Ключевой стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/44 

4

ОЭ

со

О1 О5

ГЧ)

114

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различной радиоэлектрон ной аппаратурыо

Цель изобретения - снижение установленной мощности и повьппени КПД при нес.имметричнык отклонениях сетевого напряжения от номинального значения.

На фиг,1 приведена принципиальная схема ключевого стабилизатора переменного напряжения; на фиг, 2 - диаграммы напряжений, характеризующие его работу.

Стабилизатор содержит вольтодоба- вочный трансформатор 1, высокочастотные ключи 2 и 3, дроссель 4, кон- денсатор 5, силовой трансформатор 6, выпрямитель 7, блок 8 сравнения, ши- ротно-импульсный модулятор 9 и работает на нагрузку 10,

Вольтодобавочный трансформатор 1 с высокочастотными ключами - транзис торяй - 2 и 3 образуют регулирующий орган о Вторичная обмотка вольтодоба- вочуого трансформатора 1 включена в силовую цепь стабилизатора последова еелЬн(г:Те- Дросселем 4 интегрирующего выходного LC-фильтра 4,5, вольтодо-- бавочной секцией первичной обмотки силового трансформатора 6 и нагрузко 10„ Двухполупериодный неуправляемый вьшрямитель 7 предназначен для питания двухтактного реверсивного усилителя на высокочастотных ключах 2 и 3 и подключен входом к вторичной обмотке силового трансформатора 6, одним вьпсодом - к средней точке первичной обмотки, а другим - через транзисторные ключи 2 и .3 к ее концу и началу. Блок 8 сравнения и широтно импульс- ный модулятор 9 образуют высокочастотный блок управления стабилизатором, выходом подключенный к управляющим входам двухтактного реверсивного усилителя к базам транзисторов 2 и 3 а входом связанный с выходными Клеммами стабилизатора

Стабилизатор работает следующим

образом

При подключении стабилизатора к питающей сети на синусоиду сетевого напряжения накладьгоаются через вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора 1 смодулированные по полусинусоидам высокочастотные импульсы напряжения. Результирующее напряжение, являняцееся их алгебраи62

ческой суммой, стабилизируется на уровне значения, равного полусумме допустимых максимального Uc /мыкс и минимального значений сетевого напряжения, фильтруется от высших гармоник интегрирующим LC-фильт- ром 4,5 и подается через вольтодоба- вочную обмотку силового трансформато- ра 6 и на нагрузку 10, уже увеличенным до требуемого номинального значения (фиг,2)„

Допустим, в момент t О напряжение сети ниже номинального и даже ниже полусуммы его максимального и минимального значенийо Напряжение с блока 8 сравнения высокочастотного блока управления воздействует на модулятор 9, который вырабатьта- ет напряжение типа меандр, симметричное относительно нуля, синфазное с напряжением сети, с высокочастотной пшротно-импульсной модуляцией, которое подается на управляющие входы ключей 2 и 3 двухтактного реверсивного усилителя. Усилитель запитан пульсирующим напряжением от двухполупериодного выпрямителя 7, что обеспечивает -модуляцию высокочастотных вольтодобавоч- ных импульсов по полусинусоидамо

Суммарное высокочастотное напряжение первичных полуобмоток вольтодобавочного трансформатора 1 трансформируется на его вторичную обмотку, складьшается с напряжением сети и увеличивает его до значения, равного полусумме допустимых максимального и минимального значений сетевого напряжения (фиг.2а). Величину добав- ляемого напряжения можно регулиро вать в широких пределах, изменяя скважность высокочастотного заполнения о

При увеличении напряжения сети выше полусуммы допустимых его максимального и минимальных значений блок 8 сравнения воздействует на модулятор 9 так, что на его выходе первая гармоника смодулированного напряжения становится противофазной относительно напряжения питающей сети и вычитается из него, снижая суммарное результирующее напряжение до среднеарифметического от. минимально и мак-- симально допустимых его значений,

Следовательно, основным отличием предлагаемого устройства является стабилизация напряжения на выходе собственно стабилизатора (до транс

