Трансформаторно-ключевой регулятор переменного напряжения

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности . Цель достигается тем, что п вторичных регулировочных обмоток трансформатора выполнены с отводами и соединены между собой и с выходными выводами так, что суммарная ЭДС коммутируемых обмоток не превышает напряжения ступени регулирования . Эффект увеличивается с увеличением числа ступеней регулирования. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 05 F 1/20

ГОСУДАРСТВЕН<ЫИ КОМИТЕТ

ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4763813/07 (22) 04.12.89 (46) 07.01.92. Бюл. М 1 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) К.А.Липковский и O.Â.Ëÿëüêî (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 922688, кл. G 05 F 1/20, 1981.

Миловзоров В.П. и Мусолин А,К. Дискретные стабилизаторы и формирователи напряжения. M.: Энергоатомиздат, 1986, с. 14. (54) TPAH СФОРМАТОРНО-КЛЮЧ ЕВОЙ

РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении дискретных источников питания, программных регуляторов и»;митаторов отклонения сетевого напряжения электро- и радиотехнических нагрузок различного назначения.

Известны устройства для регулирования переменного напряжения, содержащие трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, крайние вводы и отводы секций которого соединены между собой с помощью ключей переменного тока.

Недостатком таких регуляторов является их низкая надежность, заключающаяся в том, что при переходе иэ одного дискретного состояния в другое, отличающегося между собой на ступень регулирования Е, суммарное коммутируемое напряжение обмоток трансформатора может достигать

507 величины диапазона регулирования.

Величина коммутируемого напряжения су. 5U 1704141 А1 (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности. Цель достигается тем, что и вторичных регулировочных обмоток трансформатора выполнены с отводами и соединены между собой и с выходными выводами так, что суммарная ЭДС коммутируемых обмоток не превышает напряжения ступени регулирования. Эффект увеличивается с увеличением числа ступеней регулирования. 4 ил. щественно превышает величину ступени регулирования Е, что снижает надежность эксплуатации регуляторов, особенно при естественной коммутации т» ристоров.

Известен регулятор перемснного напряжения, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого имеет отводы, к которым одними концами подключены ключи переменного тока, а их другие концы объединены и образуют один иэ выходных зажимов регулятора. При переходе иэ одного дискретного состояния в другое, отличающееся между собой на ступень регулирования Е, в известном регуляторе коммутируемое напряжение обмоток не превышает ступени регулирования Е.

Недостатком такого регулятора является низкая эффективность использования ключей переменного тока, т.е. количество дискретных ступеней регулирования равно числу используемых ключей.

Наиболее близким из известных устройств является трансформаторно-ключе1 704 1ч

10 вой регулятор переменного напряжения, содержащий трансформатор, первичная цепь которого соединена с входными выводами, а вторичная цепь выполнена в виде основной обмотки, первый вывод которой непосредственно, а второй через и последовательно соединенных регулировочных секций, каждая из которых состоит из регулировочной обмотки и двух ключей переменного тока, подключены к соответствующим выходным выводам, при этом входной вывод каждой регулировочной секции череэ ключи переменного тОка даннОй секции соединен с крайними выводами регулировочйой обмотки, начало которой соединено с выходным выводом данной секции (фиг. 1Л

В таком регуляторе суммарная ЭДС коммутируемых регулировочных обмоток при переходе из одного дискретного состояния в другое, отличающееся на ступень рагулироввния Е, может достигать 100 величины диапазона регулирования. В этом случае, особенно при естественной коммутэцзФи ключФЙ переменного тока, 60эможно

ЭОфиикноэфииб токов K.s. в обмотках трансформатора, что говорит о его низкой надеж-

НОСти.

Ц мь изобретения — повышение надежности регулятора.

Ло@тааленная цель достигается тем, что траисфо1жатсрно--ключевой регулятор переменного напряжения. содержащий трон"..форы.",т, мрв чн:-:r ц г. которого со динФна с ьхй„,ым, выводами, а ь гор. чная цепь выполнена с виде основной обмотки, парвь и =.ывод которой непосредственно, а второй через п последовс (ьн сл» ю1 ".. ц ° ч по ч -,ую чныу се

ЦИй, КЭЖДЕЯ ИЗ КОТОРЫ к СОСТОИТ ИЗ рулирово-; ой обмотки и двух ключей пер=;. е,чно.-.- т-. ;, лодка,. с -: с."т -.-ствующим вь хорн ; -: ..-, при .Ом однс, вывод каждой регули","с:.з, секции через ключи персменногс тока данной секции совр, н - с крз,"- ..ч ь. эдями гули; .=очной обмотки, начало котозой -оединено - ыхсдным выводoM дяи МОЙ cE KL,èè, квжд-"ÿ рог,-i .- г- нгг сбмоткз выполнена по мьньшей мерес одни»" --в до., к торый через соствет:- ующий вE,- åæ-ы . Дополнительный кл;.. переменого тока подключен к входному выведу первой регу-ировочн."й секции, рьгулирсвочная обмотка которой выполнена с наименьшим числом витков по отношению к остальным регулировочным обмоткам.

