Регулятор-стабилизатор напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/38 

Изобретение относится к устройствам электропитания и может быть использовано в установках,требующих ре гулирования или стабилизации напряжения, мощности и др., например, в радиопередающих устройствах. Известны регуляторы-стабилизаторы напряжения, исполнительньгй орган которых выполнен в виде трансформатора встречно включенные обмотки которого управляются с помощью полупроводнико вых ключей, подключенных к блоку управления . lj . Устройство содержит трансформатор, снабженный двумя магнитопроводами, один из которых охватывает обмотка, управляемая с помощью тиристоров от блока управления, а другая обмотка, охватывающая оба магнитопро вода и соединенная с вьпходом устройства, частью витков подключена к питающей сети через две обмотки., включенные встречно и расположенные на каждом из магнитопроводов. Известный регулятор-стабилизатор Отличается сложностью конструкции, так.как обладает двумямагнитопроводами. Управление производи ся с помощью отдельных специальных обмоток, (расположенных на разных магнитопроводах и гальванически не связанных с цепью нагрузки. Недостатком указанного регзшятора является также отсутствие возможност плавного подъема и снижения напряжения на включении и выключении. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является регулятор 2J . Известное устройство представляет собой регулятор напряжения, содержащий регулирующий орган, выполненный в виде вольтодобавочного трансформатора с тремя обмотками, параллельно одной из которых подключены соединенные встречно-параллельно тиристоры. Одна обмотка подключена к нагрузке, а две другие включены последовательно- и. встречно в силовую цепь Магнитопровод имеет магнитный шунт, который отделяют одну из встречно включенных обмоток от другой. При шунтировании обмотки тиристор ным ключом магнитньй поток замыкается через шунт маГнитопровода и рабо тает одна обмотка на вычитание, а .при закрытых тиристорах работают обе встречно включенные обмотки, в сумме добавляя необходимое напряж пие. Недостаток известного регулятора заключается в увеличении габаритов, поскольку в нем применен магнитопровод сложной конструкции, имеющий магнитный шунт с зазором. Как следует из принципа работы регулятора-прототипа, в кривой выходного напряжения отсекаются ступеньки, равные диапазону изменения напряжения сети или диапазону его регулирования, что не позволяет получить коэффициент искажений, меньше десяти процентов относительно номинального напряжения. Целью предлагаемого изобретения является уменьшение искажений выходного напряжения, снижение размеров и массы регулятора. Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе-стабилизаторе, содержащем регулирующий орган, выполненный в виде трансформатора, содержащего встречно-включенные обмотки и полупроводниковые ключи, соединенные с блоком управления, трансформатор выполнен на трехстержневом магнитопроводе, на крайних стержнях которого размещены встречно-включенные обмотки, а полупроводниковые ключи подсоединены параллельно каждой из упомянутых обмоток, при этом в цепи по крайней мере одной из встречно-включенных обмоток включен коммутирующий элемент, а на среднем стержне расположены две согласно включенные обмотки, причем одна из них соединена последовательно с обмотками крайних стержней. На фиг. 1 приведена схема размещения обмоток на трехстержневом магнитопроводе j на фиг. 2 - эквивалентна схема соединения элементов регулятора-стабилизатораРегулятор-стабилизатор содержит блок управления 1, соединенный с управляющими электродами, полупроводниковых ключей 2 и 3 (например, симметричных тиристоров). На крайних стержнях магнитопровода 4 расположены встречно включенные обмотки 5 и 6. В цепи этих обмоток включен коммутирующий элемент 7. На среднем стержне мэгнитопровода расположены согласно .