Стабилизированный преобразователь переменного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M5/12 G05F1/24 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике

Целью изобретения является максималь ное использование установленных мощностей силовых элементов преобразователя и сохранение неизменным коэффициента стабилизации при расширении, сужении или смещении допустимого диапазона изменения сетевого напряжения

На фиг I изображена функциональная схема устройства, являющаяся исходной для проектирования, на фиг 2 - таблица, содержащая различные варианты построения схемы предложенного устройства и показаны изменения нагрузочной способности различных вариантов, а также проиллюстрирована достигаемая адаптация различных вариантов схем к смещению диапазона допустимого изменения сетевого напряжения для случая 1/вхном 6 выхном 200 В и при определенной нагрузке

Устройство (фиг 1) содержит авто трансформатор 1 к вольтодобавочный транс форматор 2 Автотрансформатор I содержит основную обмотку 3, выполненную в виде четного числа идентичных секций 31 -32« Устройство содержит также секции 32n+l Вольтодобавочный трансформатор 2 с одер жит вторичную обмотку 4, которая вы пол нена в виде четного числа идентичных секций 4 1-4 п, а также коммутатор 5, сое диняющий отводы первичной обмотки 6 вольтодобавочного трансформатора 2 с отво дами регулировочной обмотки 7 автотранс форматора 1 Вторичная обмотка 4 и секции 3 I-32 основной обмотки 3 соединены по следовательно между входным и выходным выводами

Процесс регулирования в устройстве осу ществляется замыканием требуемого числа управляемых ключей переменного тока (на пример, симисторов), при этом устанавлио

01

оо со оэ

ва. ICH фебуе.мый коэффициент передачи напряжения, который изменяется только при уходе выходного напряжения из зоны, ограниченной значениями минимального и максимального выходных напряжений.

Рассмотрим, каким образом изменяются характеристики схемы в различных вариантах представленных на фиг. 2.

Расчеты производятся для случая выполнения коммутатора 5 на четырех управляемых ключах, что обеспечивает шесть дискретных коэффициентов передачи, а также для случая выполнения основной обмотки 3 в виде секций 3.1, 3.2 и 3.3, а вторичной обмогки 4 в виде секций 4.1 и 4.2. Отношение чисел витков секций 3.1 и 3.2 к числ витков секции 3 выбирается из условия миними1ации установленных мощностей электромагнитных элементов равным 0,04.

Для схемы варианта 1 (фиг. 2) при диапазоне изменения входного напряжения L/BX относительно номинального /7в ном (/« (0.7 - 1,2) 6А.х с.м , нестабильность выходного напряжения равна

U

7 Ј„„,.,.„ ,Ml,7

i де (. ч,.., -максимальное выходное напряжение;

.ичмнн - минимальное выходное напряжение;

.чч - максимальное входное напряжение;

( «van - минимальное входное напряжение.

Изменение выходного напряжения Ин I .-- 0,045, отсюда с/ы. -тм±4,5%.

.2 , Д)94

В Bdpn;ii;iL схемы II (фиг. 2) вторичная подключена к точке соединения секций 3 1 и 3.2 при заданной точности поддержания выходного напряжения ( и™ ш.« ±4,5%) и неизменном соотношении чисел витков секций 3.1-3.3. Изменение входного напряжения возможно в пределах М (0,728-1,248 )сЛ- .

В вариантах III, IV, V (фиг. 2) секции вторичной обмотки 4 соединены последовательно и подключены к свободному выводу секции 3.1 Нагрузка подключается к различным выводам секций 3.1 и 3.2 в разных вариантах На фиг. 2 указаны для каждого варианта величины соответствующих диапазонов стабилизации (допустимые отклонения входного напряжения, % от номинального значения f/ИЧ II..M ) .

В вариантах VI, VII, VIII обмотки трансформирующих элементов, стоящие в силовой цепи, соединены параллельно, что естественно ведет к примерно двойному сужению допустимого диапазона изменения входного напряжения и соответствующему повышению стабильности выходного напряжения (здесь

0

(Увых (УаЫх нон ±2,45%, а ,05). Понятно, что в реальном стабилизаторе при этом необходимо изменение уставок пороговых элементов системы управления, контролирую- щих уход выходного напряжения за пределы зоны, ограниченной значениями {Лыхмин

t/вых ном 0,9755 И t/вых макс f/вых ном X

XI,0245.

