Однофазный стабилизатор напряжения
Владельцы патента RU 2282886:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет (RU)
Изобретение относится к электротехнике и предназначается для использования в системах электроснабжения для стабилизации однофазного напряжения источника электроэнергии переменного тока. Техническим результатом является обеспечение гальванической развязки стабилизатором напряжения между источником и нагрузкой. Стабилизатор напряжения переменного тока содержит однофазный трансформатор (1), к выводам первичной обмотки трансформатора (2) и (3) подключается источник электроэнергии, первый вывод вторичной обмотки трансформатора (4) подключается к первому выводу стабилизатора напряжения (9), к которому подключается нагрузка, а второй и третий выводы вторичной обмотки (5) и (6) через оптосимисторы (7) и (8) соединены с вторым выводом стабилизатора (10) для подключения нагрузки, система управления (11) стабилизатором напряжения переменного тока содержит блок питания (12), который первым и вторым входом подключен к источнику переменного тока к выводам (2) и (3), первый вывод блока питания (12) соединен с входом нуль-органа (13), выход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения (14) и входом первого формирователя импульсов (15), второй вход блока питания (12) соединен с первым входом компаратора (16), второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения (14), выход компаратора (16) соединен с входом второго формирователя импульсов (17), при этом выходы первого (16) и второго (17) формирователей импульсов соединены с управляющими входами оптосимисторов (8) и (7) соответственно. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам напряжения переменного тока, и предназначается для использования в системах электроснабжения для стабилизации однофазного напряжения источника электроэнергии переменного тока.
Известный стабилизатор напряжения переменного тока содержит трансформатор, тиристорные ключи для бесконтактного переключения ответвлений трансформатора и систему управления стабилизатором, которая содержит блок питания, нуль-орган и формирователь импульсов (Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. - М.: Энергоатомиздат, 1992, рис.5.9, с.238). Недостатками стабилизатора являются низкая надежность и КПД.
Наиболее близким по техническому решению является стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий автотрансформатор, два оптосимистора со схемой управления (патент РФ №2216032, МКИ 7 G 05 F 1/20, 2003 г.). Недостатком стабилизатора является необеспечение гальванической развязки между источником электроэнергии и нагрузкой.
Техническим решением поставленной задачи является обеспечение гальванической развязки стабилизатором напряжения между источником и нагрузкой.
Поставленная задача достигается тем, что используется однофазный трансформатор, причем выводы первичной обмотки трансформатора подключаются к источнику электроэнергии и являются первым и вторым входом системы управления, вторичная обмотка трансформатора имеет три вывода, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с первым выводом для подключения нагрузки стабилизатора напряжения, второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен со вторым выводом для подключения нагрузки через первый оптосимистр, а третий вывод вторичной обмотки трансформатора соединен со вторым выводом для подключения нагрузки через второй оптосимистр, управляющие входы первого и второго оптосимисторов подключаются к первому и второму соответственно выходам системы управления, система управления содержит блок питания, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, первый и второй формирователи импульсов и компаратор, причем первый и второй входы системы управления являются входами блока питания, первый выход блока питания соединен с входом нуль-органа, а второй его выход соединен со вторым входом компаратора, выход нуль-органа соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого является первым выходом системы управления и через генератор пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, выход компаратора соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого является вторым выходом системы управления.
Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что в схеме стабилизатора напряжения вместо автотрансформатора используется однофазный трансформатор, вторичная обмотка которого имеет три вывода, схема также содержит два оптосимистора с системой управления.
