Стабилизатор переменного напряжения

 

СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержаний регулирующий орган дискретного действия, входными выводами соединенный с входными клеммами , а одним выходным выводом - с одной выходной клеммой, ревер.сивный счетчик, усилители управления, узел измерения, входом подключенный к выходным клеммам, а выходом через узел управления - к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выходы которого через усилители управления соединены с управляюпщми входами регулирующего органа дискретного действия, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия, в него введены вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого включена между другим выходным выводом регулирующего органа дискретного действи;: и другой выходной клеммой, а крайние вьгеоды через аналоговые ключи соединены с второй входной клеммой, дифс SS ференцирующий узел, выходом подключенный через диоды к управляющим (Л входам аналоговых ключей, и дополнительный узел измерения, включенный между входными клеммами и входом дифференцирующего узла.

CCNO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

ГЕСПУБЛИК

4(51) C 05 F 1 20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3613352/24-07 (22) 01.07.83 (46) 07.02.85. Бюл. № 5 (72) Б.С.Гурцинов, Ю.А.Черных и A.Ä.ÀëåêñàíäðoBñêHA (71) Рыбинский авиациснный технологический институт (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 628475, кл. С 05 F 1/20, 21.04.75.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 440654, кл. Г 05 F 1/20, Oi 03.71. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий орган дискретного действия, входными выводами соединенный с входными клеммами, а одним выходным выводом — с одной выходной клеммой, реверсивный счетчик, усилители управления, узел измерения, входом подключенный к выходным клеммам, а выходом через. SU,ü11 792 узел управления — к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выходы которого через усилители управления соединены с управляющими входами регулирующего органа дискретного действия, о т л и— ч а ющи йс я тем;что, с целью повьпнения быстродействия, в него введены вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого включена между другим выходным выводом регулирующего органа дискретного действия и другой выходной клеммой, а крайние выводы через аналоговые ключи соединены с второй входной клеммой, дифференцирующий узел, выходом подключенный через диоды к управляющим входам аналоговых ключей, и дополнительный узел измерения, включенный межцу входными клеммами и входом дифференцирующего узла.

1 »387

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в различных устройствах электропитания.

Известен стабилизатор переменного напряжения, содержащий силовой трансформатор, одна из связанных с входами выводами обмотка которого выполнена из регулировочных секций, включенных каждая в диагональ переменного тока однофазного тиристорного моста, причем все мосты соеди-! нены по постоянному току последовательно, другая же, выполненная нерегулируемой, связана с входными выводами через дополнительный однофазный тиристорный мост, в диагональ постоянного тока которого включена цепь, образованная основными мостами (1).

Наиболее близким к изобретению является стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, входными выводами соединенный с входными клеммами, а одним выходным выводом с одной выходной клеммой, реверсивный счетчик, усилители управления, узел измерения, входом подключенный к выходным клеммам, а выходом — через

30 узел управления к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выходы которого через усилители управления соединены с управляющими входами регулирующего органа дискретного действия. Регулирующий орган дискретного действия выполнен в виде вольтодобавочных трансформато

Ров с двумя группами выключателей в первичных обмотках, причем вторич— ные обмотки вольтодобавочных трансформаторов включены последовательно, а первичные обмотки при помощи одной группы ключей соединены с выходными клеммами и шунтированы второй группой ключей, взаимно сбпокированньй с первой группой ключей 2.!, Недостатком известного стабилизатора является ограниченное быстродей ствие, так ка,< при скачкообразном изменении амплитуды напряжения на входе, на выходе стабилизатора происходит резкое изменение амплитуды напряжения, т.е. быстродействия стабилизатора не хватает для обработки резких скачков.

Цель изобретения — повышение быстродействия стабилизатора переменного напряжения.

