Стабилизатор напряжения постоянного тока

 

(11;739695

Союз Советских

Социалистических

Республик

СА НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву! (22) Заявлено 183.177 (21) 2545056/24-07

{51)М. Кл.

Н 02 M 3/305 с присоединением заявки Мо

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открыти и (23) Приоритет

Опубликовано 0506,80. Бюллетень Мо 21 . Дата опубликования описания 06,06 80 (53) УДК 621 ° 314 °,57(088.8) (72) Авторы изобретения

Г,Л. Бенедиктов и Н.М. -Новикова

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им, В. И, Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, в частности ко вторичным источникам, и может использоваться для питания импульсных радиотехнических систем.

Широко известны стабилизаторы напряжения, содержащие включенный последовательно. в питающую шину регулирующий элемент ключевого типа (1) .

Стабилизаторы напряжения с импульсным регулирующим элементом имеют сущест венные недо стат ки: при импульсном режиме регулятора требуется установка энергоемких входных фильтров; наличие энергоемких фильтров вызывает инерционность процесса регулирования; неустойчиво работают на импульсную нагрузку; создают значительные радиопомехи.

Известны также устройства с регулирующим элементом в виде инвертора. тока (2) .

К недостаткам устройств с регулирующим инвертором тока относятся: крутопадающий характер внешней характеристики инвертора тока, значительные габариты и масса устройства, так как в этой схеме инвертос тран с формат ор и выпр ямит ель должны выполняться на полную мощность.

Из известных стабилизаторов напряжения наиболее близким по технической сущности к предложенному стабилизатору является стабилизатор напряженйя с последовательным регулирующим элементом, выполненном на инверторе тока (3) . В этом устройстве выводы переменного тока инвертора через трансформатор и токоограничивающие реакторы соединены с выпрямителем, подключенным выводами постоянного тока к нагрузке. Ин15 вертор тока в этой схеме передает в цепь переменного тока только часть мощности, потребляемой нагрузкой, и через выпрямитель она возвращается в цепь постоянного тока непосредственно к н.агруэке. Это позволяе значительно уменьшить массу и габариты инвертора, трансформатора и выпрямителя и обеспечить высокий

КПД. Так как входная характеристика инвертора тока имеет в области малых загрузок по току падающий характер, то и внешние характеристики стабилизатора напряжения с регулирующим элементом имеют крутопадающий

ЗО характер. Выходное сопротивление та739695

20 кого устройства имеет большую величину, поэтому оно может эффективно использоваться для регулирования и стабилизации тока.

При питании устройств с резко переменной нагрузкой стабилизации напряжения возможна только при очень высоких коэффициентах усиления в системе управления, что ухудшает динамические характеристики и усложняет систему регулирования. Необходимо также устанавливать энергоемкие емкостные фильтры, которые увеличивают массу и габариты источника питания.

Пель устройства — уменьшение вы- ходного сопротивления стабилизатора и расширение за счет этого его функ-. циональных возможностей.

Это достигается тем, что в устройстве (3), содержащем регулирующий элемент в виде инвертора тока, цепью питания включенного в проводящем направлении между первыми входным и выходным его выводами,и вентильный мост, один вывод постоян\ ного тока которого образует вторые входной и выходной его выводы, причем выводы переменного тока инвертора тока и вентильного моста связаны между собой через реактивные элементы, второй вывод постоянного тока вентильного моста соединен через сглаживающий фильтр с первым одно именным по полярности выходным выводом стабилизатора, а между выводами переменного тока инвертора и вентильного моста включены конденсаторы.

На фиг. 1 приведена структурная схема стабилизатора; на фиг. 2 принципиальная электрическая схема стабилизатора; на фиг. 3. — кривые . зависимости напряжения на нагрузке от -тока нагрузки для известной схе йй"и"предложенного стабйлизатора напряжения.

Источник 1 питания подключен к нагрузке 2 через последовательный регулирующий элемент, который выпол- нен на инвертбре 3. тока. Выводы переменного тока инвертора 3 соединены через конденсатЬры 4 с выводами переменного тока вентильного моста

5. .Вывод положительной полярности этого моста 5 соединен через сглаживающий дроссель 6 с положительным выводом нагрузки 2. Сглаживающий дросчель 7 обеспечивает сглаживание тока потребляемого от источника питания.

