Дискретный источник стабилизированного напряжения

Дискретный источник стабилизированного напряжения относится к области электротехники и может быть использован для питания электронных схем. Устройство содержит трансформатор с выходной обмоткой, к которой последовательно подключены две вольтодобавочные обмотки, три управляемых ключа переменного тока, трехпозиционный компаратор с выходами «больше», «норма», «меньше», первая и вторая вольтодобавочные обмотки, включенные встречно и согласно по отношению к основной выходной обмотке соответственно. Выходы ключей переменного тока объединены и подключены на первый вход диодного выпрямителя, а входы ключей переменного тока подключены к выходным обмоткам таким образом, что при входном напряжении, не выходящем за установленные пределы, сигналом «норма» трехпозиционного компаратора к диодному мосту подключается основная выходная обмотка, при выходе входного напряжения за верхний установленный предел первая вольтодобавочная обмотка включается встречно основной выходной обмотке, а при уменьшении входного напряжения ниже установленного вторая вольтодобавочная обмотка включается согласно основной выходной обмотке. Таким образом, диапазон допустимых колебаний входного напряжения увеличивается на сумму напряжения первой и второй вольтодобавочных обмоток. Это полезное свойство весьма существенно при подключении в качестве нагрузки непрерывного стабилизатора, поскольку обеспечивается технический результат - уменьшаются тепловые потери на стабилизаторе. 3 ил.

 

Устройство относится к вторичным источникам питания в электротехнике и может быть использовано для питания электрических стабилизаторов непрерывного напряжения, электрических ламп накаливания, электродвигателей подключении к первичной сети переменного тока с повышенным диапазоном колебаний входного напряжения.

Известен дискретный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное [л.1]. Устройство [л.1] содержит согласующий и вольтодобавочный трансформаторы, управляемые ключи, подсоединенные к первичной обмотке согласующего трансформатора, вторичная обмотка которого является источником выходного напряжения. Первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора содержит две одинаковых встречно включенных обмотки, а вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора включена последовательно выходному напряжению.

Устройство [л.1] сложно, имеет большие габариты и вес ввиду наличия двух трансформаторов, один из которых обеспечивает питание нагрузки и вольтодобавочный трансформатор с одинаковыми первичными обмотками и осуществляет регулирование напряжения только при изменении входного напряжения в сторону повышения.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока [л.2, с.55], включающий трансформатор с первичной и вторичной обмоткой, мостовой выпрямитель [л.2, с.54] с накопительным конденсатором, к выходу мостового выпрямителя подключен стабилизатор. Стабилизатор напряжения постоянного тока [л.2, с.55] имеет большие тепловые потери на стабилизаторе при завышенном напряжении на выходе мостового выпрямителя, которое является следствием завышения входного переменного напряжения на первичной обмотке трансформатора.

Прототипом предлагаемого устройства является устройство [л.2, с.55].

Целью предлагаемого изобретения является уменьшение тепловых потерь на стабилизаторе при изменениях входного напряжения выше верхнего заданного напряжения и сохранение работоспособности стабилизатора при уменьшении входного напряжения ниже установленного нижнего напряжения.

Предлагаемое устройство представлено на фиг.1, где изображаются:

1 - трансформатор,

2 - входная обмотка трансформатора,

3 - основная выходная обмотка трансформатора,

4 - первая вольтодобавочная обмотка трансформатора,

5 - вторая вольтодобавочная обмотка трансформатора,

6 - измерительная обмотка трансформатора,

7 - датчик напряжения сети,

8 - задатчик верхней уставки Uв,

9 - задатчик нижней уставки Uн,

10 - трехпозиционный компаратор,

11 - первый ключ переменного тока,

12 - второй ключ переменного тока,

13 - третий ключ переменного тока,

14 - первый диодный выпрямитель,

15 - накопительный конденсатор,

16 - стабилизатор.

