Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/44 

13341

сатору 8. Конденсатор запгунтирован управляемьм ключом 9, который замыкается в момент равенства нулю напряжения на конденсаторе 8. Такое включение повьшает надежность за счет исключения бросков тока при переключениях коммутатора и периодических .процессов в цепи конденсатора.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для стабилизации и регулирования переменного напряжения. .

Цель изобретения - повьшение на- дежности и КПД при одновременном уменьшении массогабаритных показателей.

На фиг. 1 приведена блок-схема стабилизатора, на фиг. 2 - вариант схемной реализации с использованием тиристора в качестве управляемого ключа коммутатора.

Стабилизатор состоит из трансформатора 1, имеющего обмотки 2 и 3. К отводу 4 обмотки 3 подключен коммутатор, состоящий из диодного моста 5 и управляемого ключа 6, а к отводу 7 подсоединен конденсатор 8, зашун- тированный ключом 9. Дополнительная дбмотка 10 соединена через RC-цепоч- ки 11-14 с общими точками диодных цепочек 15-18 соответственно. Диоды 15 и 17 соединены с вьшодами переменного тока диодного моста. 5. Диоды 16 и 18 подключены к управляющему входу 19 фазочувствительного блока 20, который подключен к выходу модулятора 21. В общем случае один выход блока 19 подключен к управляю- щему входу ключа 5.

Конденсаторы КС-цепочек зашунти- рованы диодами 22, 23 соответственно а обкладки конденсаторов 9 и 11 сое- динены перекрестно посредством RC-цепочек, состоящих из резисторов 24, 25 и диодов 26, 27 соответственно.

Обозначения на фиг. 2 соответству ют обозначениям на фиг. 1, причем в качестве ,ключа 6 использован тран

18

Стабилизатор имеет высокий КПД вследствие уменьшения потерь в цепи регулирования. Улучшение условий коммутации коммутатора осуществлено с помощью RC-цепочек 11, 12, 13 и 14 и RC-цепочек 24, 25, 26 и 27, что вместе с тем способствует повышению надежности работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

зистор 28, а ключ 9 выполнен в виде двух цепочек., образованных каждая цоследовательно соединенными диодом 29 и 30 и тиристором 31 и 32.

Управление тиристорами осуществляется от. дополнительной обмотки 33, которая соединена с управляющими электродами тиристоров 31 и 32 через выпрямитель на диодах 34 и 35.

Фазочувствительный блок 19, цепь обратной связи по напряжению 20 и модулятор 21 состоит из транзисторов 36-38, конденсаторов 39-41, стабилитрона 42, резисторов 43-52, диодов 53, 54 и диодного моста 55.

Стабилизатор работает следующим образом.

В начале каждого полупериода включен транзистор 28, выполняющий функции ключа 6, и выходное напряжение равно и,и, K.Q, где К - коэффициент трансформации, соответствующий высшей ступени регулирования, входное напряжение.

При этом конденсатор 8 подключен между регулировочными отводами 4 и 7 и по контуру: отвод 4., ключ 5, конденсатор 8, отвод 7 циркулирует ток, величина которого ограничивается сопротивлением емкости этого конденсатора. Послед нюю выбирают, из усло- ВИЯ допустимой величины тока.

В данном примере используется фазовый принцип регулирования, при котором в зависимости от соотношения выходного Uj, и опорного Von напряжений меняется момент перехода с высшего коэффициента трансформации на низший.

Для регулирования выходного напряжения в сторону уменьшения смещают

3

момент выключения транзистора 28 к началу полупериода, что приводит к уменьшению длительности интервала включения высшей ступени регулирования и увеличивает длительность работы на низшей ступени. Для увеличения выходного напряжения смещают момент включения к концу полупериода.

В данном стабилизаторе выключение IQ транзистора 28 благодаря включению отвода низшей ступени регулирования через конденсатор 8 не сопровождается скачкообразным изменением выходного напряжения, характерным для 5 фазоуправляемых трансформаторно-ти- ристорных регуляторов напряжения.

В интервале, когда трансформатор работает с коэффициентом трансформации, соответствующим высшей ступени 20 регулирования, конденсатор 8 заряжается с полярностью, указанной на фиг. 2.

В момент, когда выключается тоан- 25 зистор 28, ток нагрузки перевоится в контур конденсатора 8, обусавливая начало процесса перезаряда этого конденсатора. Как только в процессе перезаряда напряжение на ЗО конденсаторе В станет равным нулю, включается ключ 9 и далее трансфор- матор работает с коэффициентом трансформации, соответствующим низшей ступени регулирования, а выходное „ напряжение равно U U, К, где К - коэффициент трансформации низшей ступени.