На фиг. 1 представлена схема известного регулятора; на фиг. 2-диаграммы работы известной схемы; на фиг, 3 — схема предла15

55 гаемого регулятора; на фиг. 4 — диаграммы работы предлагаемого регулятора.

В известной схеме (фиг.1) регулирование выходного напряжения может осуществляться путем последовательного переключения ключей переменного тока при дискретном (со ступенью Е) изменении выходного напряжения от Овых.мин 0о до

Vssx. вкпб - Uo + E(l-1) и в обратной последовательности. Количество реализуемых дискретных ступеней регулирования равно $-2", где n - количество используемых регулировочных секций, при этом количество ключей переменного тока равно N -2п.

На фиг. 2 приведены диаграммы работы известного регулятора при и -4. Регулирование выходного напряжения U»x осуществляется путем последовательного изменения уровня выходного напряжения 1 во всем диапазоне. Приведена также диаграмма включенных и выключенных ключей переменного тока. При переходе из I-го в (I+1}-е или из I-го в (I-1)-е состояние во всем диапазоне регулирования суммарная ЭДС коммутируемых секционированных обмоток трансформатора XVI, может принимать различные значения. Так, например, при переходе из 4-го состояния в 5-е и иэ 12-го в

13-е, а также в обратной последовательности, ЭДС коммутируемых обмоток может достигать зна ения И4 - 7Е. B случае перехода из 8-го в 9-е состояние или из 9-го

s 8-е значение 0 - 15Е, т.е. при изменении U»x на од .у ступень регулирования Е, необходи i коммутация всех четырех регулировочных обмоток известной схемыЯ3к-15Е, что ра носильно регулированию

100 диапазона изменения выходного напряжения.

Предлагаемый тргнсформаторно-ключевой регу,". тор переменного напряжения (фиг.3) в сгучае р-" ó трован я на ряжения, ка и в изей,=.-;;=, сх м ст Us x. .ин - Uc до

UBblx.ма.с = o Е(.-1) приведен для случая, когда п = 3. общее количество ключей в схеме авнз I ;<,. = 2n+ 3- 9, а количество реализуемых дискретных уровней равно

Snpegn = 15.

На фиг. 4 приведена диаграмма измененю, выходного напряжения 0в к, диаграмма включенных и выключенных ключей, а также диаграмма изменения суммарной ЭДС коммутируемых регулировочных обмоток в зависимости от перехода из одного состояния в äðóIîå. Как видно из диаграммы работы предлагаемого рЕгулятора, при регулировании во всем диапазоне изменения выходного напряжения с дискретностью Е, суммарная ЗДС коммутируемых обмоток трансформатора также не превышает значе5

1704141 ния Е, Таким образом, при количестве ключей Nappe = 9, реализующих количество выходных дискретных уровней Snpe 15, суммарная ЭДС коммутируемых обмоток не превышает ступени регулирования Е. Это существенно повышает надежность работы регулятора. особенно в случае естественной коммутации ключей, Предлагаемый регулятор выгодно отличается от известной схемы, где при N>ss -8, реализующих количество выходных уровней S»s= 16. суммарная

ЭДС коммутируемых обмоток может достигатьЯ3к = 15E. При увеличении количества

I используемых регулировочных секций и преимущества предлагаемого регулятора будут выражены еще более явно.

Предлагаемое устройство (фиг.3) содержит трансформатор 1, первичная цепь которого соединена с входными выводами, а вторичная цепь выполнена в виде основной обмотки 2, первый вывод которой подключен к выходному выводу 3, а второй через и последовательно соединенных регулировочных секций 4-6, каждая из которых состоит иэ регулиравачной обмотки и двух ключей переменного тока, подключен к выходному выводу 7, где входной вывод 8 первой регулировачнай секции 4 через ключи 9 и 10 переменного тока, соединен с крайними выводами наименьшей регулировачной обмотки 11, начало которой является выходным выводом 12 секции 4,а к дополнительному отводу 13 первой регулиравочной обмотки 11 одним концом подключен дополнительный ключ 14 переменного тока, другой конец которого подключен к входному выводу S nepeoA регулирсвачнай секции

4. Соответственно регулиравачные секции 5 и 6 содержат вхад ые вьводы 15 и 16. ключи

17, 18 и 19, 20 пере :- нага тска, регулиравочные обмотки 21 и 22, выходные выводы

23 и 24, дапалнительные отводы 25 и 26 регулиравачных а5>лата; 21: :2,,".апалнительные ключи 27 и 28 перемсннага тока, Дополнительные отводы 13, 25 и 26 делят ЭДС регулировочных обмоток 4-6 (ат начала соатветстеующей обмотки, чта соответствует выходному выводу регулиравачной секции) в отношении (2"-1) Е:Е.

Регулиравачная обмотка 11 делится в отношении Е:Е, регулиравачна абматка 21 в отношении ЗЕ:Е, а регулиравачная аГмат»а

22- в отношении 7Е:Е.