Для достижения цели изобретения в устройство введены первая 4 и вторая 5 вольтодобавочные обмотки, включенные встречно последовательно, и измерительная обмотка 6, трехпозиционный компаратор 7 с выходами «больше» - Б, «норма» - Н и «меньше» - М, первым, вторым и третьим входом, управляемые ключи переменного тока 11, 12, и 13 соответственно. Вход первого ключа 11 переменного тока подключен к началу первой волътодобавочной обмотки 4, конец основной выходной обмотки 3 и точка соединения первой и второй вольтодобавочных обмоток соединены и подключены на вход второго ключа переменного тока 12, конец второй вольтодобавочной обмотки 5 подключен к входу третьего ключа 13 переменного тока. Выходы первого 11, второго 12 и третьего 13 ключей переменного тока объединены и подключены к первому входу диодного выпрямителя, к второму входу которого подключено начало основной вторичной обмотки, а к выходу диодного выпрямителя подключен накопительный конденсатор 15 и стабилизатор 16. К первому входу трехпозиционного компаратора 10 подключен выход задатчика 8 верхнего напряжения Uв, к второму входу трехпозиционного компаратора подключен выход датчика напряжения сети, к третьему входу трехпозиционного компаратора подключен выход задатчика 9 нижнего входного напряжения Uн. Выходной сигнал U6 датчика напряжения сети 6 определяется соотношением: U6=kUвх, где k - коэффициент трансформации напряжения с первичной обмотки 2 на измерительную обмотку 6.

На фиг.2 и фиг.3 изображены фрагменты предлагаемого устройства - датчик напряжения сети 7 и трехпозиционный компаратор 10, где изображены:

17 - второй диодный выпрямитель,

18 - фильтр нижних частот,

19 - первый двухпозиционный компаратор,

20 - второй двухпозиционный компаратор,

21 - логическая схема И-НЕ

Датчик напряжения сети 7 включает в себя второй диодный выпрямитель 17, к выходу которого подключен фильтр нижних частот 18, выход которого является выходом датчика 6 напряжения сети.

Трехпозиционный компаратор 10 содержит первый 19 и второй 20 двухпозиционные компараторы, выходы которых подключены к входам логической схемы И-НЕ 21. При этом выход логической схемы И-НЕ 21 является выходом «норма» И трехпозиционного компаратора 10, а выходы первого 19 и второго 20 двухпозиционных компараторов являются выходами «больше» - Б, и «меньше» - М трехпозиционного компаратора 10. Первые входы первого 19 и второго 20 компараторов объединены и подключены к выходу датчика 7 напряжения сети, а вторые входы первого 19 и второго 20 компаратора подключены к выходу задатчика 8 верхней уставки и задатчика 9 нижней уставки соответственно. Активными выходными сигналами трехпозиционного компаратора 10 являются низкие уровни сигналов на выходах первого 19 и второго 20 двухпозиционных компараторов и логической схемы И-НЕ 21. На выходе логической схемы И-НЕ 21 активный выходной сигнал появляется при высоких уровнях сигнала на выходах компараторов 19 и 20. Активный выходной сигнал на выходе «больше» Б появляется, когда входное напряжение Uвх больше заданного Uв, а на выходе «меньше» М активный управляющий сигнал появляется, когда входное напряжение Uвх меньше заданного Uн.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда входное напряжение Uвх меньше заданного верхнего напряжения Uв, но больше заданного нижнего напряжения Uн, сигнал выхода «норма» - Н трехпозиционного компаратора 10 является активным и включает второй ключ переменного тока 12 и поэтому напряжение на входе первого диодного выпрямителя 14 определяется напряжением на основной выходной обмотке 3. Если входное напряжение Uвх больше заданного напряжения Uв, то активный управляющий сигнал появляется на выходе «больше» Б трехпозиционного компаратора 10 и включает первый ключ переменного тока 11. В этом случае напряжение на выходе первого диодного выпрямителя 14 уменьшается на величину напряжения первой вольтодобавочной обмотки 4, включенной последовательно встречно по отношению к основной выходной обмотке 3. Если входное напряжение Uвх меньше нижнего напряжения Uн, то активный управляющий сигнал появляется на выходе «меньше» М трехпозиционного компаратора 10 и включает третий ключ переменного тока 13. Поэтому напряжение на входе первого диодного выпрямителя 14 увеличивается на величину напряжения второй вольтодобавочной обмотки 5, включенной последовательно согласно по отношению к основной выходной обмотке 3.

Таким образом, предлагаемый дискретный источник стабилизированного напряжения работает нормально как при увеличении, так и при уменьшении входного напряжения за пределы установленных значений Uв и Uн соответственно. Это полезное свойство предлагаемого устройства позволяет сократить тепловые потери на стабилизаторе и исключить переход его в неработоспособное состояние и сохранить работоспособность устройства при заниженных значениях входного напряжения.

Предложенное устройство является новым, полезным и промышленно применимым. Введенные в устройство дополнительные элементы и связи между ними соответствуют признакам изобретения.

Литература

1. Авторское свидетельство SU №1697061, G05F 1/30, H02M 5/12, Бюл. №45 07.12.91 г. «Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное».

2. П.Хоровиц, У Хилл. Искусство схемотехники, т.1, с.55, с.54, с.329, Москва, «Мир», 1993.