По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна аналогичная заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана функциональная схема стабилизатора напряжения переменного тока. Стабилизатор напряжения переменного тока содержит однофазный трансформатор 1, к выводам первичной обмотки трансформатора 2 и 3 подключается источник электроэнергии, первый вывод вторичной обмотки трансформатора 4 подключается к первому выводу стабилизатора напряжения 9, к которому подключается нагрузка, а второй и третий выводы вторичной обмотки 5 и 6 через оптосимисторы 7 и 8 соединены с вторым выводом стабилизатора 10 для подключения нагрузки, система управления 11 стабилизатором напряжения переменного тока содержит блок питания 12, который первым и вторым входом подключен к источнику переменного тока к выводам 2 и 3, первый вывод блока питания 12 соединен с входом нуль-органа 13, выход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения 14 и входом первого формирователя импульсов 15, второй вход блока питания 12 соединен с первым входом компаратора 16, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения 14, выход компаратора 16 соединен с входом второго формирователя импульсов 17, при этом выходы первого 16 и второго 17 формирователей импульсов соединены с управляющими входами оптосимисторов 8 и 7 соответственно.
На фиг.2 показаны диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы стабилизатора напряжения переменного тока.
Стабилизатор напряжения переменного тока работает следующим образом. В номинальном режиме работы напряжение источника питания uвх (фиг.2, а) подключается к первичным обмоткам трансформатора 1, к выводам 2 и 3 и к входу блока питания 12 системы управления 11 (фиг.1). С первого входа блока питания 12 сигнал синусоидальной формы поступает на вход нуль-органа 13, на выходе которого формируются импульсы, синхронные с нулевыми значениями напряжения источника питания uвх (фиг.2, б). Синхронизирующие импульсы через первый формирователь импульсов 15 поступают на управляющий вход оптосимистора 7. На выходных выводах 9 и 10 стабилизатора формируется напряжение u45 (фиг.2, д). Синхронизирующие импульсы поступают также на вход генератора пилообразного напряжения 14, на выходе которого формируется опорный сигнал uOC пилообразной формы (фиг.2, в), который поступает на первый вход компаратора 16 (фиг.1). На второй вход компаратора 16 поступает ведущий сигнал uBC1 напряжения постоянного тока (фиг.2, в), который пропорционален напряжению источника питания переменного тока. Когда величина опорного сигнала меньше, чем ведущего, т.е. когда uOC<uBC1, на выходе компаратора 16 формируются управляющие импульсы (фиг.2, г), которые через формирователь импульсов управления 17 поступают на управляющий вход оптосимистора 8 (фиг.1). Оптосимистр 8 включается, это приводит к естественной коммутации (закрытию) оптосимистора 7 и на выходных выводах стабилизатора 9 и 10 формируется напряжение u46 (фиг.2, д). В результате при поочередной работе оптосимисторов 7 и 8 на выходе стабилизатора будет непрерывно формироваться выходное напряжение uвых1 (фиг.2, д). Если, к примеру, напряжение источника питания уменьшится, тогда уменьшится величина напряжения источника ведущего сигнала, т.е. uBC2<uBC1 (фиг.2, е). Угол управления оптосимистором 8 уменьшится (α2<α1, фиг.2, г, ж), напряжение на выходных выводах 9 и 10 стабилизатора увеличится uвых2>uвых1 (фиг.2, з).
Использование однофазного трансформатора, вторичная обмотка которого имеет три вывода, двух оптосимисторов с системой управления выгодно отличает предлагаемый стабилизатор напряжения переменного тока от известного, так как обеспечивается гальваническая развязка между источником и нагрузкой.
Стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий два оптосимистора и систему управления, отличающийся тем, что используется однофазный трансформатор, причем выводы первичной обмотки трансформатора подключаются к источнику электроэнергии и являются первым и вторым входом системы управления, вторичная обмотка трансформатора имеет три вывода, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с первым выводом для подключения нагрузки стабилизатора напряжения, второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен со вторым выводом для подключения нагрузки через первый оптосимистр, а третий вывод вторичной обмотки трансформатора соединен со вторым выводом для подключения нагрузки через второй оптосимистр, управляющие входы первого и второго оптосимисторов подключаются к первому и второму соответственно выходам системы управления, система управления содержит блок питания, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, первый и второй формирователи импульсов и компаратор, причем первый и второй входы системы управления являются входами блока питания, первый выход блока питания соединен с входом нуль-органа, а второй его выход соединен со вторым входом компаратора, выход нуль-органа соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого является первым выходом системы управления и через генератор пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, выход компаратора соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого является вторым выходом системы управления.
