Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/20 

изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания различно аппаратуры. Известны стабилизаторы переменно го напряжения, содержащие силовой трансформатор, одна из связанных с входными выводами обмоток которого выполнена из регулировочных секций, включенные каждая в диагональ переменного тока однофазного тиристорно го моста, причем все мосты соединен по постоянному току последовательно другая же, выполненная нерегулируем связана с входными выводами через д полнительный однофазный тиристорный мост, в диагональ постоянного тока которого включена цепь, образованна основными мостами ij. Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган в виде вольтодобавочных транс форматоров с двумя группами выключателей в .первичных обмотках, и схе му управления с измерительным органом, пороговыми элементами, мультивибратором, схемами совпадения, инверторами, схемой ИЛИ, реверсивным двоичньам счетчиком и усилителялш управления, причем вторичные обмотки вольтодобавочных трансформаторов включены последовательно с источнике регулируемого переменного нап-ря жения, а первичные при помощи одной группы выкгаочателей соединены с выходом устройства и шунтированы второй группой выключателей, взаимно сблокированных с.первой группой выключателей, причем обе группы выключателей через усилитель управления соединены с триггерами реверсий ного двоичного счетчика, который через схему совпадения подключен к мультивибратору и при помощи реле времени и схемы ИЛИ - к пороговым элементам, один из которых через инвертор соединен с шинкой уменьшения напряжения двоичного счетчика, а через другие инверторы - с шинкой увеличения напряжения двоичного счетчика, через регулировочные рези торы, делитель напряжения, выпрямитель, фильтр и согласующий трансфор матор пороговые элементы соединены с выходом устройства 2}. Недостатком данного стабилиэатора является неудовлетворительная форма кривой напряжения на выходе из-за диcкpetнoгo переключения коэф фициента передачи регулирующего органа. Цель изобретения - улучшение кривой выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, входами соединенный с входными выводами,- а одним из выходов - с первым выходным выводом, реверсивный счетчик, подключенный одним входом к выходу первого конъюнктора, а выходами через соответствующие усилители управле-..; иия - к соответствующим управляющим входам регулирующего органа дискретного действия, измерительный орган, входом соединенный с выходом регулирующего органа, а выходом связанный с первым входом первого конъюнктора через первый пороговый элемент и через второй пороговый элемент подключенный к входу первого инвертора, второй инвертор и первый дизъюнктор, введены компаратор, трансформатор с тремя обмоткадли, форьдарователь импульсов, семь конъюнкторов, второй дизъюнктор, два ключа -и конденсатор, причем первая обмотка трансформатора включена между другим выходом регулирующего органа дискретного действия и вторым выходным выводом, параллельно второй обмотке включен конденсатор, а третья обмотка средним выводом подсоединена к одному из введенных выводов для подключения к источнику постоянного напряжения, другой вывод которых через соответствующие ключи соединен с двумя крайними выводами третьей обмотки, выход первого инвертора соединен с первым входом второго конъюнктора, выход которого подключен к другому входу реверсивного счетчика, вторые входа первого и второго конъюнкторов соединены с выходом компаратора, с входом формирователя импульсов, с входом второго инвертора и с первыми входами третьего и четвертого конъюнкторов, вход компаратора подключен к выходу регулируквдеГо органа дискретного действия, при этом второй вход третьего и первый вход пятого конъюнкторов соединены с выхож . первого порогового элемента, выход первого инвертора подключен к первому входу шестогс) конъюнктора к к второму Входу ч етвертого конъ-, юнктора, вторые входы пятого и шестого конъюнкторов подключены к выходу .второго инвертора, выходы третьего и шестого конъюнкторов соединены с соответствующими входами первого дизъюнктора, выход которого подключён к первому входу седьмого конъюнктора, выходы четвертого и пятого конъюнкторов соединены с ссютветствующилда входами второго дизъюнктора, выход которого подключен к первому входу восьмого конъюнктора, вторые входы седьмого и восьмого конъюнкторов соединены с выходом формирователя импульсов. а выходы указанных конъюнкторов под ключены к управляющим входам соответствующих ключей. На чертеже изображена структургная схема стабилизатора. Устройство содержит регулирующий орган 1 дискретного действия, усилители 2 управления, реверсивный счетчик 3, измерительный орган 4, первый и второй пороговые элементы 5 и б, первый и второй инверторы 7 и 8, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и .восьмой конъюнкторы 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, трансформатор 1 конденсатор 18, первый и второй дизъюнкторы 19 и 20, первый и второй клЕзчи 21 и 22, компаратор 23 и формирователь 24 импульсов. Трансфо маторный регулирующий орган 1 дискретного действия подключен к входным выводам стабилизатора,.