Дискретный источник стабилизированного напряжения, содержащий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, диодный выпрямитель, накопительный конденсатор и стабилизатор в качестве нагрузки, подключенной к выходу диодного выпрямителя, отличающийся тем, что в устройство введены первая и вторая вольтодобавочные обмотки, измерительная обмотка, первый, второй и третий ключи переменного тока, трехпозиционный компаратор с выходами «больше», «норма» и «меньше», подключенными к управляющим входам первого, второго и третьего ключей переменного тока соответственно, первый и второй задатчики верхней и нижней уставок, к первому входу трехпозиционного компаратора подключен задатчик верхней уставки, ко второму входу подключен выход введенного в устройство датчика входного напряжения сети, выходом подключенный к измерительной обмотке, к третьему входу трехпозиционного компаратора подключен выход задатчика нижней уставки; выходы первого, второго и третьего ключей переменного тока объединены и подключены к первому входу диодного выпрямителя, ко второму входу которого подключено начало основной выходной обмотки, вход первого ключа переменного тока подключен к началу первой вольтодобавочной обмотки, вход второго ключа переменного тока подключен в точку соединения конца основной выходной обмотки, конца первой вольтодобавочной обмотки и начала второй вольтодобавочной обмотки, вход третьего ключа переменного тока подключен к концу второй вольтодобавочной обмотки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам напряжения переменного тока, предназначено для использования в системах электроснабжения. .

Изобретение относится к устройству для регулирования электрического напряжения в сетях электроснабжения с регулировочным трансформатором, причем за счет монтажа с возможностью выбора всего лишь трех ответвлений обмоток и отдельной реакторной обмотки, в результате с помощью всего четырех переключающих элементов могут устанавливаться пять ступеней напряжения.

