Стабилизатор переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике , к устройствам стабилизации и регулирования переменного напряжения . Цель изобретения - повьшение надежности и КПД при одновременном уменьшении массогабаритных показателей. Стабилизатор выполнен на базе трансформатора 1 с регулировочной обмоткой 3, один отвод которой коммутируется управляемым коммутатором 5 и 6, а другой подключен к конден (Л со 00 00 (pue.f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 G 05 F 1 44

ВСЕСС РР ГА Я,13;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3916008/24-07 (22) 26.06.85 (46) 30.08.87. Бюл. У 32 (.71) Московский энергетический институт (72) Б.Н. Сергеенков, В.М. Киселев, М.А. Горюнов, Г.Ф. Бейдер и Б.Н. Коренев (53) 62 1.316.722. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 382079, кл. G 05 F 1/22, 1969.

Авторское свидетельство СССР

N2 1097984, кл. G 05 F 1/20, 1983. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, к устройствам стабилизации и регулирования переменного напряжения. Цель изобретения — повышение надежности и КПД при одновременном уменьшении массогабаритных показателей. Стабилизатор выполнен на базе трансформатора 1 с регулировочной обмоткой 3, один отвод которой коммутируется управляемым коммутатором

5 и 6, а другой подключен к конден1334118

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для стабилизации и регулирования переменного напряжения.

Цель изобретения — повьппение на дежности и КПД при одновременном уменьшении массогабаритных показателей.

На фиг. 1 приведена блок-схема стабилизатора, на фиг. 2 — вариант схемной реализации с использованием тиристора в качестве управляемого ключа коммутатора.

Стабилизатор состоит из трансформатора 1, имеющего обмотки 2 и 3. К отводу 4 обмотки 3 подключен коммутатор, состоящий из диодного моста

5 и управляемого ключа б, а к отводу

7 подсоединен конденсатор 8, зашунтированный ключом 9. Дополнительная обмотка 10 соединена через RC-цепочки 11-14 с общими точками диодных цепочек 15-18 соответственно. Диоды 15 и 17 соединены с выводами переменного тока диодного моста. 5. Диоды tá и 18 подключены к управляющему входу 19 фазочувствительного блока 20, который подключен к выходу модулятора 21. В общем случае один выход блока 19 подключен к управляющему входу ключа 5.

Стабилизатор работает следующим образом.

В начале каждого полупериода вклю20 чен транзистор 28, выполняющий функции ключа 6, и выходное напряжение равно U =U К. где К вЂ” коэффициент

Я !Ъ трансформации, соответствующий высшей ступени регулирования, U — вход25 ное напряжение.

При этом конденсатор 8 подключен между регулировочными отводами 4 и 7 и по контуру: отвод 4., ключ 5, конденсатор 8, отвод 7 циркулирует ток, 30 величина которого ограничивается сопротивлением емкости этого конден0 сатора. Последнюю выбирают из усло вия допустимой величины тока.

В данном примере используется фазовый принцип регулирования, при котором в зависимости от соотношения выходного U и опорного U, напряжений меняется момент перехода с высшего коэффициента трансформации на

4() низший, Для регулирования выходного напряжения в сторону уменьшения смещают

Конденсаторы RC-цепочек зашунтированы диодами 22, 23 соответственно, а обкладки конденсаторов 9 и 11 соединены перекрестно посредством

RC-цепочек, состоящих из резисторов

24, 25 и диодов 26, 27 соответственно.

Обозначения на фиг. 2 соответствуют обозначениям на фиг. 1, причем в качестве .ключа б использован трансатору 8. Конденсатор зашунтирован управляемым ключом 9, который замыкается в момент равенства нулю напряжения на конденсаторе 8. Такое включение повьппает надежность за счет исключения. бросков тока при переключениях коммутатора и периодических процессов в цепи конденсатора.

Стабилизатор имеет высокий КПД вследствие уменьшения потерь в цепи регулирования. Улучшение условий коммутации коммутатора осуществлено с помощью RC-цепочек 11, 12, 13 и 14 и КС-цепочек 24, 25, 26 и 27, что вместе с тем способствует повышению надежности работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. зистор 28, а ключ 9 выполнен в виде двух цепочек,„ образованных каждая последовательно соединенными диодом

29 и 30 и тиристором 31 и 32.

5 Управление тиристорами осуществляется от, дополнительной обмотки 33, которая соединена с управляющими электродами тиристоров 3 1 и 32 через выпрямитель на диодах 34 и 35.

Фазочувствительный блок 19, цепь обратной связи но напряжению 20 и модулятор 21 состоит из транзисторов

36-38, конденсаторов 39-41, стаби15 литрона 42 резисторов 43-52 диодов

Э У

53, 54 и диодного моста 55.

1334118 момент выключения транзистора 28 к началу полупериода, что приводит к уменьшению длительности интервала включения высшей ступени регулирова5 ния и увеличивает длительность работы на низшей ступени. Для увеличения выходного напряжения смещают момент включения к концу полупериода, В данном стабилизаторе выключение транзистора 28 благодаря включению отвода низшей ступени регулирования через конденсатор 8 не сопровождается скачкообразным изменением выходного напряжения, характерным для !5 фазоуправляемых трансформаторно-тиристорных регуляторов напряжения.