В случае наличия двух дапагчительных отводов и двух дополнительных ключей в первой регулировачнай секции 4 ана делится в соотношении E;F:Е. секция 5 в соотношении 4Е:Е. а секция 6 — в соотношении

9Е:Е.

Р

В случае наличия трех дополнительных отводов и трех дополнительных ключей в первой регулировочной секции 4, она делится в соотношении Е:Е:Е:Е, секция 5 в соотношении 5Е:Е, а секция 6 в соотношении

11Е:E.

Трансформаторно-ключевой регулятор переменного напряжения работает следующим образом. Переменное напряжение Us» подается на входные выводы трансформатора 1 и на его основную обмотку 2, а также на регулировочных обмотках 11, 21 и 22 наводятся напряжения соответствующих величин. Изменение величины переменного напряжения на выходных выводах 3 и 7 осуществляется при включении соответствующих ключей 9. 10, 14. 17-20, 27 и 28 переменного тока из общего их количества.

Первый уровень выходного напряжения

Us » - Uo реализуется при включении ключа

9 регулировочной секции 4, ключа 17 регулиравачной секции 5 и ключа 19 регулировочнай секции 6. Второй уровень напряжения Овы» - Uo+ Е реализуется при включении ключей 14, 17 и 19, при этом, в момент переключения ключей 9 и 14 (ключ 9 выключается, а ключ 14 включается) суммарная ЭДС части коммутируемой обмотки 11 равна ЯО»- Е. Третий уровень Увы» Uo+ 2Е реализуется при включении ключей 10, 17 и

19, где при переключении ключей 10 и 14 (ключ 14 выключается, а ключ 10 включается) суммарная ЭДС другой части коммутируемой обмотки 11 также равна «0» = Е.

Четвертый уравень выходного напряжения

Овых - Uo+ ЗЕ реализуется при включении ключей 19 и 27. Прл переключении ключей

10, 17 и 27 (ключи 10 и 17 выключаются, а ключ 27 включается) сум «арная ЭДС коммутируемая абмат>::, и части коммутируемой обмотки 21 та, . e po-эчз«,4 = Е, так как

ЭДС части коммутируемой обмотки 21, равная „"Е, в момент рекг,л ° cн.;я к ючей ь.ожет включиться га.-ька встречно с ЭДС обмотки 11, равной 2Е, Пятый уровень 14, = 14+ 4Е реализуется при включении к юлей 9, 18 и 19, t e при переключении ключей

9, 18 и 27 (ключ 27 в. ключается, а ключи 9 и

18 включаются) суммарна ЭДС части каммутируемай с5матки 1 равна U„= Е.

Последующий алгаритм включения ключей для изменения велиины выходного переменного напряжения представлен на диаграммах (фиг.4). Как видна из фиг. 4, суммарная ЭДС коммутируемых обмоток регулятора не превышает величины ступени регулирования Е, Это псзваляет существенна повысить надежн асть т рг нсфарматорнаключевого регул ята;.а переменного напряжения по сравнению с известной схе1704141

Ф! г ! Рuz 2 мой, особенно при естественной коммутации ключей переменного тока. Предлагаемый регулятор уже при числе используемых регулировочных секций n - 3 и соответственно при числе ключей переменного тока 5

Nnpegp. 9 позволяет реализовать количество дискретных уровней $пр дл - 15 и по сравнению с известной схемой (при и в, 8 и $и . - 16) в 14 раэ уменьшить максимально возможное суммарное значение 10

ЭДС коммутируемых обмоток трансформатора. При увеличении числа регулировочных секций и в предлагаемом регуляторе указанные преимущества выражены еще более явно. 15

Формула изобретения

Трансформаторно-кл ючевой регулятор переменного напряжения, содержащий трансформатор, первичная цепь которого 20 соединена с входными выводами, а вторичная цепь выполнена в виде основноЯ обмотки, первый вывод которой непосрв ственно, а второй через и последователы соединенных регулировочных секций, ка дая иэ которых состоит из регулировочн! обмотки и двух ключей переменного ток подключены к соответствующим выходнь выводам, при этом входной вывод квжд! регулировочной секции через ключи пер менного токе данной секции соединен крайними выводами регулировочной обмо ки, начало которой соединено с выходны выводом данноЯ секции, о т л и ч а ю щ и с я тем, что, с целью повышения надежн сти, каждая регулировочная обмотка выпо, нена по меньшей мере с одним отвода который через соответствуюирей введенны дополнительный ключ переменного ток подключен к входному выводу первоЯ рег лировочноЯ секции, регулировочная обмо. ка которой выпблнена с наимейьши числом витков по отношению к остальны регулировочным обмоткам.

1704141

1704141

% CD клещ

/9 го о и

Составитель К. Липковский

Техред M.Mîðãåíòàë . Корректор О. Ципле

Редактор А. Ксзорнз

Заказ 63 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. ужгород, ул.Гагарина, 101