Сужение диапазона допустимого изменения сетевого напряжения, сопровождающееся повышением точности поддержания выходного напряжения, в вариантах VI, VII, VIII позволяет существенно повысить мощности нагрузок, подключаемых к стабилизатору, т. к. параллельно соединенные обмотки

5 могут пропускать максимальные токи, вдвое большие чем в исходном варианте 1. На фиг. 2 наглядно проиллюстрирована достигаемая адаптация стабилизатора к смещению диапазона допустимого изменения сетевого напряжения при подключении к нему оп° ределенной нагрузки для случая ЈЛх ном Ј/вых1юч 220 В, а также возможность питания от стабилизатора существенно большей нагрузки Рн , если сетевое напряжение изменяется в более узком диапазоне.

Следует отметить, что при обратном подключении сети и нагрузки (сеть - к выходным выводам устройства, а нагрузка - к входным), получается 8 вариантов схем устройства, обеспечивающих формирование

о шести дискретных уровней выходного напряжения. В пяти из этих вариантов при некоторой неизменной степени регулирования можно обеспечить сдвиг диапазона регулирования вверх и вниз от номинального значения. В остальных трех вариантах при

5 вдвое меньшей степени регулирования также осуществляется соответствующий сдвиг диапазона регулирования, который здесь является более узким. Как и в случае стабилизации, в последних трех вариантах регулятора можно осуществлять питание при0 мерно вдвое более мощной нагрузки. Обмотки обоих трансформирующих элементов, размещенные в цепи силового тока, могут разбиваться и на большее, но обязательно четное число секций, например на 4

5 или 6 (на практике вряд ли потребуется большее дробление), что ведет к резкому возрастанию числа возможных модификаций (17 при четырех секциях, 28 при шести секциях)

Следует подчеркнуть, что здесь в любом

0 случае имеет место не последовательное соединение вторичных обмоток нескольких электромагнитных элементов, а именно разделение вторичной обмотки одного элемента на четное число одинаковых секций. Эти секции в маломощных устройствах

могут быть намотаны в параллель. В мощных же устройствах, где силовые обмотки выполняют шинкой, следует стремиться к приблизительно равной длине используемой

шинки для каждой секции и строго контролировать равенство чисел, витков секций. Дополнительным требованием при конструировании устройства по предлагаемой структуре является необходимость обеспечить выводы всех требуемых точек на специальный механический щит или соединитель, где можно осуществить требуемые пересоединения концов секционированных обмоток и выбрать требуемые при эксплуамотки силового трансформатора, от.шнан щийся тем, что, с целью максимальном использования установленных мощностей си ловых элементов преобразователя и сохра- 5 нения неизменным коэффициент сгабнлша- ции при расширении, счжении или смешении допустимого диапазона изменения сетевого напряжения, силовой трансформатор выполнен в виде автотрансформатора, вторичная обмотка вольтодобавочного гранстации параметры диапазона стабилизации, 10 форматора и часть основной обмотки автоточности стабилизации и допустимой мощ- трансформатора выполнены в виде четного

числа отдельных однотипных секций с равным числом витков, упомянутые секции соединены последовательно или параллельно, 15 при этом вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора включена между первым выводом для подключения сети или нагрузки и одним из выводов секций основной обмотки автотрансформатора, свободный вывод основной обмотки автотрансформатор, вторичная обмотка которого вклю- 20 форматора, вторые выводы для подключения чена в цепь силового тока, и полупровод-сети и нагрузки объединены в общую точниковый коммутатор, содержащий управляв-ку, а свободный вывод для подключения

мые ключи переменного тока, соединяющиесети или нагрузки подключен к одному из вы

отводы первичной обмотки вольтодобавоч-водов секций основной обмотки автотрансного трансформатора и регулировочной об- 25 форматора.

ности нагрузки.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь переменного напряжения, содержащий силовой трансформатор с основной и регулировочной обмотками, вольтодобавочный транс

Изобретение относится к электротех нике, в частности к преобразовательной технике Цель изобретения - максимальное использование установленных мощностей сило вых элементов преобразователя и сохранение неизменным коэффициента стабилизации при расширении, сужении или смещении допустимого диапазона изменения сетевого на пряжения Регулирование напряжения ос ществляется изменением числа витков пер вичной обмотки 6 вольтодобавочного транс форматора 2 и регулировочной обмотки 7 автотрансформатора 1 Часть основной об мотки 3 автотрансформатора 1 и вторичная обмотка 4 вольтодобавочного трансформато ра 2 выполнены в виде четного числа идеи тичных секций За счет параллельного и по следовательного включений упомянутых еек ций и изменения места подключения вто ричной обмотки 4 к секциям обмотки 3 до стигается поставленная цель 2 ил Ј

4

kl

гтпгтп

п

л

ь/х

Фиг.1