314

форматора) на уровне не номинального значения, а на уровне полусуммы его максимально и минимально допустимых значений с последующим доведением его с помощью вольтодобавки трансформатора до номинального значения на нагрузке

Допустим, напряжение в сети колеблется от +15 до -25% от номинального значения и надо его стабилизировать на уровне номинального (например, с точностью t О,5%).Для известного устройства напряжение первичной обмотки силового трансформатора 6 в этом случае должно быть рассчитано на величину , напряжение вьтрямительной обмотки силового трансформатора 6 первичных полуобмоток и вторичной обмотки вольто- добавочного трансформатора 1 - на величину максимального отклонения сетевого напряжения от его номинального значения, т.е. на 0,25 Vj,

В предлагаемом устройстве первичная обмотка силового трансформатора 6 также рассчитана на V , но уже в сумме с вольтодобавочной секцией, а без нее - только до полусуммы действующих максимально и минимально допустимых значений сетевого напряжения, т.е. доУ.р 1115Х-.

0,95 V(Q|y, о Напряжение же остальных вьшеуказанных обмоток выбирается уже не из величины максимального отклонения сетевого напряжения, а из полусуммы максимального и минимального отклонений. Tie. V,

0.25Уном + 0,15У„ом - п 7 v ,2

(фиг,26,в).

Следовательно, установленная мощность вольтодобавочного трансформатора 1 и вьтрямительной обмотки трансформатора 6 снизились на 25%. За счет снижения глубины модуляции на 25% соответственно снизилась мощность LC-фильтра 4,5 и электрические потери за счет снижения на 25% уровня высших гармоник, циркулирую- щих в контуре стабилизатора о

6

Подключение входа высокочастотного блока управления регулятором к выходным клеммам стабилизатора может быть осуществлено не непосредственно, а через дополнительную вторичную обмотку силового трансформатора 6, что позволяет осуществить гальваническую развязку и согласование

напряжений без использования собственного трансформатора блока управления. Но этот вопрос решается отдельно в каждом конкретном случае. Особенностью предложенного устройства является наложение на функции силового трансформатора еще и функций выходного вольтодобавочного трансформатора (автотрансформатора)- стабилизатора с новым неожиданньм

эффектом - возможностью стабилизации напряжения регулятором не на уровне номинального сетевого напряжения, а на уровне полусуммы его максимального и минимального допустимых значений, что в реальных условиях эксплуатации с несимметрией отклонений сетевого напряжения,крат - ной 1,5-2, позволяет снизить установленную мощность силового оборудования стабилизатора на 15-25%,

Формула изобретения

Ключевой стабилизатор переменного напряжения по автосв № 792233,

отличающийся тем, что, с целью снижения установленной мощности и повышения КПД при несимметричных отклонениях сетевого напряжения, его силовой трансформатор снабжен дополнительной вольтодобавочной обмоткой, которая подключена к выходным выводам или выполнена в виде секционированной части первичной обмотки силового трансф61зматора, вместе

с которой подключена к выходным клеммам, при этом уровень напряжения на первичной обмотке силового трансформатора выбран равным величине полусуммы максимально и минимально допустимых значений сетевого напряжения с учетом нагрузочной характеристики стабилизатора о

fBtefc....

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - снижение установленной мощности и повышение КПД при несимметричных отклонениях сетевого напряжения. На первичной обмотке силового трансформатора 6 напряжение является алгебраической суммой двух напряжений: напряжения сети и напряжения, снимаемого со. вторичной обмотки трансформатора 1. Результирующее напряжение стабилизируется на уровне значения, равного полусумме максимально и минимально допустимых значений сетевого напряжения, фильтруется от высших гармоник интегрирующим LC-фильтром 4,5 и подается через дополнительную вольтодо- бавочную обмотку силового трансформатора 6 на нагрузку 10 уже увеличенным до требуемого номинального значения. Блок управления, состоящий из блока сравнения 8 и широ тно-импульс- ного модулятора 9, так воздействует на управляющие входы двухтактного реверсивного усилителя, выполненного на высокочастотных ключах 2 и 3, что выходное напряжение поддерживается на заданном уровне, 2 ил. с о (Л