В интервале, когда трансформатор работает с коэффициентом трансформации, соответствующим высшей ступени регулирования, конденсатор 8 заряжается с полярностью, указанной на фиг. 2.

В момент, когда выключается тоан- 25 зистор 28, ток нагрузки переводится в контур конденсатора 8, обуславливая начало процесса перезаряда этого конденсатора. Как только в процессе перезаряда напряжение на Зо конденсаторе 8 станет равным нулю, включается ключ 9 и далее трансфор- матор работает с коэффициентам трансформации, соответствующим низшей ступени регулирования, а выходное напряжение равно U = U К, где К вЂ” коэффициент трансформации низшей ступени.

Управляющий сигнал подается на транзисторы 32 и 33 в течение все- 4О го полупериода, но возможность их отпирания наступает только после уменьшения напряжения на конденсаторе 8 до нуля, так как начиная с этого момента к ним не будет приложено 45 обратное напряжение. После этого

1 ток нагрузки протекает по цепи: отвод 7 и ключ 9 (29-32) — нагрузка.

Упреждающее включение транзистора 28 обеспечивает гарантированную 5О коммутацию ключа 9 в соответствии с запасом вольт-секундной площади коммутирующего напряжения по отношению к произведению переключаемого тока на индуктивность. контура коммутации.

Упреждающее включение транзистора 28 обеспечивается с помощью

RC-цепочек 13, 14 (11, 12), которые обеспечивают опережающий переход базового тока транзистора 36, по сравнению с переходом через нулевое значение сетевого напряжения. Закрытие транзистора 36 вызывает закрывание транзистора 38. В результате открывается транзистор 28 и ток нагрузки переводится в контур высшей ступени регулирования. При этом ключ 9 закрывается. После перехода напряжения сети через нулевое значение диод 15 (17) запирается и через диод 18 (16) на транзистор 36 поступает отпирающий сигнал. В результате отпираются транзисторы 37 и 38, а транзистор 28 запирается, обеспечивая переход тока нагрузки в контур конденсатора 8. Далее повторяется вышеописанный процесс.

RC-цепочки 24, 26 и 25, 27 служат для разряда конденсаторов 11, 13, происходящего в нерабочий для каждого из них полупериод сетевого напряжения. Диоды 22 и 23 шунтируют конденсаторы 13 и 11 (в нерабочий полупериод), определяя тем самым очередность их работы. Модулятор 19, выходным элементом которого является транзистор 37, создает смещение момента переключения за счет совместного действия пилообразного напряжения, формируемого строго синхронно с сетевым напряжением на конденсаторе 40, и сглаженного напряжения на конденсаторе 41, изменяющегося по величине в зависимости от отклонения выходного напряжения выпрямительного моста 55 от уровня стабилизации стабилитрона 42.

При увеличении выходного напряжения стабилитрон 42 пробивается и увеличивающаяся разность напряжений через резистор 43 подается на конденсатор 41.

Пилообразное напряжение подается к эмиттер-базовому переходу транзистора 37 через резистор 47, а напряжение с конденсатора 40 — через. резистор 46. В зависимости от величины напряжения на конденсаторе 4 1 открытие транзистора 37 происходит в различные моменты полупериода.

Чем больше это напряжение, тем открытие происходит относительно раньше к началу полупериода сетевого напряжения.

1334118

Формула изобретения

1. Стабилизатор переменного напряжения, содержащий трансформатор, к первому из отводов регулировочной обмотки которого подключен коммутатор, состоящий из первого ключа, включенного в диагональ постоянного тока диодного моста, второй отвод 10 регулировочной обмотки через конденсатор соединен с первым выходным выводом, а третий отвод подключен к второму выходному выводу, первичная обмотка. трансформатора подключе- 15 на к входным выводам, первая дополши явная обмотка трансформатора через первый выпрямитель подключена к входу модулятора, выход которого соединен с одним из управляющих вхо- 20 пов фазочувствительного блока, другой управляющий вход которого через две цепочки, образованные, каждая встречно последовательно вклкченными диодами, подключен к диагонали 25 м:. >:-:: енного тока диодного моста, при этом управляющий вход первого ключа связан с выходом фазочувствительного блока, о т л и ч а ю щ и йс я - ем, что, с целью повышения 30 надежности и КПД при одновременном уменьшении массогабаритных показателей, он снабжен вторым ключом, подсоединенным параллельно конденсатору, двумя RC-цепочками, двумя RC-цепочками, двумя дополнительными диодами, а также второй дополнительной обмоткой трансформатора, которая через введенный второй выпрямитель подключена к управляющему входу второго ключа, при этом выводы первой дополнительной обмотки трансформатора подключены соответственно к средним точкам упомянутых диодных цепочек через соответствующие RC-цепочки, каждый из конденсаторов которой зашунтирован одним из дополнительных диодов, а его обкладки перекрестно соединены с обкладками конденсатора другой RC-цепочки через соответствующие RC-цепочки.

2. Стабилизатор по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что второй управляемый ключ выполнен в виде двух параллельных цепочек, состоящих каждая из последовательно соединенных диода и тнристора, причем общая точка цепочки соединена с одной из обкладок конденсатора.

1334118

Составитель С.Чернышова

Редактор M.Òoçòèí Техред М .Дидык Корректор А.Тяско

Заказ 3961/44

Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4