Реверсив ный счетчик 3 соединен одним входом с выходом конъюнктора 9, другим - с выходом конъюнктора 10, а выходами через усилители 2 управления - с соответствующими входами регулирую.щего органа 1. Вход измерительного органа 4 подключен к выходу регулирующего органа 1, а выход к входу конъюнктора 9 - через пороговый элс мент 5, к входу конъюнктора 10 - че рез пороговый элемент 6 и инвертор Первая обмотка трансформатора 17 включена между выходными выводами стабилизатора -и выходом регулирующего органа 1, параллельно второй обмотке подключен конденсатор 18, а третья обмОтка средним выводом подсоединена к одному из выводом источника постоянного напряжения, другой, вывод которого через ключи 21 и 22 соединен с двумя крайними выводами третьей обмотки. Третий и четвертый конъюнкторы 11 и 12 под ключены первыми входами через формирователь 24 импульсов и компаратор 23 к выходу регулирующего орга на 1, вторыми входами к выходам дизъюнк- оров 19 и 20 соответственн а выходами - к соответствукяцим вхо дам ключей 21 и 22. Входы дизъюнктора 19 подключены к выходам конъю торов 13 и 14, входы дизъюнктора 2 к выходам конъюнкторов 15 и 16. Регулирующий орган 1 может быть выполнен на основе трансформаторов с коммутируемыми контактными или бесконтактными ключами, обмотками. Усилители 2 управления представляют собой транзисторные усилители. Счетчик 3 выполнен на основе микро схемы К155 ИЕ 7, пороговые элемент 5 и 6 - К155 ТЛ1, компаратор К521 САЗ. Измерительный орган 4 представл ет собой выпрямитель в виде диодно го моста с фильтрующим конденсатор и токоограничивающим резистором. Конъюнкторы, дизъюнкторы и инверторы исполнены на микросхемах К155 ЛАЗ, К155 ЛЕ1. Ключи 21 и 22 представляют собой транзисторые усилители, нагрузкой которых являются обмотки трансформатора 17. В качестве источника постоянного напряжения, к которому подсоединены ключи 21 и 22 совместно с третьей обмоткой трансформатора 1, может быть использован маломощный источник питания схемы управления. . Формирователь 24 импульсов выполнен на основе конъюнктора, .инвертора и линии задержки. Входом формирователя 24 при этом является вход инвертора, выходом - выход конъюнктора. Один из двух входов конъюнктора подключен к выходу инвертора, другой через линию задержки - к входу инвертора. В качестве линии задержки используется КС-цепь. Стабилизатор работает следующим образом. При напряжении на выходе 112 превышающем верхний пороговый уровень, сигна.л логической 1 с выхода порогового элемента 5 поступает на вход конъюнктора 10 и разрешает прохождение прямоугольных импульсов с выхода компаратора 23 на вычитающий вход счетчика 3. Под действием этих И1итульсов состояние .счетчика изменяется. Это изменение передается усилителя ш управления 2 регулирующему органу 1, осуществляя уменьшение его коэффициента передачи до тех пор, пока выходное напряжение U не станет меныме порогового уровня. Далее процесс -уменьшения коэффициента передачи трансформаторного регулирующего органа1 прекращается, так как сигнал логического с выхода порогового элемейта 5 запрещает прохождение импульсов на счетчик 3. Если напряжение на выходе стабилизатора переменного напряжения ниже HeKOTOfjxjro порогового уровня, опреде.ляемого пороговым элементом 6, сигиал логической выхода инвертора 7 разрешает Прохождение импульсов на суммирующий вход счетчика 3. Состояние счетчика 3 изменяется. При этом возрастает коэффициент передачи регулирующего органа 1 до тех пор, пока выходное напряжение не превысит нижний пороговый уровень, установленный элементом б. Состояние реверсивного счетчика 3 считается неизменным до тех пор, пока на его суммирующий (вычитающий) вход не поступят импульсы, т.е. пока выходное напряжение не превысит верхний граничный уровень (станет меньше нижнего граничного .уровня). При каждом изменении коэффициента передачи регулирующего органа с помощью импульса, подаваемого в третью обмотку трансформаторл 17 от формирователя 24 импульсов, во втор обмотке возникают затухающие колебания. Эти колебания трансформируют ся в первую обмотку и складываются (или вычитаются) с выходным напряже нием. При этом сглаживается скачок изменения выходного напряжений., так как максимальная амплитуда трансфор мируемых колебаний равна единичному скачку напряжения регулирующего орг на. Частота затухающих колебаний совпадает с рабочей частотой стабил затора, причём возможные небольшие отклонения .рабочей частоты не внося существенного нарушения в работу ста билизатора. Переключение коэффициен та передачи регулирующего органа возможно только в момент перехода синусоиды выходного напряжения че рез ноль, так как на выходе компара тора напряжение имеет форму прямоугольных импульсов, причем при поло жительной полуволне выходное напряжение соответствует уровню логическ 1, при отрицательной полуволне логическому О. Переключение состо ний счетчика происходит по перепаду выходного напряжения компаратора от логической 1 в логический О. В это же время появляется импульс на выходе Формирователя импульсов, который в момент переключения регулирующего органа открывает один Из ключей 21 и 22 и в одну из половин третьей обмотки подается шлпульс, который вызывает затухающие колебания во второй обмотке. Импульс от формирователя 24 подается на вход ключа 21 в следующих случаях: счетчик 3 изменяет свое состояние в сто року уменьшения кода и после переключения следует положительная полуволна напряжения на выходе регули рукмцего орг.