Регулируемый источник напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано прч разработке преобразовательных устройств, имитирующих работу источников постоянного тока с большим внутренним сопротивлением, в частности солнечных батарей, термоэлектрических или термоэмиссконных гегне- раторов.

Цель изобретения - расширение циональных возможностей путем формирования линейно падающей выходной харак теристики, при этом дополнительно повь; щается КПД устройства.

На фиг. 1 приведена принципкальнаь схема регулируемого источника г апряже- ния; на фиг. 2 - эквивалентная схег«а IM точника при работе на m-fi ступени; н; фиг. 3 - график, поясняющий работу уст ройства.

Регулируемый источник напряжения содержит трансформатор 1 с секционной v.en- вичной обмоткой, диодно-тиристорныи мост 2 включающий основные диоды 3 н 4, тири::- торные ключи 5i, ..., 5«, разделительные диоды 6i, ..., бл , балластные резисторы ь ... Ул и 8|, ..., SN, стабилизатор 9 тока, включающий в себя регулирующий транзистор 10, блок 1 управления с входами обратной связи и коммутации опорного напряжения и датчик 12 тока, коммутатор 13 с входами. синхронизации переключения и управлении и выходами управления тиристорами и коммутации опорного напряжения, нуль-орган 14, выпрямитель 15, датчик 16 выходного напряжения, нагрузку 17 и источник 18 входного переменного напряжения.

Один из выводов диагонали пере м е П Ого тока диодно-тиристорного ыос га 2 подключен к одному из выводов источника 18 1зход- ного переменного напряжения. Другие вы воды диагонали переменного тока ynoiviKH - того моста соединены с выводами секции первичной обмотки трансформатора 1. Общий вывод первичной обмотки трансфо ;- матора 1 соединен другим выводом источника 18 переменного напряжения. К выводам источника 18 переменного напряжения входом подсоединен нуль-орган 14. Один ьз выводов диагонали постоянного тока диол- но-тиристорного моста соединен с коллектором регулирующего транзистора 10 и общей точкой соединения балластных резисторов 7i, ..., 7л . Эмиттер регулирующего транзистора 10 через датчик 12 тока соед(- нен с другим выводом диагонали постоянного тока диодно-тиристорного моста 2 к общей точкой соединения балластных резисторов 8i, ..., 8iv. Вход обратной связи блока 1 управления соединен с выходом датчика 12 тока, а выход - с базой регулирующего транзистора 10. Пары последовательно включенных тиристоров 5 в плечах диодно тиристорного моста 2, подключенные к соответствующей секции первичной обмотки

Трансформатора i образуют тирксторные ключи 5i, .,., 5,v. После,,човательн() с тирис- TOpaMk ключей включены согласно разделительные диоды 6|, ..., 6«. Свободные выво- 6ajuacT b x резисторсв 7, ..., 7н и 8i, ..., 8)V подключены к точкам соединения раз- делительньгк диодов 6i, ..., 6.v и тиристоров л.чючей 5i. ..., biv.

Вторичная обмотка трансформатора 1 -lepc: 1эыпрямитель 15 подк.лючена к нагрузке 17, параллельно которой входом подсо- e;.i-: -;i j-: дат -:иг; 16 вь ходного нагфяжения. Вход управления коммутатора 13 соединен с выходом датчика 1-5 выход ,-01 о напряжения, а Бход синхронизации переключения подключен к вь ходу нуль-органа 14. Выходы угфазления тиристорами коммутатора 13 подс(х.:днне Ы к упра ляюпшм входам ти- ристорн лх ключей 5;, .... 5, а выхо- комму- т&ц. oiiopi-K) ;.; напряжския оединсн i входом коммутации опорного напряженил блока ; управления.

Ре улируемый источник агряжепкя рй- - ютает следующим образом.