92 2

Поставленная нерп достигается тем, что в стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, входными выводами соединенный с входными клеммами, а одним выходным выводом — с одной выходной клеммой, реверсивный счетчик, усилители управления, узел измерения, входом подключенный к выходным клеммам, а выходом через узел управления — к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выходы которого через усилители управления соединены с управляющими входами регулирующего органа дискретного действия, введены вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого включена между другим выходным выводом регулирующего органа дискретного действия и другой выходной клеммой, средний вывод первичной обмотки соединен с первой входной клеммой, а крайние выводы через аналоговые ключи соединены с второй входной клеммой, дифференцирующий узел, выходом подключенный через диоды к управляющим входам аналоговых ключей, и дополнительный узел измерения, включенный между входными клеммами и входом дифференцирующего узла.

На фиг.1 показана схема стабилизатора переменного напряжения, на фиг.2 — диаграммы изменения амплитуд входного напряжения, напряжения на выкоде регулирующего органа дискретного действия известного устройства и напряжение на выходе дифференцирующего узла;на фиг.3 — схема аналогового ключа.

Стабилизатор переменного напряжения (фиг.1) содержит регулирующий орган 1 дискретного действия, узел

2 измерения, узел 3 управления, вклю чающий пороговые элементы 4 и 5, инвертор 6, мультивибратор 7, узлы

8 и 9 совпадения, а также реверсивный счетчик 10, усилители 11 управления, вольтодобавочный трансформатор 12, аналоговые ключи 13 и 14, диоды 15 и 16, дифференцирующий узел 17 и дополнительный узел 18 измерения. Входные выводы регулирующего органа 1 дискретного действия соединены с входными клеммами, один из выходнык выводов непосредственно, другой через вторичную обмотку тран сформатора 12 соецинены с выхоцны113879 жения. з ми клеммами. Вход у зла 2 измерения подключен к выходным клеммам. Реверсивный счетчик 10 выходами соединен через усилители 11 управления с управляющими входами регулирующего органа 1, вычитающим входом через узел 9 совпадения и пороговый элемент 4, а суммирующим через узел

8 совпадения, инвертор 6 и пороговый элемент 5 с выходом узла 2 измере- 10 ния. Мультивибратор 7 подсоединен к входам узлов 8 и 9 совпадения.

Первичная обмотка трансформатора 12 средним выводом подключена к одной из входных клемм, крайними выводами через аналоговые ключи 13 и 14 к другой входной клемме. Выход дифференцируьщего узла 17 через диоды

15 и 16 подсоединен к управляющим входам ключей 13 и 14, вход через дополнительный узел измерения — к вкодным клеммам.

Регулирующий орган 1 дискретного действия содержит вольтодобавочные трансформаторы, обмотки которых коммутируются ключами. Узлы 2 и 18 измерения представляют собой выпрямители с фильтрующими узлами и токоограничивающими резисторами. Пороговые элементы 4 и 5 выполнены на компараторах типа К521САЗ, логические элементы и счетчик — на микросхемах

К155 ЛАЗ и К155 ИЕ7.

Усилители 11 управления: содержат однокаскадные транзисторные усилите35 ли, Аналоговый ключ 13 представлен на фиг.3. Он содержит два включенных встречно-параллельно транзисторнодиоцных ключа, один из которых предназначен для пропускания положительной полуволны, другой — отрицательной полуволны синусоидального напряАналоговый ключ 14 выполнен ана- 45 логично, причем в нем взяты транзисторы с проводимостью р-ь-р-типа (в ключе 13 — n -р-n), а полярность вклю чения диодов изменена на противоположную. Возможно также применение мощных полевых транзисторов.

Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.

