Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/44 

Изобретение относится к электро- тйхннке и может быть использовано для стабилизации переменного напряжения с малым уровнем нелинейных ис- Кс1женийс

Цель изобретения повьпнение надёжности работы, снижение коэффициента нелинейных искажений, упрощение и повышение точности стабилиза щ|и.

На фиг о 1 представлена блок-схема, ст абилизатора переменного напряжения н4 фиг,2 - пример блок -схемы регули рз|емого нелинейного узяа„

Стабилизатор (фиг,.) состоит из автотрансформатора 1, ныводы секцио- Н1 ррванной обмотки которого подклю- че|ны к входным выводам и через уп- ра|Вляемые ключи переменного тока 2,,р,4 - к выходным выводам. На пер- понижающий ключ 4 управляющий сЦгнал поступает с парного блока 5 управления, подключенного к отдедь- ноЙ обмотке автотрансф : рматора 1,

Общий блок 6 управления ключами 2,;3 (в общем случае п- 1 ключами) со- CTJoHT из общего выпрямителя 7, вход KOiToporo подключен к отдельной обмотке автотрансформатора I , общего вспо мо|гательного стабилизатора 8 и общего формирователя пилообразного напря 9, выход которого подключен к блику 10 сравнения, состоящему из (n;-i) узлов по числу управляемых ключей (n-l), один соответствующий выхо 10 узла сравнения через выход- но|й блок 11 подключен непосредственно к входу управления одного повышаю ще1го ключа (например,2,1, другие вы- хо|цы блока 10 сравнения через выходной блок 1 1- подключены к входам упра леиия соответствующих ключей посред- ставом элементов гальванической развязки 12, а соответствт/тощие вьгходы ре гулируемого нелинейного узла 13 подключены к соответствующим входам блока 10 сравнения. Количество узлов элементов 10,11, 13 равно числу управляемых ключей или они делаются многоканальными.

Регулируемый нел1- нейный узел (фиг.2) может быть выполнен из опорного элемента 14, входом подключенного к входу 15 узла 13, к которому подключен также вход регулирующего элемента 16, выходом соединенного с первым входом усилителя 17, второй вход которого подключен к выходу

o

5

0

5

0

5

0

5

0

5

опорного элемента 14, из делителя 18, вход которого подключен к выходу усилителя 17, а выход.делителя 18 подключен к выходу 19 нелинейного узла

Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом

С подачей входного напряжения на обмотку автотрансформатора 1 получают питание блоки .управления. При пониженном входном напряжении ключи 2, 3,4 открываются в очередности 4 - 3 - 2 с малым фазовым сдвигом (фиг«3)„ С повьппением входного напряжения увеличивается напряжение на выходе выпрямителя 7 блока 6 управления. Выпрямитель 7 одновременно обеспечивает синхронизацию формирователя пилообразного напряжения (ФПН) 8, Напряжение с выхода выпрямителя 7 поступает на вход регулируемого нелинейного узла 13е Н первый вход блока 10 сравнения подается пилообразное напряжениеJ а на вторые входы поступают сигналы с соответствующих выходов узла 13„ В момент равенства напряжений на выходе блока 10 сравнения формируется сигнал, который после усиления в выходном блоке 11 поступает на вход управления, например, ключа 2. В результате увеличения напряжения на выходе нелинейного узла 13 блока управления/.начинает увеличиваться фаза открытия ключа 2. Фазы открытия остальных ключей не изменяются« При дальнейшем повышении напряжения фаза открытия ключа 2 превысит 180 эл.град и управление с этого ключа снимается, в этот момент начинает увеличиваться фаза открытия ключа 3 и т.д., В результате последовательно изменяйтся фазы открытия ключей 2, 3 и т оДо до 180 эл градо Фаза открытия понижающего клю- ча 4 не меняется Регулирующий не.ли- нейньш узел 13 построен таким обра- зон что начальное выходное напряжение регулируемого нелинейного узла каждого высшего ключа превышает соответствующее напряжение следующего низшего ключа, а характеристики регулируемых нелинейных узлов блока 6 управления подобраны таким образом, что при превышении выходного напряжения регулируемого нелинейного узла высшего ключа амплитуды напряжения на выходе формирователя пилообразного напрйжения начинает увеличиваться выходное напряжение регулируемого нелинейного узла следующего низшего ключа, причем управление с высшего ключа снимается В результате напряжение на выходе стабилизатора остается неизменным, а нелинейные искажения минимальными и определяются величиной ступеней управляемых ключей, которые выбираются пропорциональными величине входного напряжения, чтобы коэффициенты нелинейных искажений на всех зонах оставались по с тоя нными о