,0.ля о)о)-«иров.ания внешней характеристики iiCTOVjfi-iKa с неизменным Ноклоном ве- . Ч1чи - а согфотнвления в цепи первичной обметки, приведенная к числу витков вто- F)H4rioR обмотки трансформатора, на всех cTvneisHx должна оставаться ,иеизг е шой и (1 L o/JK.T, где б о - напряженке xo/iocToro хода; fzs - ток короткого замыка- }iKR i; цепи зт-оричной обкотки трансформатора I {фиг. 3). Величина бали1астных со- 1 ротивленкй Rin резисторов 7,„ и с,,, на М-й ступени при Л одинаковых ступенях, обеспечивающая указанное приведе ;|-юе сопро- гивление /(., составит

1 дг Кт1 (7;,/с/(1-- коэффициент траисфор- ,-iauHr; кл первой ступсн:; L/;; -иапряжемие источника 8.

На т-й ступени работы от коммутатора i3 вк;иочается тиристоркый ллюч 5к и чер(з этот ключ vi источнику io переменного : а;тряжения подключается гп . схинй первичной обмотки трансфор. -латора i, а параллельно стаби.тизатору 9 в зав1-1С}:мг Сти 01- полупериода питаю1иего 1- ап|:;я: ;ел1;Я под- кл: :чаются ба.ги асткые резисторы ,.„ или 8,-,, .г-л -;чкна сопротивления которых выбрана , ::оответст11ии с приведенным выражением. 1СПИ допустить, что пвленмя напряжения Ли тиристорах и диодах, равпы ну.ч.-о, то для предлагаемого устройства С|1раве.длиза эквивалентная схема, приведенная ка фиг. 2. Уставка тока в стабилизаторе 9 тока при этом устанавливается коммутатором s3 на уровне, равном начальному току в цепи включения m секп,ий первичной обмотки трансформатора 1, определяемому выражением

, .„„34 : /кз(т -- 1) (. --- т+ I) /..V- KT:,

и поддерживается иекзмеЕ1нои до достижения током и напряжением на нагрузке 17 значений /н(„г4 п и 11п(т-{-) {фиг. 3). При этих условиях с увеличением тока нагрузки 17 напряжение на ней изменяется линейно вследствие линейного увеличения падения напряжения на параллельно соединенных стабилизаторе 9 тока и балластных резисторах 7„, или 8т.

При достижении током и напряжением на нагрузке 17 значений 1я{т+ } и U«(.n+) (фиг. 3) сигнал на входе коммутатора 13 достигает уровня, при котором выключается тиристорный ключ 5ш и включается ключ 5„,+1. К источнику 18 переменного напряжения через тиристорный ключ 5m+i подключается т-}- секция первичной обмотки трансформатора 1 (фиг. 2). С целью сохранения рабочей точки на внешней характеристике коммутатор 13 одновременно соответствующим образом изменяет уставку тока в стабилизаторе 9 тока. Эта уставка в дальнейшем поддерживается :еизм;енной до достижения током и напряжение. на нагрузке значений /1(„;+г) и Ун(т+2) соответственно (фиг. 3). При включении тиристоров ключа 5(m+i) параллельно стабилизатору 9 тока подключаются резисторы 7,,,4-i н 8,,,+i, величина сопротивления которых обеспечивает постоянство наклона внешней характеристики источника напряжения. Благодаря одновременному изменению уставки тока в стабилизаторе 9 тока и сопротивления резисторов 7,,;.f- и 8,n + i на (m-f 1)-й ступени наклон внешней характеристики регулируемого источника напряжения остается без изменения.

Аналогично происходит переключение

тиристоров ключей Ь„1+

, ..., 5.V остальных

секций первичной обмотки трансформатора 1 При уменьшен.ии нагрузки переключение ключей 5i,.. .5м и устав:.к тока в стабилизаторе 9 тока происходит в обратном порядке.