ана 1; счетчик 3 изменяет свое состояние в сторону увеличе ния кода и после переключения следует отрицательная полуволна напряжения на выходе регулирующего органа 1. Импульс от формирователя подается на вход ключа 22 в следующих слу чаях: счетчик 3 изменяет свое состояние в сторону увеличения кода и после переключения следует положительная полуволна напряжения на выхоле регулирующего органа 1; счетчик 3 изменяет свое состояние в сторону уменьшения кода и после переключения следует отрицательная полуволна напрял ения на выходе регулирующего органа 1. Такое регулирование необходимо для того, чтобы при уменьшении коэффициента передачи регулирук)щего органа 1 затухающие колебания складывались с выходным напряжением (импульс подается в согласно включенную обмотку). При увеличении коэффициента передачи колебания вычитаются из выходного напряжения (импульс подается во встречно включенную .обмотку). Такое управление ключами 21 и 22 осуществляют логические элементы 8 11, 12, 13, 14, 15, 16, 19, 20, которые включены в соответг ствии с логическими формулами X (AK-V K-B)«F , Y (AK;V K-B).F , где X и Y - входы ключей 21 и 22 соответственно; А - вход конъюнктора 9; . В - вход конъюнктора 10; К - выход компаратора 23; F - выход формирователя 24 импульсов; . . - знак конъюнкции; V - знак дизъюнкции; знак - над :буквой означает логическое отрицание. Таким образом, при дискретном переключении коэффициента передачи регулирующего органа 1 напряжение на выходе стабилизатора переменного напряжения изменяется плавно. Предлагаемый стабилизатор выгодно отличается от известного, так как напряжение на выходе стабилизатора по известной схеме изменяется скачкообразно из-за дискретного переключения обмоток трансформатор1а регулирующего органа. В предлагаемом стабилизаторе скачки напряжения устранены благодаря подключению на выходе стабилизатора дополнительного трансформатора и логической схемы, управляющей подключением трансформатора. Логическая схема остается неизменной при любой мощности стабилизатора, а дополнительный трансформатор рассчитывается на напряжение, равной .одной дискрете регулирования выходного напряжения и имеет небольшие массогаб 1ритные показатели. Следовательно, массогабаритные показатели предлагаемого стабилизатора возрастают незначительно, а форма колебаний выходного напряжения .существенно улучшается.

СТАБИЛИЗАТОР -ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий орган дискретного действия, входами соединенный с входными выводами, а одним из выходов- с первым выходным выводом, реверсивный счётчик, подключенный одним входом к выходу первого конъюнктора, а выходами через соответствующие усилители управления - к соответствуквдим управляющим входам регулирующего органа дискг ретного действия, измерительный орган, входом соединенный с выходом регулирующего органа, а выходом связанный с первым входом первого конъюнктора через первый пороговый элемент и через второй пороговый элемент подключенный к входу первого инвертора, второй инвертор и первый дизъюнктор, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения, в него введены компаратор, трансформатор с тремя -обмотками, формирователь импульсов, семь конъюнкторов, второй дизъюнктор, два ключа и конденсатор, причем первая обмотка трансформатора включена между другим выходом регулирующего органа дискретного действия и вторым выходным выводом. параллельно второй обмотке включен конденсатор, а третья обмотка средним выводом подсоединена к . одному из введенных выводов для подключения к источнику постоянного напряжения, другой вывод которых через соответствующие KJHQMH соединен с друмя . крайними выводами третьей обмотки, выход первого инвертора соединен с первым входом второго Конъюнктора, выход которого подключен к другому входу реверсивного йчетчика, вторые входы первого и второго конъюнкторов соединены с выходом компаратора, с входом формирователя импульсов, с входом второго инвертора и с первыми входами третьего и четвертого конъюнкторов, вход компаратора под(Л ключен к выходу регулирующего органа дискретного действия, при этом с второй вход третьего и первый вход пятого конъюнкторов соединены с выходом первого порогового элемента, выход первого инвертора подключен к первому входу шестого конъюнктора и к второму ВХОДУ четвертого конъюнк тора;, вторые входы пятого и шестого конъюнкторов подключены к выходу ВТО ьо рого инвертора, выходы третьего и О5 шестого конъюнкторов соединены с соответствующими входами первого дизъюнктора, выход которого подклюю чен к первому входу седьмого конъюнктора, выхода четвертого и пятого со i конъюнкторов соединены с соответствующими входами второго дизъюнктора, выход которого noflKJH04eH к первому входу восьмого конъндактора, вторые входы седьмого и восьмого конъюнкторов соединены с выходом формирователя импульсов, а.выходы указанных конъюнкторов подключены к управляющим входам соответствующих ключей.