Импульсный стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/44 

1

Изобретение относится к области электротехники и быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры.

Известны импульсные стабилизаторы неременного напряжения 1, 2.

Устройство,1 содержит вольтодобавочный трансформатор, регулирующий элемент, орган управления и выходной LC-фильтр.

Недостатком этого устройства является низкий коэффициент стабилизации.

Устройство 2, являющееся наиболее близким техническим рещенисм к данному изобретению, содержит вольтодобавочный трансформатор, один вывод первичной обмотки которого подключен к первому входному выводу, а один из выводов вторичной обмотки через высокочастотный силовой ключ подключен к первому выводу цепочки встречно-параллельно соединенных тиристоров, блок для управления, выходом подключенный к правляюи1,ему входу силового ключа, а входом - параллельно выходным выводам, орган синхронизации, выход которого подключен к управляющим электродам тиристоров упомянутой цепочки, а один из входов - к первому входному выводу, п интегрирующий фильтр, подключенный параллельно выходным выводам.

Недостатком такого стабилизатора является то, что первичная обмотка вольтодобавочпого трансформатора подключена непосредственно к сети. Это приводит к тому, что вольтодобавочное напряжение, снимаемое с его вторичной обмотки, не стабилизировано, и изменяется синхронно с изменением сетевого напряжения, что снижает коэффициент стабилизации стабилизатора. Кроме того, через ключевой регулирующий элемент стабилизатора проходит полный ток нагрузки, что ухудщает его КПД.

Целью предлагаемого изобретения является повышение коэффициента стабилизации и КПД устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном стабилизаторе переменного напряжения, содержащ,ем вольтодобавочный трансформатор, одип вывод первичной обмотки которого подключен к первому входному выводу, а один из выводов вторичной обмотки через высокочастотный силовой ключ подключен к первому выводу цепочки встречно-параллельно соединенных тиристоров, блок для управления, выходом подключенный к управляющему входу силового ключа, а входом - параллельно выходным выводам, орган синхронизации, выход которого подключен к управляющим электродам тиристоров упомянутой

цепочки, а один чз входов - к первому входному выводу, и интегрирующий фильтр, подключенный параллельно выходным выводам, первый вывод цепочки встречно-параллельно соединенных тиристоров соединен со вторым входным выводом, а второй вывод - через интегрируюншй фильтр подключен к другому выводу нервичной обмоткн вольтодобавочноготрансформатора и к второму выводу вторичной обмоткн этого же трансформатора, нри этом орган синхроннзацнн выполнен в виде двух цепочек, включающих последовательно соедннениые резистор и диод, причем другой вход органа синхронизации нодеоединем к первому выводу донолнительио введенной обмотки, вторым выводом нодсоединенной к другому выводу первичной обмоткн вольтодобавочного трансформатора.

Схема предлагаемого стабилизатора прпведена на чертеже, где:

1, 2 - встречно-параллельно соединенные тиристоры, подключенные к выходу вольтодобавочной обмоткн через ключевой регулирующий элемент;

3- ключевой регулирующий элемент;

4- рсзистор, подключенный между

управляющим электродом одного из тиристоров и одним из выводов сети;

5, 6 - конденсаторы, установленные параллельно резисторам;

7, 8 - последовательно соединенные

резисторы;

9 - интегрирующий фильтр, установленный между выходом ключевого регулирующего элемента и нагрузкой;

10- вольтодобавочный трансформатор;

11- обмотка вольтодобавочного трансформатора;

12- нагрузка;

13, 14, 15 - контрольные точки;

16- блок управления, вход которого

подключен параллельно нагрузке;

17- конденсатор;

18, 19 - развязывающие диоды.

