Стабилизатор постоянного тока Советский патент 1974 года по МПК G05F1/46 

1

Изобретение относится к устройствам стабилизации постоянного тока и может быть использовано в качестве источника питания систем заряда накопительных конденсаторов, аппаратуры связи и устройств автоматики.

Известные стабилизаторы постоянного тока, состоящие из полупроводникового инвертора напряжения, задающего генератора, выпрямителя с П-образным фильтром, согласующего силового трансформатора и линейного дросселя в цепи переменного тока инвертора, имеют сложную схему управления, требуют установки нелинейных корректирующих звеньев в связи с нелинейной зависимостью между током нагрузки и частотой инвертора, инерционны, склонны к автоколебаниям.

Цель изобретения - упростить схему, повысить надежность и быстродействие устройства.

Для этого параллельно линейному дросселю включена це почка из односердечникового однообмоточного дросселя насыщения, выполненного из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, и двух импульсных трансформаторов, выходные обмотки которых по униполярной схеме подключены к входу задающего генератора.

На фиг. 1 представлена структурная схем.а устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу схемы.

Стабилизатор тока состоит из тиристорного инвертора напряжения 1, выпрямителя с Побразным фильтром и согласующим трансформатором 2 линейного дросселя 3, включенного последовательно с первичной обмоткой трансформатора, задающего генератора 4, синхронизатора 5.

Инвертор выполнен по полумостовой схеме Мак-Муррея. Сигналы управления прямоугольной формы поступают на инвертор от задающего генератора 4, представляющего собой генератор Ройера, способный работать как в режиме самовозбуждения, так и в режиме внещней синхронизации. Между сигналами управления, поступающими на инвертор, существует временной сдвиг, создаваемый дросселями насыщения с прямоугольной петлей гистерезиса 6, 7 (фиг. 2), установленными в цепях управления основными тиристорами.

Задающий генератор может быть синхронизирован от внещнего синхронизатора, частота

выходных импульсов которого выще собственной частоты колебаний генератора. Сигналы от синхронизатора 5 подаются на базу-эмиттер транзисторов 8, 9 задающего генератора 4 параллельно сигналам, поступающим с базовых обмоток генератора 4.

Синхронизатор 5, подключенный параллельно линейному дросселю 3, состоит из односердечникового дросселя насыщения 10, выполненного на материале с прямоугольной петлей гистерезиса; двух импульсных трансформаторов 11 и 12, первичные обмотки которых включены последовательно с обмоткой дросселя насыщения; диодов 13 и 14, щунтирующих первичные обмотки трансформаторов 11 и 12 в одном направлении; диодов 15 и 16, предназначенных для получения униполярных импульсов напряжения на входе задающего генератора 4.

Ток намагничивания импульсных трансформаторов 11 и 12 больше тока намагничивания дросселя насыщения 10, так что до насыщения дросселя 10 напряжения на импульсных трансформаторах пренебрежимо мало.

Устройство работает следующим образом.

В момент включения задающего генератора 4 он начинает работать в режиме самовозбуждения и включает один из силовых тиристоров инвертора, например 17. Ток через линейный дроссель 3 возрастает и к дросселю насыщения 10 прикладывается напряжение, насыщающее его в положительном направлении. Через некоторый промежуток времени дроссель 10 насыщается и на импульсном трансформаторе 12 появляется напряжение, поступающее на вход задающего генератора 4 и изменяющее полярность выходного напряжения задающего генератора. При этом тиристор 17 запирается, а неуправляемый вентиль 18 открывается, полярность тока нагрузки остается неизменной, но величина его уменьщается, а полярность напряжения на дросселе насыщения 10 изменяется на противоположную. Дроссель насыщения 10 перемагничивается в отрицательном направлении. Когда ток нагрузки снижается до нуля, неуправляемый вентиль 18 закрывается, а тиристор 19 открывается и полярность тока нагрузки изменяется на противоположную. Дроссель насыщения 10 продолжает перемагничиваться в отрицательном направлении до насыщения. При этом появляется напряжение на импульсном трансформаторе 11, полярность выходного напряжения задающего генератора 4 изменяется на противоположную, основной тиристор 19 закрывается, неуправляемый вентиль 20 открывается и т. д. Запирание основных тиристоров осуществляется включением вспомогательных тиристоров 21, 22.

Изменение сопротивления нагрузки или входного напряжения приводит к изменению мгновенных значений напряжения на дроссель

насыщения 10 и длительности интервала его перемагничивания, т. е. частоты инвертирования напряжения. При уменьщении сопротивления нагрузки или повыщения входного напряжения частота выходного напряжения инвертора повыщается, что приводит к увеличению падения напряжения на линейном дросселе и уменьщению падения напряжения на нагрузке. В результате ток натрузки остается неизменным. При повышении сопротивления нагрузки или понижении входного напряжения постоянство тока нагрузки поддерживается путем снижения частоты выходного напряжения инвертора.

На фиг. 3 приведены временные диаграммы напряжений на выходе инвертора I-Ui; первичной обмотке трансформатора выпрямителя 2-Uzi на линейном дросселе 3-f/з; а также диаграммы тока, протекающего через линейный дроссель 3-ts и тока нагрузки, приведенного к первичной обмотке трансформатора выпрямителя 2-/нВ момент 1 происходит скачок выходного напряжения инвертора 1-Ul, а в момент - 2 скачок напряжения на нагрузке и соответстт венно на первичной обмотке трансформатора выпрямителя 2-U. При этом вольтсекундный интеграл напряжения на дроссель насыщения 10 остается постоянным, что обеспечивает постоянство амплитудного и среднего значения тока, протекающего через линейный дроссель 3, а следовательно и тока нагрузки.

Изменение питающего инвертор напряжения или напряжения на нагрузке вызывает изменение частоты инвертирования с запаздыванием не более (0,5-1,0) периода выходного напряжения инвертора.

Предмет изобретения

Стабилизатор постоянного тока, состоящий из полупроводникового инвертора напряжения, задающего генератора, выпрямителя с Побразпым фильтром, согласующего силового трансформатора и линейного дросселя в цепи переменного тока инвертора, отличающийс я тем, что, с целью упрощения стабилизатора, повышения его надежности и быстродействия, параллельно линейному дросселю включена цепочка из односердечникового однообмоточного дросселя насыщения, выполненного из материала с прямоугольной петлей гистерезиса и двух импульсных трансформаторов, выходные обмотки которых по униполярной схеме подключены к входу задающего генератора.

tH I

,79 ..18

; 1 «

/

/ -jp

Z7

20

77

-w-M

10

72

73

3r-r 4 -w/ З

V