Общий блок 6 управления гальванически связан только с одним повышающим ключом (2), связь с другими ключами осуществляется через элемеиты гальванической развязки 12 (например импульсные трансформаторы или оптоэ- лектрические пары). В результате упрощается автотрансформатор 1 и количество элементов в бл0ке 6 управления.

Регулируемый нелинейный узел 13 работает следующим образом.

При изменении уровня входного сигнала от нуля до определенной величины усилитель 17 закрыт, а напряжение на выходе делителя 18 равно минимальной величине, определяемой номером управляемого ключа, подключенного к блоку 6 управления,.При достижении напряжения на входе заданного уровня напряжение на входе регулирующего

вания. что снижает нелинейные искажения выходного напряжения, без обеспечения блокировки. Кроме того,здесь отсутствует положительная обратная связь отрегулированного напряжения на блок управления, что повышает стабильность работы и упрощает схему, а также повьш1ает надежность ее работы.

Формула изобретения

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий автотрансформатор,

выводы секционированной обмотки которого связаны с входным и выходньгм выводами, а один из выводов секционированной обмотки подключен к общей

шине, п управляемых ключей переменного тока, блок управления первым понижающим ключом, общий блок управления (п-1) управлыемыми ключами, состоящий из выпрямителя, вход которого подключен к отдельной обмотке автотрансформатора, а первый выход - к входу вспомогательного стабилизатора, выход которого подключен к вьшо- дам питания формирователя пилообразного напряжения, блока сравнения и выходного блока, а выход формирователя пилообразного напряжения соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с входом вы

элемента 16 начинает превыщать иапря- ходкого блока, выходом связанного с жение опорного элемента 14, в резуль- управляющими входами (n-lj-x управляемых ключей, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности paбoть, снижения коэффициен- д„.та нелинейных искажений, упрощения схемы и повышения точности стабилизации, в его общий блок управления {п-1)-ми управляемыми ключами введен регулируемый нелинейный узел,обеспе- g чивающий повышение скорости изменения напряжения на своем выходе по отношению к скорости изменения напряжения на его входе при превьшзении напряжений на его входе заданного

тате усилитель открывается и -его выходное напряжение, поступаинцее на делитель 18, начинает быстро возрастать, В этом режиме скорость рост выходного напряжения делителя 18 превьш1ает скорость роста напряжения на входе регулируемого нелинейного узла 13 так, что при изменении входного напряжения с определенной скоростью осуществляется увеличение фазы управляющего сигнала управляемого ключа с целью обеспечения неизменности выходного напряжения. Регулирующий элемент 16 и дели- JQ уровня, вход регулируемого нелинейнотель 18 в узле 13 служат для установки необходимого входного уровня напряжения начала работы, минимального выходного напряжения и необходимой характеристики регулирующего нелинейного узла 13.

В предлагаемом стабилизаторе возможно увеличение числа зон регулиро-

го узла подключен к первому выходу выпрямителя, а выходы - к соответствующим вторым входам блока сравнения, второй выход выпрямителя соединен с gg входом формирователя управляющего напряжения,кроме того,число выходов регулируемого нелинейного узла и блока сравнения равно (n-l), связь (п-)-х выходов выходного блока с

го узла подключен к первому выходу выпрямителя, а выходы - к соответствующим вторым входам блока сравнения, второй выход выпрямителя соединен с gg входом формирователя управляющего напряжения,кроме того,число выходов регулируемого нелинейного узла и блока сравнения равно (n-l), связь (п-)-х выходов выходного блока с

управляющими входами соответствующих (h-2)-x ключей выполнена через элементы гальванической развязки, а с управляющим входом п-го ключа - непосредственно, связь одного из выводзиг2

дов секционированной обмотки с входным выводом выполнена непосредственно, а связь п-х вьгаодов с выходным выводом - через управляемые ключи переменного тока

15 О