Управляющий сигнал подается на транзисторы 32 и 33 в течение все- о го полупериода, но возможность их отпирания наступает только после уменьшения напряжения на конденсаторе 8 до нуля, так как начиная с этого момента к ним не будет приложено g обратное напряжение. После этого ток нагрузки протекает по цепи: отвод 7 и ключ 9 (29-32) - нагрузка.

Упреждающее включение транзистора 28 обеспечивает гарантированную gg коммутацию ключа 9 в соответствии с запасом вольт-секундной площади коммутирующего напряжения по отношению к произведению переключаемого тока на индуктивность, контура ком- gg мутации.

Упреждающее включение транзистора 28 обеспечивается с помощью КС-цепочек 13, 14 (11, 12), которые

IQ5

2025ЗО„

о g

gg gg

3341184

обеспечивают опережающий переход базового тока транзистора 36, по сравнению с переходом через нулевое значение сетевого напряжения. Закрытие транзистора 36 вызывает закрывание транзистора 38. В результате открывается транзистор 28 и ток нагрузки переводится в контур высшей ступени регулирования. При этом ключ 9 закрывается. После перехода напряжения сети через нулевое значение диод 15 (17) запирается и через диод 18 (16) на транзистор 36 поступает отпирающий сигнал. В результате отпираются транзисторы 37 и 38, а транзистор 28 запирается, обеспечивая переход тока нагрузки в контур конденсатора 8. Далее повторяется вьш1еописанный процесс.

RC-цепочки 24, 26 и 25, 27 служат для разряда конденсаторов 11, 13, происходящего в нерабочий для каждого из них полупериод сетевого напряжения. Диоды 22 и 23 шунтируют конденсаторы 13 и 11 (в нерабочий полупериод) , определяя тем самым очередность их работы. Модулятор 19, выходным элементом которого является транзистор 37, создает смещение момента переключения за счет совместного действия пилообразного напряжения, формируемого строго синхронно с сетевым напряжением на конденсаторе 40, и сглаженного напряжения на конденсаторе 41, изменяющегося по величине в зависимости от отклонения выходного напряжения выпрямительного моста 55 от уровня стабилизации стабилитрона 42.

При увеличении выходного напряжения стабилитрон 42 пробивается и увеличивающаяся разность напряжений через резистор 43 подается на конденсатор 41 .

Пилообразное напряжение подается к эмиттер-базовому переходу транзистора 37 через резистор 47, а напряжение с конденсатора 40 - через резистор 46. В зависимости от величины напряжения на конденсаторе 41 открытие транзистора 37 происходит в различные моменты полупериода. Чем больше это напряжение, тем открытие происходит относительно рань- ще к началу полупериода сетевого напряжения.

Формула изобретения

1.Стабилизатор переменного напряжения, содержащий трансформатор, к первому из отводов регулировочной обмотки которого подключен коммута- тор, состоящий из первого ключа, включенного в диагональ постоянного тока диодного моста, второй отвод регулировочной обмотки через конден сатор соединен с первым выходным выводом, а третий отвод подключен к второму вькодному выводу, первич- ная обмотка, трансформатора подключе- па к входным выводам, первая дополняй 1,пы1ая обмотка трансформатора через перньй вьтрямитель подключена к входу модулятора, выход которого соединен с одним из управляющих входов фаэочувствительного блока, другой управляющий вход которого через две цепочки, образованные .каждая встречно последовательно включенными диодами, подключен к диагонали переменного тока диодного моста, при этом управляющий вход первого ключа связан с вькодом фазочувстви- тельиого блока, отличающий

с я

тем, что, с целью повьшения

5

надежности и КПД при одновременном уменьшении массогабаритных показателей, он снабжен вторым ключом, подсоединенным параштельно конденсатору, двумя RC-цепочками, двумя RC-це- почками, двумя дополнительными диодами, а также второй дополнительной обмоткой трансформатора, которая через введенный второй выпрямитель подключена к управляющему входу второго ключа, при этом выводы первой дополнительной обмотки трансформатора подключены соответственно к средним точкам упомянутых диодных цепочек через соответствующие RC-цепоч- ки, каждый из конденсаторов которой защунтирован одним из дополнительных диодов, а его обкладки перекрестно соединены с обкладками конденсатора другой RC-цепочки через соответствующие КС-цепочки.

2. Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что вто- 5 рой управляемый ключ выполнен в виде двух параллельных цепочек, состоящих каждая из последовательно соединенных диода и тиристора, причем общая точка цепочки соединена с од0

30 ной из обкладок конденсатора.

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам стабилизации и регулирования переменного напряжения . Цель изобретения - повьшение надежности и КПД при одновременном уменьшении массогабаритных показате- лей. Стабилизатор выполнен на базе трансформатора 1 с регулировочной обмоткой 3, один отвод которой коммутируется управляемым коммутатором 5 и 6, а другой подключен к конден(Л со 00 00 (pue.f