Стабилизатор напряжения

 

355900

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саюз Саеетскиз

Социалистическиз

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 06.1V.1970 (№ 1426911/24-7) М Кл G 05b 5/01

G 05f 1/22 с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет оа делам нзааретеиий и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 621.316.722 (088.8) Опубликовано ОЗ.Х1.1972. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 29.1.1973

Авторы изобретения Б. Н. Сергеенков, В. М. Киселев, В. С. Иванов и В. Я. Воробьев

Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт

СТАБ ИЛ И ЗАТОР ИАП РЯ)КЕНИЯ

Известные стабилизаторы напряжения с трехфазным регулируемым автотр ансфор матором с перераспределением напряжения в качестве основного исполнительного элемента, содержащего последовательно включенные повышающий и понижающий автотрансформаторы с обмотками подмагничивания в каждой фазе и блоки распределения токов между обмотками подмагничивания повышающего и понижающего автотрансформаторов, не обеспечивают высокой точности стабилизации средних значений линейных напряжений.

Предложенное устройство обеспечивает высокую точность стабилизации средних значений линейных напряжений благодаря тому, что к блокам распределения токов подмагничивания каждой фазы через полупроводниковые коммутаторы подключены преобразователи смежных относительно этой фазы линейных напряжений в напряжения с прямоугольной формой импульсов, скважность которых зависит от величины линейного напряжения, состоящие из двух взаимосвязанных интегрирующих цепочек, каждая из которых содержит триод, конденсатор и резистор, причем в первую цепочку включены эмиттер-коллектор триода, а во вторую эмиттер-база триода, коллектор которого соединен с базой триода первой интегрирующей цепочки.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора; на фиг.2 показаны временные диаграммы работы стабилизатора; на фиг. 3 приведена диаграмма напряжения на одном из конденсаторов и триоде интегрирующей цепочки.

В предлагаемой схеме стабилизации в качестве основного исполнительного элемента используется трехфазный плавнорегулируемый автотрансформатор 1 с перераспределением

10 напряжения, состоящий из двух последовательно включенных повышающего 2 и понижающего 8 автотрансформаторов, имеющих на каждой фазе отдельные обмотки подмагничивания.

1S Для регулирования токов в обмотках подмагничивания АТРПН используются триоды

4,5вфазеА,б,7в фазеВи8,9вфазеС.

Эмиттер-база триода 5 (7, 9) шунтируется триодом 4 (б, 8), при насыщении которого

20 триод 5 (7, 9) закрывается. Параллельно с эмиттером-базой триода 4 (б, 8) включен триод 10 (11, 12), эмиттер-коллектор которого шунтирует эмиттер-базу триода 4 (б, 8). Резисторы 18 — 15 нормируют коллекторные токи

25 триодов 10 — 12.

Состояние регулятора токов подмагничивания зависит от управляющего сигнала, поступающего на триод 1б (17, 18), эмиттер-база которого является входом регулятора токов

30 подмагничивания, 355900

В том случае, когда триод 16 (17, 18) заперт, триод 10 (11, 12) открыт, открыт также триод 5 (7, 9), а триод 4 (6, 8) заперт.

Таким образом, напряжение источника питания подводится во время этого интервала к обмотке управления фазы В, а напряжение, подводимое к обмотке управления фазы А, практически равно О.

Во время интервала, когда триод 16 (17, 18) насыщается, триод 10 (11, 12) закрывается, соответственно открывается триод 4 (6, 8), а триод 5 (7, 9) закрывается, так как эмиттербаза триода 5 (7, 9) шунтируется эмиттеромколлектором триода 4 (6, 8).

Базовый ток триода 4 (6, 8) регулируется усилителем из триодов 10 (11, 12), 16 (17, 18), 19 (20, 21), работающим в ключевом режиме.

Переход эмиттер-база триода 4 (6, 8) шунтируется триодом 10 (11, 12), 19 (20, 21), эмиттеры которых подсоединены к эмиттеру триода 4 (6, 8). Эмиттер 4 (6, 8) подсоединен к эмиттеру 5 (7, 9). При насыщении триода 4 (6, 8) обеспечивается четкое закрытие триода

5 (7, 9). Параллельно с триодом 10 (11, 12) включен триод 19 (20, 21) при насыщении одного из этих триодов, триод 4 (6, 8) запирается, а триод 5 (7, 9) оказывается открытым.