Для устранения токов короткозамкнутых секций при коммутации тиристорных ключей, снижающих КПД устройства, сигналы на входы управления ключей подаются только в моменты перехода напряжения на пеозич- ной обмотке трансформатора 1 через НУЛЬ. Нуль-орган 14 зыдает paspeiucHiic татору 13 на формирование управляющих импульсов. Есл.и напряжение на нагрузке 7 достигает .чя переключения ключей в интервале межд -. переходам; г;ита 01це о напряжения на перп1-;чной обмоткс трансформатора i через нуль, то тиоисторныс ключи остаются в прежне.м состоянии до очередного .мо.ме.гта перехода через ..чь напряжения источ1гика 18 переменпого па- пряжения.

0

5

5

0

Формула изобретения

1.Регулируемый источник напряжения, содержа ций трансформатор с Л -секционной первичной обмоткой и вторичной обмоткой, связанной с нагрузкой, два последовательно вк.;1юченных диода, средняя точка которых подклю-чена к первой входной .клемме, Л пар последовательно включенных тиристоров, общие точки которых соединены с ;V выводами секций первичной обмотки трансформатора, крайний вывод которой соединен с второй входной клеммой, регулирующий транзистор, коллектор которого совместно с первым балластным резистором подсоединен к первому крайнему выводу последовательно включенных диодов, а база подсоединена к выходу блока управления, снабженного входом обратной связи, датчик вылодного напряжения, выходом подключенный к входу коммутатора, выходы которого подключены к выводам управления тиристоров. с 1 тча1О1Ц11йся тем, что, с целью pacuiHрения функциональных возможностей :утсм формирования линейно падающей выходной характеристики, в него вве.дены 2Л разделительных диодов, IN - 1 балластных резисторов и датчик тока, блок управления снабжен входом коммутации опорного напряжения, а коммутатор - дополнительным выходом, причем эмиттер регулирующего транзистора через датчик тока, выходом подключенный к входу обратной связи блока управления, соединен с вторым крайним выводом последовательно включенных диодов, нол.ключенным через первые Л разделительных дио.аов к соответствующим первым крайним ;V пар последовательно вклЕОченных тиристоров, соединенных соответственно через первый и N- введенных балластных резисторов с коллектором регулирующего транзистора, вторые крайние выводы Л пар последовательно включенных тиристоров через вторые N разделительных диодов подключены к коллек- TOjiy регулируюицего транзистора и через оставщиеся N введенных балластных резисторов соедине ;ы с вторым крайним выводом последовате.пьно включенных диодов, допол- нитель;:ый выход коммутатора подключен :( Xoдv опорного напряжения блока управ.лекия.

2.Источник по п. 1, отличающийся тем, что, с целью попьпиения КПД путем устра- гения гочоз короткозамкнутых секций, ;: :vj 4;i: i...i;-орга:. :. KOM:..V г.,; jo снабжен входол; OKHXpoH 3aiUiH чc neici;;::; , прнче:м нуль-орган входом нодклю хн к входнь;м к, еммам, а выходом coeдliнoн с ялoдo c; iixpoHn3am- i перок.иочгнян KONIМУ СТОрй.

(1m или 8m)

1тнач.

Н-1

m+2

Im

m-i-1

15

UH Л

т

Изобретение относится к вторичным источникам питания. Целью является расширение функциональных возможностей регулируемого источника напряжения путем формирования линейно падающей выходной характеристики. На т-й ступени работы коммутатор 13 включает тиристорный ключ 5т, через который к источнику 18 переменного напряжения подключается т секций первичной обмотки трансформатора 1, а параллельно стабилизатору 9 тока подключаются балластные резисторы 7т и Вт. Уставка тока в стабилизаторе 9 устанавливается коммутатором 13 на уровне, равном начальному току в цепи включения т секций первичной обмотки трансформатора, и поддерживается неизменной до достижения током и напряжением на нагрузке 17 значений /и(т-{- 1) и 7н(т-|- ) Благодаря одновременному изменению уставки тока в стабилизаторе 9 и сопротивления резисторов 7т и 8т на т-й ступени наклон внешней характеристики регулируемого источника напряжения остается без изменения. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. SS (Л 1C а 1с to ic

(риг..

нт H(mtj) 1ц{ггг 2) Риг.З

т-счя ступень

( степень

()-ая ст(пень