Принцип такого стабилизатора сводится iK следующему: допустим, в данный момент времени в точке 13 будет отрицательный ПОЛЮС сетевого напряжения, а в точке 14 - положительный. Положительный полюс входного напряжения через диод 18 и цепочку, состоящую из параллельно соединенных резистора 4 и конденсатора 5, поступает на управляющий электрод тиристора 2, он открывается, и входное напряжение через тирнстор 2 и интегрирующий фильтр 9 поступает на первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора 10. При этом на вторичных обмотках вольтодобавочного трансформатора появляется напряжение. При открывании ключевого регулирующего элемента 3 к тиристору 2 прикладывается обратное напряжение, снимаемое с вторичной обмотки 11 трансформатора 10, и он закрывается. При этом на вход интегрирующего фпльтра 9 ноступает ступенчатое напряжение, нижний уровень которого равен напряжению сети, а верхний - сумме напряжения сетн и паиряже}1ия вольтодобавки. При закрывании ключевого регулируюнгего элемента 3 с тиристора 2 снимается обратное напряжение, он открывается .по цепи 4, 5, 18 и на вход интегрирующего фильтра ноступает напряжение, равное входному. Ключевой регулирующий элемент 3 работает с частотой, в 60-80 раз превышающей частоту сети, следовательно, изменяя время подключения вольтодобавочного напряжения к сетевому при помощи блока 16 управления, можно регулировать величину выходного напряжения или поддерживать ее ностоянной.

ИнтегрирующиГ фи.-ц/гр 9 настроен на частоту коммутации ключевого регулирующего элемента и сглал ивает только высокочастотную составляющую (рекуперация накопленной в дросселе фильтра энергии осуществляется через тиристоры 1 илн 2 при их открывании), таким образом на первичную обмотку трансформатора 10 иоступает стабилизированное переменное нанряжение. Так как на входе трансформатора напряжение стабилизировано, то и на всех выходных обмотках напряжение будет стабильное. Следовательно, вольтодобаночное напряжение является стабилизированным по величине, что повыщает коэффициент стабилизации стабилизатора.

При изменении нолярности напряжения питающей сети тиристор 2 закрывается положительным напряжением на его катоде, полярность вольтодобавочного нанряжения тоже меняется, и работа схемы аналогичным образом осуществляется через тиристор 1, который управляется через цепочку

элементов 6, 7, 8, 17, 19, так как в этот полупериод в точках 13 и 15 будет положительный потенциал сетевого напряжения, а в точке 14 - отрицательный. При этом возможна работа только тиристора 2. Тиристор 2 не может включиться, так как в этот момент времени его управляющий электрод отключен от сети закрытым диодом 18. Это повыщает надежность устройства н упрощает схему синхронизации. Так

как в стабилизаторе для повыщення его КПД применен принцип вольтодобавки, то напряжение на выходе интегрирующего фильтра всегда будет больще максимально 1ВОЗМОЖНОТО отклонения величины пнтающего напряжения. Для нолучения напряжения на выходных выводах стабилизатора, равного номинальному значению сетевого напряжения, нагрузку 12 подключают к дополнительной понижающей отпайке первичной обмотки нольтодобавочного трансформатора. Формула изобретен я Импульсный стабилизатор переменного напряжения, содержащий вольтодобавочный трансформатор, один вывод первичной обмотки которого подключен к первому входному выводу, а один из выводов вторичной обмотки через высокочастотный силовой ключ подключен к первому выводу цепочки встречно-параллельно соединенных тиристоров, блок для управления, выходом подключенный к управляющему входу силового ключа, а входом - параллельно выходным выводам, орган синхро низадии, выход которого подключен к управляющим электродам тиристоров упомянутой цепочКи, а один из входов - к первому входному выводу, и интегрирующий фильтр, подключенный параллельно выход510 15 - 20 25 ным выводам, отличающийся тем, что, с целью Повышения коэффициента стабилизации и КПД устройства первый вывод цепочки встречно-параллельно соединенных тиристоров соединен со вторым входным выводом, а второй вывод - через интегрирующий фильтр подключен к другому выводу первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и к второму выводу вторичной обмотки этого трансформатора, при этом орган си1 хронизации выполнен в виде двух цепочек, включаюпи1х последовательно соединенные резистор и диод, причем другой вход органа синхронизации подсоединен к -первому выводу дополнительно введенной обмотки, вторыл выводом подключенной к другому выводу первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора. Источники информации, нринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР jYo 449338, кл. G 05F 1/40, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР NO 488197, кл. G 05F 1/30, 1973.