При напряжении на выходе U2, пре вышающем верхний пороговый уровень, 55 сигнал логической "1" с выхода порагового элемента 4 поступает на вход узла 9 совпадения. Импульсы с мультивибратора 7 поступают на вычитаю— щий вход счетчика 10. Под воздействием этих импульсов состояние счетчика 10 изменяется.. Это изменение передается усилителями 11 управления регулирующему органу 1, осуществляя уменьшение коэффициента его передачи до тех пор, пока выходное напряжение 0 не станет меньше пороroauro уровня. Далее процесс уменьшения коэффициента передачи регулирующего органа 1 прекращается, так как сигнал логического 0 с выхода порогового элемента 5 запрещает прохождение импульсов с генератора 7 на счетчик 10. Если напряжение на выходе стабилизатора ниже порогового уровня, определенного пороговым элементом 5, сигнал логической "1" с выхода инвертора 6 разрешает прохождение импульсов мультивибратора 7 на суммирующий вход реверсивного счетчика. Состояние счетчика 10 изменяется. При этом возрастает коэффициент передачи регулирующего органа 1. Это изменение происходит до тех пор, пока входное напряжение не превысит нижний пороговый уровень, установленный элементом 5.

Состояние реверсивного счетчика

10 остается неизменным до тех пор, пока на его суммирующий (вычитающий) вход не поступят импульсы, т.е. выходное напряжение не станет меньше нижнего граничного уровня (не превысит верхний граничный уровень) .

На вход дифференцирующего узла

18 поступает выпрямленное напряжение, пропорциональное входному. При скачкообразном изменении амплитуды входного напряжения (фиг.2 а ) дифференцирующий узел вырабатывает импульсное двухполярное напряжение (фиг.2 ь). В случае резкого увеличения 0„ положительный импульс в момент скачка с выхода дифференцирующего узла 17 через диод 15 поступает на вход аналогового ключа 13.

Амплитуда импульса пропорциональна величине перепада входного напряжения. Аналоговый ключ приоткрывается так, что на выходной обмотке трансформатора 12 индуктируется напряже- ние, фаза которого противоположна фазе напряжения на выходе регулирующего органа 1, а величина равна величине перепада напряжения на выходе

S 11 регулирующего органа 1. Таким образом, перепад напряжения компенсирует«, ся в первый момент времени. Далее аналоговый ключ плавно закрывается, и срабатывает пороговый элемент 4, регистрирующий превышение верхнего граничного уровня. Коэффициент передачи регулирующего органа 1 уменьшается, и выходное напряжение 0> остается в заданных пределах, В случае резкого уменьшения входного напряжения отрицательный импульс с выхода дифференцирующего узла 17 через диод 16 проходит на вход ключа 14, который управляется отрицательнь1м напряжением. Ключ 14 приоткрывается. На выходе трансформатора появляется напряжение, синфазное выходному. Перепад напряжения компенсируется. Далее ключ 14 плавно закрывается, и срабатывает пороговый элемент 5. Коэффициент пере— дачи регулирующего органа увеличивается. Выходное напряжение остается в заданных пределах.

Напряжение на выходе стабилизатора по известной схеме при резком

38792 изменении входного напряжения имеет вид, представленный на фиг.2 о . Разность 4>- „ характеризует постоянную времени стабилизатора напряжения. Для надежной работы предложенного стабилизатора постоянная времени дифференцирующего узла - 4 должна превышать постоянную времени стабилизатора по известной схеме

У

10 Таким образом, напряжение на выходе стабилизатора является стабильным по амплитуде и не изменяется при резких перепадах входного напряжения, т.е. быстродействие предло15 женной схемы выше.

Введение новых элементов — вольтодобавочного трансформатора 12, аналоговых ключей 13 и 14, диодов 15 и 16, дифференцирующего узла 17 и

20 дополнительного узла 18 измерения позволяет существенно повысить быстродействие стабилизатора переменного напряжения. В обычном случае перед стабилизатором включают для

25 сглаживания резких скачков входноI

rn напряжения сложные многозвенные фильтры.

1138792

Nuz.2

1138792

Составитель Е.Финогенов

Редактор P.Öèöèêà ТехредЛ.Мартяшова КорректорЕ.Сирохман

Заказ 10688/37 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4