Стабилизатор переменного напряжения

 

Союз Соввтских

Социалистических

Республик

ОП ИСАКИИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к лвтовскомь свидетельству и 1900270 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 24. 03. 80 (21) 2898459/24-07 с присоединением заявки М(23) Приоритет (5I)N. Кл.

G 05 F 1/44

Гоеуааретеапвб квинтет

СССР ле делам изобретений и отерытнй

Опубликовано 23,01 82, Бюллетень И 3

Дата опубликования описания 23. 01, 82 (53) УДК621. 316. .722.1(088,8) (72) Авторы изобретения

Ю. И, Драбович, Н. С. Комаров, В. В. Мартынов, К.A.Ëèïêoâñêèé и Ю.В.Сидоренко

Институт электродинамики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам регулирования электрических величин (напряжения) и мс.нет быть использовано в электротехнических устройствах и цепях электропитания, предъявляющих повышенные требования к весогабаритным характеристикам аппаратуры и к форме стабилизированного напряжения, например в источниках питания систем автоматики. !

О

Известен стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулятор, состоящий из N трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены пос15 ледовательно между собой и с нагрузкой, и N ключей, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления $13 .

Наиболее близким по технической

20 сущности к предлагаемому является стабилизатор, содержащий выпрямитель, входом через трансформатор. соединенный с входными клеммами, а выходом

2 включенный в цепь питания транзистор" ного инвертора, управляющие цепи которого соединены с выходом широтноимпульсного .модулятора (2j., Недостатком известного стабилизатора является то, что он не обеспечивает требуемой формы стабилизированного напряжения во всем диапазоне входных напряжений. Такой стабилизатор обеспечивает кривую выходного напряжения синусоидальной формы при минимальном, номинальном и максимальном значениях входного напряжения, отличающуюся от синусоиды при промежуточных значениях входного напряже1 ния.

Общим недостатком известных стабилизаторов являются их значительные весогабаритные характеристики, что обусловлено наличием в схемах стабилизаторов нескольких силовых трансформаторов, работающих на частоте стабилизируемого напряжения, 900270

Цель изобретения — улучшение формы выходного напряжения, уменьшение коэффициента нелинейных иска <ений, веса и габаритов стабилизатора.

Поставленная цель достигается тем что в стабилизатор переменного напряжения введены узел запуска, генератор эталонного синхронизированного с входным напряжением, узел сравнения, низкочастотный и высокочастотный LC-фильтры и рекуперационные тиристоры, причем клеммы питания транзисторного инвертора соединены через низкочастотный LC-фильтр с вы- ходом выпрямителя, встречно-парал,лельно диодам которого включены рекуперационные тиристоры, управляющие электроды которых подключены к выходам устройства запуска, входы которого подключены к входным клеммам, куда также подключен вход генератора эталонного синхронизированного с входным напряжением, выход которого подключен к одному из входов узла сравнения, другой вход которого соединен с выходной клеммой, а выход подключен ко входу широтно-импульсного модулятора, при этом выход транзисторного инвертора через высокочастотный LC-фильтр подключен к выходным клеммам. Кроме того, генератор эталонного синхронизированного с входным напряжением выполнен на пос" ледовательно соединенных фильтре нижних частот, управляемом аттенюаторе, дополнительном выпрямителе и интеграторе, выход которого подключен к одному из входов дополнительного узла сравнения, другой вход которого соединен с клеммой для подключения источника опорного напряжения, а выход подключен к управляемому а- тенюатору.

На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизатора перемен-ного напряжения;.на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу стабилизатора; на фиг. 3 - вариант генератора эталонного синхронизированного с выходным напряжением.

Стабилизатор переменного напряжения содержит выпрямитель 1, к диодам

2 и 3 которого встречно-параллельно подключены рекуперационные тиристоры

4 и 5. Управляющие электроды тиристоров подключены к выходам узла запуска 6, вход которого соединен со входами клеммами, с которыми также соединен и генератор 7 эталонного

1о

25 зо

55 синхронизированного с входным напряжением. Выход генератора 7 подключен к одному из E õoäîâ узла сравнения

8. Другой вход узла сравнения связан с выходной клеммой стабилизатора, а вход — со входом широтно-импульсного модулятора 9. Выходы узла 9 подключены к управляющим цепям транзисторного инвертора 10, который по цепи питания через низкочастотный LCфильтр 11, 12 связан с выпрямителем

1, а выход инвертора через высокочастотный 1.С-фильтр 13, 14 подключен к нагрузке.

Генератор 7 эталонного синхронизованного с входным напряжением выполнен на последовательно вкпюченных, фильтре низких частот 15, управляемом аттенюаторе 16, выпрямителе 17 и интеграторе 18, к выходу которого подключен узел сравнения 19, связанный с источником опорного напряжения (не показан) и с управляемым аттенюатором 16.

Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.

