Регулятор переменного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (ii)684696 (61) Дополнительное к авт. саид-ау (22) Заявлемо 3101.75 (21) 2100523/24-07 с прмсоедимемием заявки М (23) Приоритет а(51)М, Кл.

Н 02 М 5/04

Государственный комитет

СССР оо делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 621.316. .722.1(088.8) Опубликован@0509.79. Бюллетень Йо 33

Дата опублмковамия описания 050979 (72) Авторы

H3O6pBTBHH$I Г ° Е ° Кувшинов и В. К ° Усольцев

Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени В. В. Куйбышева (71) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ПEPENEHНОГО HAtIРЯЛЯНИЯ

Изобретение относится к области преобразователей напряжения, а именно к автоматическим регуляторам напряжения и тока, предназначенных для питания различного вида нагрузок.

Известны регуляторы напряжения, в которых нагрузка включается последовательно с магнитными или тиристорными усилителями 11) .

Известные регуляторы позволяют в широких пределах изменять напряжение на нагрузке, но при этом не обеспечивают стабильность коэффициента формы напряжения и сдвиг его по фазе относительно напряжения питания.

Известен также трансформаторный регулятор, который представляет собой сочетание двух электромагнитных элементов, включенных последовательно с нагрузкой и параллельно ей (2).

В известном регуляторе глубокое регулирование выходного напряжения осуществляется путем подмагничивания или только одного последовательного элемента, или обоих, последовательного и параллельного элемента.

Недостатками регулятора этого типа являются переменная в пределах от 0 до 90о величина фазового сдвига выходного напряжения по отношению к напряжению питания, изменяющаяся при изменении выходного напряжения или прн изменении нагрузки, резкое ухудшение фортея выходного напряжения и увеличение коэффициента форты его при глубоком уменьшении выходного напряжения, низкое быстродействие регулятора, проявляющееся в том, что переходные процессы в нем протекают в течение более десяти периодов питающего напряжения.

Целью изобретения являются повыоение быстродействия регулятора, улучшение формы выходного напряжения при глубоком изменении его величины и уменьшение пределов фазового сдвига выходного напряжения по отнсывнию к йапряжению питания.

Для этого в регуляторе напряжения, содержащем неуправляемый элемент, включенный последовательно с нагрузкой, и управляежй элемент, включенный параллельно нагрузке, в качестве управляетюго элемента использован преобразователь частоты, состоящий из выпрямителя, c глаживающвго дрос« селя и ведомого сетью инвертора.

В качестве неуправляемого элемента применен индуктивно-емкостный пре684696 дросселе 4), которое, в свою очередь, определяется напряжением источника питания 6 .и углом управления иивертором 5, эа)исящим от сигнала источника входного сигнала 7. При изменении напряжения источника 7 входного сигнала изменяется напряжение иа вхо55 де иивертора 5 и вместе с ним напря»ение на нагрузке 5 °

При этом максимальное напряжение иа нагрузке может быть больше напряжения питания Ч источника 1.

Фазовый угол выходного тока индуктивно-емкостного преобразователя по

60 отношению к напряжению питания источ- б5 ника 1 постоянен, он не зависит от образователь источника напряжения в источник тока.

Регулятор напряжения может быть подключен к источникам (источнику) питания через трансформаторы (трансформатор), Регулятор может работать

I при одном объединенном источнике пи- 5 тания, при этом в каждый полюс преобразователя частоты включены сглаживающие дроссели с одинаковой индуктивностью, В состав индуктивно-емкостного 10 преобразователя входят резонансные фильтры, настроенные на высшие гармоники выходного напряжения .

На чертеже представлен регулятор напряжения с нагрузкой переменного тока и источниками питания, блок-схема.

Регулятор может быть выполнен и для нагрузки постоянного тока.

Регулятор содержит подключенный к источнику 1 питания переменного тока, ИидуКтИВНО-ЕмКОСтНОй ПрЕОбраэОВатЕЛЬ индуктивно-емкостной преобразователь

2 источника напряжения в источник тока, выкод которого присоэдинен к преобразователю частоты, в состав когорого входят выпрямитель 3, сглаживающий дроссель 4 и инвертор 5, ведомый напряжением источника 6 переменного тока. Инвертор 5 управляется источником 7 входного сигнала. Нагрузка 8 30 переменного тока включается на вход выпрямителя 3, как показано на чертеже.