В том случае, когда триоды 10 (11, 12) и

19 (20, 21) закрыты, триод 4 (6, 8) открыт, а триод 5 (7, 9) заперт. Таким образом, работа выходных взаимосвязанных ключей 4, 5 (6 — 9) схемы управления каждой фазы определяется состоянием триодов 10 (11, 12) и 19 (20, 21). Резисторы 22 — 24 нормируют базовые токи триодов 5, 7, 9.

Для получения высокоточной стабилизации выходных линейных напряжений применяется следующая система связи между фазными регулирующими органами.

К коллектору триода 16 (17, 18), являющегося выходным элементом блока измерения линейного напряжения АВ (ВС, СА), через распределительные сопротивления 25, 26 (27, 28, 29, 30) подключается база триода 10 (11, 12), входящего в состав усилителя фазы А (В, С) и базы триода 20 (19, 21), входящего в состав усилителя фазы В (А, С). Сопротивления 25, 26 (27, 28, 29, 30) выбраны таким образом, чтобы исключить влияние возможного разброса входных характеристик эмиттербаза триодов 10, 20 (II, 12, 19, 21).

В каждой фазе триоды 10 (П, 12) и 19 (20, 21) совершенно равноценны по воздействию на формирование выходных сигналов, благодаря чему обеспечивается одинаковое воздействие блока измерения линейного напряжения

АВ на фазные регулирующие органы А и В, а блоки измерения линейных напряжений ВС и СА имеют одинаковое воздействие на фазные регулирующие органы фаз  — С и С вЂ” А.

При такой системе переходный процесс в стабилизаторе продолжается до возможного выравнивания линейных напряжений.

Переключение триодов 10, 11, 12, 19, 20, 21 осуществляется измерительными системами линейных напряжений, выходными элементами которых являются триоды 16 — 18.

Принцип воздействия измерительных систем линейных напряжений на соответствующие фазные регулирующие элементы состоит в измерении в пределах полупериода соотношения между интервалами насыщения и отсечки триодов 16 — 18 в зависимости от уровня измеряемых линейных напряжений и в преобразовании этого соотношения посредством триодов 10, 11, 12, 19, 20, 21 в такие соотношения интервалов насыщения и отсечки триодов 4 — 9, которые обеспечивали бы наилучшее возможное приближение всех трех линейных напряжений к заданным значениям.

Соотношение между интервалами насыщения и отсечки триодов 16 — 18 регулируется специальными двухступенчатыми интегрирующими цепочками, позволяющими с минимальными двухступенчатыми интегрирующими цепочками, позволяющими с минимальным запаздыванием преобразовывать изменения средних значений измеряемых напряжений в ширину прямоугольных импульсов напряжения, снимаемых с триодов 16 — 18.

Первым интегрирующим звеном является цепочка из триода 31 (32, 33), конденсатора

34 (35, 36) и сопротивлений 37, 38 (39, 40, 41, 42). К началу каждого полупериода выпрямленного напряжения (см. временные диаграммы на фиг. 2), получаемого через выпрямительный мост 43 (44, 45), на участке спадания выпрямленного напряжения до О конденсатор за интервал t> — to практически полностью разряжается через триод 46 (47, 48), вентиль 49 (50, 51) и сопротивление 52 (53, 54). С начала нового полупериода (момент tp) начинается заряд конденсатора 34 (35, 36) через сопротивление 38 (40, 42). Уровень выпрямленного напряжения, величина емкости

34 (35, 36) и сопротивлений 38 (40, 42) выбираются такими, чтобы напряжение на емкости

34 (35, 36) было в достаточной степени npo(U,M Ж, о где U„„„„„, мгновенное значение измеряемого линейного напряжения.

При заряде конденсатора 34 (35, 36) до уровня напряжения на опорном диоде 55 (56, 57) момент времени 1 происходит включение второй интегрирующей цепочки, состоящей из триода 58 (59, 60), конденсатора 61 (62, 63) и сопротивлени" 38 (40, 42).

До момента включения второй интегрирующей цепочки (в интервале времени 4 — 4) напряжение на конденсаторе 61 (62, 63) удерживается равным напряжению на опорном диоде 55 (56, 57), если пренебречь падением напряжения на переходе эмиттер-база триода

16 (18, 17), который насыщен благодаря току, протекающему через сопротивление 64 (65.

66) . о

Сопротивление 67 (68, 69), нормирующее ток в опорном диоде 55 (56, 57), по величине существенно меньше сопротивления 64 (65, 66).

Пока напряжение на конденсаторе 84 (85, 86) меньше опорного напряжения стабилитрона 55 (56, 57) переход эмиттер-база триода

58 (59, 60) находится под обратным напряжением и этот триод закрыт, благодаря чему через триод 81 (82, 88), открытый током, протекающим через сопротивление 37 (89, 41), происходит заряд конденсатора 84 (35, 86).

Как только напряжение на конденсаторе 34 (85, Зб) достигает величины опорного напряжения стабилитрона 55 (56, 57) в базе триода

58 (59, 60) появляется некоторый ток, который затем лавинообразно нарастает до максимального значения благодаря тому, что при этом эмиттер-коллектор триода 58 (59, 60) шунтирует переход эмиттер-база триода 81 (82, 88) и к напряжению конденсатора 84 (85, Зб) добавляется напряжение на закрывающемся триоде 81 (82, 88), что и создает дополнительный скачок напряжения на цепочке, в которую включен переход эмиттер-база триода 58 (59, 60). Это форсирует открытие триода 58 (59, 60) и закрытие триода 81 (82, 83).

Имеющееся AUa+iU< с момента времени 4 напряжение на выходе моста 48 (44, 45) после рассмотренного переключения цепочек оказывается полностью приложенным к интегрирующей цепочке, получающейся из конденсатора 61 (62, 68) и сопротивления 88 (40, 42).

Без двухступенчатого интегрирования вместо конденсатора 61 (62, 68) сразу можно было бы включить конденсатор 84 (85, Зб), но для получения такого же, как при двухступенчатом интегрировании, приращения напряжения, уровень опорного напряжения и соответственно напряжение, получаемое с измери355900 тельного трансформатора, нужно было бы увеличить. Поскольку емкость конденсатора

84 (85, 86) = 10 вакф, а конденсатора 61 (62, 68) = 1 мкф, то двухступенчатая интегрирую5 щая система позволяет в 10 раз при прочих равных условиях повысить разрешающую способность измерительной системы.

Диаграмма напряжения на конденсаторе 61 (62, 68) вместе с напряжением на триоде 16

10 (17, 18) показана на фиг. 3. Пунктиром показано смещение напряжений при некотором увеличении выходного напряжения.

Предмет изобретения

Стабилизатор напряжения с трехфазным регулируемым автотрансформатором с перераспределением напряжения в качестве основного исполнительного элемента, содержащего

20 последовательно включенные повышающий и понижающий автотрансформаторы с обмотками подмагничивания в каждой фазе и блоки распределения токов между обмотками подмагничивания повышающего и понижающего

25 автотрансформаторов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабилизации средних значений линейных напряжений, к блокам распределения токов подмагничивания каждой фазы через полупроводниковые коммутаторы

50 подключены преобразователи смежных относительно этой фазы линейных напряжений в напряжения с прямоугольной формой импульсов, скважность которых зависит от величины линейного напряжения, состоящие из двух

55 взаимосвязанных интегрирующих цепочек, каждая из которых содержит триод, конденсатор и резистор, причем в первую цепочку включены эмиттер-коллектор триода, а во вторую эмиттер-база триода, коллектор которого

40 соединен с базой триода первой интегрирующей цепочки.

355900 3 <о Ри8. 2

17б1

<< г2 Э

fest 3

Редактор В. Фельдман

Заказ 4337/11 Изд. № 1843 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Круглова

Техред Л. Богданова

Корректоры: А. Васильева и Л. Чуркина