Если входное напряжение Ц фиг. 2а) меньше требуемого выходного напряжения, то схема стабилизатора ра ботает в режиме вольтодобавки, выпрямленное отфильтрованное напряжение на конденсаторе 11 имеет вид, представленный на фиг. 2б. Диоды 2 и 3 выпрямителя 1 поочередно (каждый в свой полупериод) проводят ток(фиг.2в) и подзарян<ают конденсатор 11, напряжение с которого поступает на вход транзисторного инвертора 10. На выходе инвертора 10 создается переменное высокочастотное напряжение, скважность которого отражает величину отклонения выходного напряжения стабилизатора от эталонного. Управление транзисторным инвертором 10 осуществляет устройство широтно-импульсной модуляции 9, на которое с узла сравнения поступает сигнал рассогласования выходных напряжений стабилизатора и генератора 7 эталонного синхронизированного с входным напряжением. Выходное напряжение инвертора 10 поступает на высокочастотный

LC-фильтр. Напряжение на выходе высокочастотного LC-фильтра 13 14 (фиг. 2 r) в каждый момент времени представляет собой разность мгновенных значений входного и выходного напряжения стабилизатора. Это напряжение добавляется к входному напрялитуде выходного сигнала аттенюатора, поступает на узел сравнения 19, куда поступает и опорное напряжение.Сигнал, соответствующий разности этих напряжений, поступает на управляемый аттенюатор 16, что позволяет стабилизировать выходное напряжение генератора и обеспечить его синхронизацию с сетью.

Таким образом, применение предлагаемого стабилизатора позволяет,. уменьшить коэффициент нелинейных искажений, улучшить форму выходного напряжения, а также уменьшить вес и габариты устройства в целом.

Формула изобретения

1, Стабилизатор переменного напряжения, содержащий выпрямитель,BxQ» дом через трансформатор соединенный .с входными клеммами, а выходом включенный в цепь питания транзисторно-, го инвертора, управляющие цепи которого соединены с выходом широтно-импульсного модулятора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения, уменьшения коэффициента нелинейных искажений, веса и габаритов, " него введены узел запуска, генератор эталонного синхронизированного с входным напряжением, узел сравнения, низко" частотный и высокочастотный LC-gwlbtры и рекуперационные тиристоры,причем клеммы питания транзисторного инвертора соединены через низкочастотный LC-фильтр с выходом выпрямителя, встречно-параллельно диодам которого включены рекуперационные тиристоры, управляющие электроды которых подключены к выходам устройства запуска, входы которого подключены к входным клеммам, куда также под" ключен вход генератора эталонного синхронизированного с входным напряжением, выход которого подключен к одному из входов узла сравнения, другой вход которого соединен с выходной клеммой, а выход подключен ко входу широтно-импульсного модулятора, при этом выход транзисторного инвертора через высокочастотный

ЬС-фильтр:подключен к выходным клеммам.

2. Стабилизатор по и, 1, о т л ич а ю шийся тем, что генератор эталонного синхронизированного с

5 900270 d жению и выходное напряжение представляет собой синусоидальное напряжение (фиг. 2д).

Если входное напряжение U „ (фиг, 2 е) превышает выходное, то схема стабилизатора работает в режиме вольтовычитания. При этом происходит подзаряд конденсатора 11 с выхода стабилизатора через инвертор.

Величина этого напряжения может превысить амплитуду напряжения вторичной обмотки трансформатора (фиг.2 ж).

Для того, чтобы не происходило постоянного накопления энергии на конденсаторе, параллельно диодам 2 и

3 и встречно к ним включены рекуперационные транзисторы 4 и 5 . Запускающие импульсы на их управляющие электроды поступают с узла запуска б в моменты времени, предшествующие середине каждого полупериода. Когда должен работать диод 2 импульс запуска поступает на тиристор 4, а в полупериод, когда должен работать диод 3 - на тиристор 5 . Если при 25 этом напряжение на конденсаторе 11 превышает амплитудное значение напряжения вторичной обмотки, то соответствующий диод оказывается запертым, тиристор отпирается и энергия 5Q рекуперирует в сеть через трансформатор. Напряжение, выделяющееся на конденсаторе 14 высокочастотного

LC-фильтра 13 и 14 (фиг. 2 и) вычитается из напряжения сети и выходное

35 напряжение стабилизатора имеет синусоидальную форму (фиг. 2 к).

Частота выходного напряжения инвертора выбирается значительно больше частоты входного напряжения стабилизатора, что позволяет осуществить практически мгновенную компенсацию отклонения напряжения сети от эталонного.

Работа генератора эталонного синх45 ронизированного напряжения по предлагаемому варианту выполнения проис" ходит следующим образом.

Входное напряжение поступает на фильтр 15, где происходит выделение

50 первои гармонии входного напряжения.

Сигнал с выхода фильтра 15 поступает на управляемый аттенюатор 16, где происходит изменение коэффициента передачи напряжения первой гармоники.

Выходнои сигнал аттенюатора 16 вып55 рямляют и интегрируют, в результате чего с выхода интегратора 18 постоянное напряжение, пропорциональное ампвходным напряжением выполнен на последовательно соединенных фильтре нижних частот, управляемом, аттенюаторе, дополнительном выпрямителе и интеграторе, выход которого подключен к одному из входов дополнительного узла сравнения, другой вход которого соединен с клеммой для подключения источника опорного

900270 8 напряжения, а выход подключен к управляемому аттенюатору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

hà 419861, кл. G 05 F 1/14, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

11 301696, кл. G 05 F 1/10, 1969.

Фиг. Е

Филд

ВНИИПИ Заказ 12181/65 Тираж 907 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4