На фиг. 3 кривые а, б показывают зависимость напряжения на нагрузке от тока нагрузки для стабилизатора с трансформаторной связью соответственно при частоте инверти рования 1 и 5 кГц; кривые в, r - при этих же частотах для предлагаемой схемы. Кривая. д

65 представляет собой внешнюю характеристику предлагаемого стабилизатора напряжения.

Стабилизатор работает следующим образом;

При работе с полной нагрузкой тиристоры инвертора 3 должны переключаться с частотой, близкой к максимальной. Конденсаторы инвертора при высокой частоте обеспечивают большие значения емкостных токов,что обеспечивает большие значения напряжений на выводах переменного тока инвертора. Сопротивления разделительных конденсаторов 4 при высокой частоте имеют малые величины,что обеспечивает малые падения напряжений на них при протекании переменного тока. При большом напряжении на выходных выводах переменного тока инвертора 3 и малом сопротивлении конденсаторов 4 обеспечиваются большие значения напряжений на выводах выпрямителя 5 и, следовательно,обеспечивается большое значение тока, подводимого к нагрузке 2 через дроссель б от выпрямителя 5 .

При уменьшении тока нагрузки необходимое выходное напряжение обеспечивается при меньшей частоте переключений тиристоров инвертора.

Компенсация изменения напряжения источника 1.питания обеспечивается

1 за счет изменения частоты переключения тиристоров инвертора 3. Если напряжение питания имеет максимальное значение, то заданное напряжение при номинальном значении тока нагрузки обеспечивается при средних частотах инвертора. При уменьшении питающего напряжения необходимо увеличить частоту инвертирования до максимальной. Необходимое изменение частоты переключений тиристоров обеспечивается системой управления, которая содержит систему сравнения, преобразователь напряжения в частоту и систему распределения и усиления импульсов, Использование в качестве регулирующего элемента инвертора на тиристорах, который через конденсаторы соединен с выпрямителем, позволяет получить жесткие внешние характеристики при неизменной частоте и значлтельном изменении тока нагрузки (cM. фиг. 3, кривые. в, г ). Так как ток в нагрузке определяется суммой токов инвертора и выпрямителя, то ток регулирующего элемента меньше тока нагрузки, и схема работает с высоким КПД.

По предлагаемой схеме изготавливают стабилизатор на 27 В, 40 A.

КПД при токах нагрузки от 2 до

40 А не ниже 85% . Выходное статическое сопротивление стабилизатора в модельной установке меньше 0,1 OM

{фиг. 3, кривая д ) . По сравне739695,нию с известным стабилизатором (3) выходное сопротивление предлагаемого стабилизатора уменьшается в 10100 раз.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока для питания устройств с резко переменной нагрузкой, содержащий регулируюший элемент в виде инвертора тока, цепью питания включенного в проводяшем направлении между первыми входным и выходным его seводами, и вентильный мост, один вывод постоянного тока которого образует вторые входной и выходной выводы, причем выводы переменного тока инвертора тока и вентильного моста связаны между собой через реактивные элементы, о т л и ч а ю ш и и с я тем,, что,,с целью расширения функциональных возможностей за счет уменьшения выходного сопротивления стабилизатора, второй вывод постоянного. тока вентильного моста соединен через сглаживаюший фильтр с первым одноименным по полярности выходным выводом стабилизатора, а между выводами переменного тока инвертора и вентильного моста включены конденсаторы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чиженко И .М., Руденко В.С., Сенько В.И. Основы преобразовательной техники, Высшая школа, 1974.

2. Богданов Н.Н. Стабилизация по» стоянного напряжения на нагрузке за счет регулирования частоты в системе инвертор-выпрямитель. М., Труды МЭИ, 1975, вып. 275,- с. 2027.

Авторское свидетельство СССР Р 398367, кл. 23 К 9/00, 1973.

739695 /Н, 40 фиг. У

Составитель Г. Мыцык

Редактор .Т. Загребельная Техред Н,Бабурка Корректор М, Коста

Заказ 2955/49 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственнбго комитета СССР о делам иэобретений и открытий „

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII Патент, r, Ужгород, Ул. Проектная, 4