Выходной ток индуктивно-емкостного преобразователя 2 источника напряже- 35 ния в источник тока определяется era параметрами и величиной напряжения источника 1 и не зависит от величины выходного напряжения. Часть тока индуктивно-емкостного преобразователя 40 потребляется нагрузкой, а остальнаячерез выпрямитель Э, сглаживающий дроссель 4 и инвертор 5 передается источнику 6. Ток нагрузки может изменяться от нуля до предельного эна- 45 чения и era максимальная величина не зависит от напряжения на нагрузке. Последнее определяется входным напряжением инвертора 5 (отличается от него на падение напряжения в вентилях выпрямителя 3 и в сглаживающем напряжения на нагрузке. Благодаря этому снижается, а при чисто активной, нагрузке устраняется изменение фазового угла напряжения на нагрузке 8 по отношению к напряжению источника 1.

Так как сопротивление индуктивноемкостного преобразователя 2 снижается с ростом частоты и тем самыми способствует шунтированию высших гармонических составляющих тока выпрямителя, коэффициент искажения синусондальной формы напряжения на нагрузке 8 достаточно мал. При необходимости может быть достигнуто дальнейшее улучшение форьы выходного напряжения путем включения в состав индуктивноемкостного преобразователя резонансных фильтров, настроенных на высшие гармоники тока преобразователя частоты.

Источники 1 и 6 могут быть объединены в один. При этом для обеспечения нормальной работы преобразователя частоты необходимо включить одинаковые сглаживающие дроссели в каждый полюс преобразователя. Можно также между индуктивно-емкостными преобразователем 4 и источником 1 или между инвер ropoM 5 и источником 6 включить разделительный трансформатор ° В последнем случае появляется воэможность получения необходимой величины максимального напряжения на нагрузке 8, в том числе и напряжения большего напряжения источника питания. Быстродействие регулятора напряжения обеспечивается высоким быстродействием системы управления инверторам 5 и весьма малым временем переходных процессов в цепях не управляемого последовательного элемента 2 (индуктивно-емкостного преобразователя) и преобразователя частоты.

Так как мощность, потребляемая системой управления инвертором со стороны источника входного сигнала 7, очень малая, регулятор напряжения обладает весьма значительным коэффициентом усиления по мощности при достаточно большом коэффициенте усиления по напряжению

Формула изобретения

1. Регулятор переменного напряжения, питающийся Or двух источников и содержащий неуправляемый элемент, включенный последовательно в цепь нагрузки, и управляемюй элемент, включенный параллельно этой цепи, отличающийс ятем, что, с целью повьыеиия быстродействия, управляемый элемент выполнен в виде преобразователя частоты, состоящего иэ последовательно соединенных выпрямителя, вход которого подключен параллельно цепи нагрузке, сглаживаю1 щего дросселя и ведомого сетью инвертора, выход которого подключен к вы684696

Составитель Ю. Андреев

Редактор Ю. Челюканов ТехредС.Мигай Корректор Ю. Макаренко

Заказ >3О 3/51 Тираж 857 Подписное

ЦлИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 водам для подключения второго источника.

2. Регулятор напряжения по п.l, о т л и чающий с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, улучшения формы выходного напряжения и повышения качества регули- 5 рования, неуправляемый элемент выполнен в виде индуктивно-емкостного преобразователя источника напряжения в источник тока.

3. Регулятор напряжения по п.l отличающийся тем, что он снабжен, по крайней мере, одним трансформатором, включенным между источнихами питания и управляемым и неуправляемым элементами регулятора °

4. Регулятор напряжения по п.2t отличающийсятем,чтоиндуктивно-емкостный преобразвоатель снабжен резонансными фильтрами, Источники информация, принятые во внимание при экспертизе

1. Иванчук 5. Н. и др ° i Тиристорные и магнитные стабилизаторы напряжения,,М., Энергия, 1968, рис. 29, 38,41.2. Подмагничиваемые регуляторы напряжения, Труды Горьковского политехнического института. Т. ХУ1((, вып.l, Горький, 1962, рис. 1.