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к стабилизаторам напряжения и может быть использовано для автоматического поддержания в электрической сети заданного напряжения. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначается для использования в системах электроснабжения для стабилизации однофазного напряжения источника электроэнергии переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам напряжения переменного тока, и предназначается для использования в системах электроснабжения для стабилизации трехфазного напряжения источника энергии переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в установках, где требуется применение индуктивности с плавным изменением ее величины.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах для регулирования напряжения под нагрузкой силовых и преобразовательных трансформаторов с помощью тиристоров.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве регулирующего органа стабилизаторов напряжения, к форме выходного напряжения которых предъявляются повышенные требования. Технический результат - повышение надежности и упрощение алгоритма управления. Тиристорный регулятор переменного напряжения содержит трансформатор, вторичная обмотка которого подключена между зажимами сети и нагрузки, блок управления, состоящий из трансформатора управления, источника питания, синхронизированного широтно-импульсного модулятора и выходных каскадов, и четыре цепочки, каждая из которых составлена из тиристора с отсекающим диодом, которые соединены по мостовой схеме. Одна диагональ моста отсекающими диодами связана с зажимами сети, а другая, образованная встречно-включенными тиристорами, через датчик тока соединена с первичной обмоткой трансформатора. Каждая цепочка зашунтирована антипараллельным управляемым вентилем. Между одноименными выводами тиристоров диагонали сети установлены коммутирующие конденсаторы, а датчик тока выходом соединен с блоком управления. По регулировочным свойствам такой тиристорный регулятор приближается к устройствам на полностью управляемых ключах, имеет минимальное количество силовых элементов, проще алгоритм управления, выше надежность. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой. Технический результат - обеспечение регулирования напряжения под нагрузкой, снижение величины коммутационных экстратоков регулировочной ступени обмотки трансформатора. В устройстве переключения отводов трансформатор выполнен с двумя ветвями расщепленной обмотки с отводами пониженного и повышенного напряжений, тиристоры объединены в две вентильные группы противоположных направлений электропроводности, двумя выводами соединенными друг с другом и с фазным выводом цепи питания. Вентильная группа одного направления электропроводности другими выводами подключена к отводам одной ветви расщепленной обмотки, а вентильная группа противоположной электропроводности - к отводам другой ветви расщепленной обмотки. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания аппаратуры различного назначения. Техническим результатом является уменьшение динамической погрешности стабилизации. Для этого в стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными зажимами, преобразователь интервала в код, информационный вход которого подключен к выходному зажиму, синхронизирующий вход через формирователь синхроимпульсов - к входному зажиму, управляющий вход - к источнику опорного напряжения, а также логическое устройство, подключенное информационным входом к выходу преобразователя интервала в код, а синхронизирующим входом - к выходу формирователя синхроимпульсов, введены регистр, дополнительный источник опорного напряжения и дополнительный преобразователь интервала в код, управляющий вход которого подключен к дополнительному источнику опорного напряжения, синхронизирующий вход - к выходу формирователя синхроимпульсов, а информационный вход - к входному зажиму, причем регистр входами подключен к выходам логического устройства, а выходами - к управляющим входам регулирующего органа дискретного действия, а в логическое устройство введены дополнительный информационный вход, соединенный с выходом дополнительного преобразователя интервала в код, и вход обратной связи, соединенный с выходом регистра. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей и других элементов автоматики. Достигаемым техническим результатом является повышение выходного напряжения источника опорного напряжения до уровня, соответствующего утроенной ширине запрещенной зоны кремния, и повышение коэффициента стабилизации при изменении питающего напряжения при высокой температурной стабильности выходного напряжения. Источник опорного напряжения содержит первый, второй и третий транзисторы, коллектор которого подключен к входу управления регулирующего элемента, выход которого является выходом устройства, а его питающий вход соединен с шиной питания, источник тока, включенный между шиной питания и коллектором третьего транзистора, коллектор первого транзистора соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с базой первого транзистора, второй резистор, первым выводом подключенный к выходу устройства, а также четвертый, пятый и шестой транзисторы. 8 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения трансформатора. Техническим результатом является повышение надежности и точности регулирования даже при отказе отдельных переключающих элементов. Ступенчатый переключатель выполнен модульным, причем каждый модуль включает в себя соответствующую частичную обмотку обмотки регулирования, которая может подключаться или отключаться посредством полупроводниковых переключающих элементов. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Техническим результатом является расширение диапазона регулирования напряжения. Устройство для регулирования напряжения содержит трансформатор, при этом в каждой фазе к промежуточному выводу первичной обмотки подключено начало тиристорного ключа, выполненного из двух встречно-параллельно включенных тиристоров, а к концу первичной обмотки подключен реактор, конец которого соединен с концом тиристорного ключа, образуя общую точку, соединенную с аналогичными общими точками других фаз. В устройство введен блок управления тиристорными ключами обмоток трансформатора каждой из фаз. В способе регулирования напряжения при переключении тиристорных ключей для повышения напряжения сначала открывают тиристорный ключ одной фазы с последующим поочередным подключением другой и последующих фаз, а переключение тиристорных ключей для понижения напряжения осуществляют в обратном порядке. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Техническим результатом является обеспечение широких функциональных возможностей благодаря введению пофазного регулирования напряжения в полном диапазоне регулирования путем переключения тиристорных ключей поочередно в каждой фазе первичной обмотки. Устройство для регулирования напряжения содержит трансформатор, одна из обмоток которого содержит в каждой фазе соединенные последовательно основную и регулировочную части, по крайней мере, два коммутирующих узла, один из которых соединен с ответвлением регулировочной части, а другой коммутирующий узел соединен с крайним выводом регулировочной части. Каждый коммутирующий узел содержит тиристорный ключ, а концы коммутирующих узлов соединены между собой, образуя общую точку, соединенную с общими точками коммутирующих узлов других фаз. В устройство в каждой фазе введен трансформатор тока, включенный между ответвлением регулировочной части и тиристорным ключом; кроме того, в устройство в каждой фазе могут быть включены последовательно реактор и блок отключения реактора, соединенные параллельно с тиристорным ключом, соединенным с крайним выводом регулировочной части. В устройство введен блок управления тиристорными ключами каждой из фаз и тиристорными ключами других фаз. В способе регулирования напряжения по одному варианту регулирование осуществляют путем открытия тиристорных ключей, переключение тиристоров тиристорных ключей с одного коммутирующего узла на другой осуществляют путем предварительного закрытия тиристоров тиристорных ключей одного коммутирующего узла с последующим открытием тиристоров тиристорных ключей другого коммутирующего узла, не прерывая проходящий через реактор в момент переключения рабочий ток трансформатора. По другому варианту в способе регулирования напряжения регулирование осуществляют путем открытия тиристорных ключей, тиристорных ключей по фазам на повышение напряжения осуществляют следующим образом: в исходном положении тиристорные ключи, подключенные к крайним выводам регулировочной части, оставляют открытыми во всех фазах, затем закрывают тиристорный ключ, подключенный к крайнему выводу регулировочной части первой фазы, и открывают тиристорный ключ, подключенный к ответвлению регулировочной части этой фазы, затем переключают тиристорные ключи последовательно в других фазах, аналогично переключению тиристорных ключей в первой фазе; при этом переключение тиристорных ключей на понижение напряжения осуществляют в обратной последовательности. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх