоо На фиг. 1 приведена функциональмая схема регулятора напряжения со звеном повышенной частоты; на фиг.2 fipMMep выполнения демодулятора. Регулятор напряжения содержит модулятор 1, трансформатор 2, выходы которого подключены ко входам п, последовательно соединенных с нагрузкой 3 демодуляторов -6, 2п датчиков фазы , выходы которых подклю чены к управляющим входам соответствущих демодуляторов -6, 2п фазосдвигающих элементов 13-18, выходы которых подключены к первым входам соответствующих датчиков фазы 7-12, синхронизирующие входы соединены с вь1ходом дополнительного генератора 1 а управляющие - с задающим входом ре гулятора, генератор 20, выход которо го подсоединен к вторым входам датчи ков фазы 7-12 и модулятору 1, и дополнительным демодулятором 21, включаемым в случае ограниченного диапазона регулирования своими выходами Утоследовательно с демодуляторами t-G а соответствунмцими входами - к допол нительному выходу трансформатора и выходу генератора. Демодулятор состоит из двух пар протиеотактных ключей 22, 23 и 2, 2 включенных по мостовой схеме. Регулятор напряжения работает сле дующим образом. При входном задающем сигнале равном нулю на выходах всех фазосдвигающих элементов 13-18 формируется постоянный сигнал, равный логическом нулю, который поступает на первые входы датчиков фазы 7-12. В этом слу чае на выходах вьяаеупомянутых датчиков фазы формируются (воспроизводятся) последовательности импульсов, аналогичные и синфазные последовател ности импульсов, поступарцей на вторые входы датчиков фазы 7-12 с выхода генератора 20, которые поступают на управляющие входы противотактных ключей демодулят9ров 4-6. Датчики фа зы 7-12 работают таким образом, что при поступлении на первые входы нуевого сигнала на их выходы проходит последовательность импульсов, поступающая на их вторые входы с выхода генератора 20, а при появлении на первых входах сигнала равного логической единице последовательности импульсов на выходах становятся противофазными предыдущим. При возрастании задающего сигнала на выходе одного из блоков 13-18 соответствующим уровнем сравнения формируется последовательность импульсов длительность импульсов которой определяется величиной задающего сиг нала, а частота - частотой последовательности импульсов, формиру.емых дополнительным генератором 19. При поступлении этой импульсной последовательности на первый вход соответствующего датчика фазы на его выходе на время длительности импульсов изме няется на противоположную полярность сигнала, поступающего на его второй вход. Этим обеспечивается выключение ЭДС трансформаторной обмотки демодулятора на данный интервал времени из общего контура суммирования. При дальнейшем увеличении задающего си|- нала и достижении им определенного значения на выходе данного-фазосдвигающего устройства будет формировать ся постоянный сигнал по величине, равный логической единице. В этом случае на выходе датчика фазы и, соответственно, на управляющих входах противотактных ключей будет формироваться последовательность импульсов, равная по частоте, но в противофазе с последовательностью, поступающей на второй вход датчика фазы с выхода генератора 20. Этим обеспечивается полное выключение из общего контура суммирования ЭДС трансформаторной обмотки данного демодулятора и регулирование в одной из 2п зон заканчивается . При дальнейшем возрастании задающего сигнала происходит аналогичная операция с последовательностями, поступающими на входы другой пары противотактных ключей этого демодулятора, чем обеспечивается реверс выходного напряжения демодулятора в общем контуре суммирования по отношению к исходному состоянию. Причем вышеописанные операции могут проводиться одновременно с последовательностями импульсов, поступающих на входы обеих пар противотактных ключей одного демодулятора как и в известном устройстве, путем встречно-параллельного сдвига управляющих последовательностей, формируемых на выходах соответствующих блоков . По мере дальнейшего увеличения амплитуды задающего сигнала в режиме регулирования с повышенной частотой коммутации начинают управлять следующим демодулятором, изменяя уровень выходного напряжения в следующей зоне. Таким стразом, поочередно переходят на повышенную частоту коммутации, определяе мую дополнительным генератором, демодуляторы которых осуществляют в данный момент регулирование в соответствующей зоне и возвращаются на исходную, ранее используемуе для этой цели. Таким образом, при максимальной амплитуде задаюи1его сигнала ключевые.элементы всех п демодуляторов коммутируются с частотой генератора 20 и в противофазе по сравнению с исходным состоянием, ког да амплитуда задающего сигнала равна нулю. Использование данного устройства для регулирования напряжения позволя ет повысить быстродействие и точност регулирования при сохранении на высоком уровне энергетических показателей регулятора. Формула изобретения Регулятор напряжения со звеном «ювышенной частоты, содержащий мосто вой модулятор на полностью управля мых ключах, первый вход которого слу жит для подключения регулируемого напряжения, а выход подключен к первич ной обмотке трансформатора, вторичные обмотки которого подключены к силовым входам демодуляторов, выходы которых соединены последовательно и служат для подключения нагрузки, генератор, выход которого подключен ко второму входу модулятора,а также 2п фазосдвигаюи4их элементов с последовательно нарастающими уровня|«1 сравнения, управляю1чие входы которых объединены и служат для подключения задающего сигнала, а синхронизирующие также объединены, о т- л и -ч а ю щ и и с я тем что, с целью повышения быстродействия и точности, он снабжен дополнительным генератором и 2п датчиками фазы, причем выход дополнительного генератора подключен к синхррнизиру(ощим входам фазосдвигающих элементов, выходы которых подключены к первым входам датчиков (базы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу генератора, выходы датчиков фазы подключены к управляющим входам демодуляторов, частота дополнительного генератора выше частоты основного. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ромаш Э.М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. М., Энергия, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР И 699501, кл. G 05 F 1/22, 1976 (прототип).