включенные обмотки 8 и 9. Регулятор-стабилизатор подключен к нагрузке 10 и зажимам 11, 12 пита ющей сети. Регулятор-стабилизатор работает следующим образом. В режиме регулирования при главном подъеме и сниже ния напряжения на нагрузке коммутир ющий элемент 7 находится в выключен ном состоянии. При этом нагрузка подключена к питающей сети через об мотку 8, расположенную на среднем стержне магнитопровода, обмотку 6, расЛоложенную на крайнем стержне, и управляемый полупроводниковый ключ 2, с помощью которого производится подъем напряжения , подаваемого на нагрузку от нуля до максимального значения. В этом режиме напряжение на нагрузке имеет резко выраженную несинусоидальную форму, поскольку подъем и снижение напряжения производится регулированием угла отсечки синусоидального напряжения полупроводниковым ключом. Однако, за счет исключения обмот ки 5 из силовой цепи при разомкнуто ключе 7, увеличивается индуктивност трансформатора, уменьшающая искажение формы тока нагрузки. После подъема напряжения на выходе регулятора-стабилизатора до требуемой величины коммутирующий эл мент 7 переводится в замкнутое сос тояние, подключая тиристор 2 параллельно обмотке 5. При этом последовательным замьжа нием и размыканием тиристоров 2 и 3 произвощ1тся плавное регулирование напряжения на нагрузке в заданных пределах. Например, увеличение напряжения производится в следующей последовательности. Первоначально оба тиристора 5 и 6 закрыты и магнитный поток, создаваемый обмоткой 9 среднег стержня, наводит электродвижущую си лу в обмотках 5 и 6, уменьщающую на /пряжение на выходе регулятора по сравнению с напряжением питающей се ти. Затем, постепенно увеличивая время открытого состояния тиристора 2, производится замыкание обмотки 5 при разомкнутой обмотке 6. В момент отпирания тиристора 2 то силовой цепи проходит 4iepe3 него, электродвижущая сила обмотки 5 направлена через тиристор 2 навстречу напряжению сети, поэтому обмотка 5 не закорачивается, но исключается из работы. За счет этого и благодаря реакции обмотки 6 магнитный поток частично вытесняется в крайний стержень с обмоткой 5.. Это приводит к тому, что величина вычитающегося напряжения от обмотки 6 снижается и напряжение на выходе регулятора повышается. Далее, при замкнутой обмотке 5 постепенно открыва ется тиристор 3 до полного замыкания обмотки 6, магнитный поток, создаваемый обмоткой 9, вытесняется из крайнего стержня, на котором расположена обмотка 6 и напряжение на выходе регулятора увеличивается до полного напряжения, подаваемого от питающей сети. Дальнейшее увеличение напряжения на выходе регулятора производится постепенным запиранием тиристора 2. Магнитный поток, создаваемый обмоткой 9, полностью замыкается через крайний стержень, на котором размещена обмотка 5 и в обмотке 5 наводится напряжение, которое добавляется к напряжению сети. Таким образом, на выходе регулятора-стабилизатора можно получить напряжение выше напряжения питающей сети. Уменьшение напряжения на выходе регулятора производится в обратном порядке. Б режиме стабилизации выходного напряжения на выход блока управления 1 подается напряжение с нагрузки. При минимальном напряжении сети обмотка 5 разомкнута, а обмотка 6 замкнута тиристором 3. Как было показано выше, приращение напряжения на выходе регулятора при этом компенсирует падение напряжения , на его выходе. И наоборот, при максимальном напряжении сети обмотка 5 разомкнута, обмотка 6 размыкается тиристором 2 и, наводимая в обмотке 6 ЭДС, препятствует росту напряжения на выходе регулятора-стабилизатора. При промежуточных значениях напряжения сети коммутация тиристоров осуществляется таким образом, чтобы обеспечить постоянство напряжения на нагрузке. В режиме стабилизации мощности в нагрузке регулятор-стабилизатор работает также, как при стабилизации выходного напряжения, с тем лишь отли,чием, что на входе блока управления напряжение пропорционально мощности в нагрузке. Существенным преимуществом предлагаемого регулятора-стабилизатора является значительное снижение искажений формы кривой выходного напряжения, благодаря чему коэффициент искажений не превьппает 5% относитель но номинального напряжения, так как обмотки 5 и 6 работают поочередно, добавляя или снижая напряжение, а во время пауз мгновенное напряжение на выходе регулятора равно напряжению Кроме того, возможность плавного подьема и снижения напряжения на выходе регулятора пви включении и выключении нагрузки позволяет .устранить нежелательные экстратоки в нагрузке, которые могут вывести ее из СТРОЯ. Последнее обстоятельство особенно важно при использовании предлагаемого регулятора-стабилизатора для питания накальных цепей мощных генераторных ламп. В зависимости от желаемых пределов регулирования и величины стабилизированного выходного напряжения или мощности в нагрузке при минимальных искажениях форм тока в нагрузке, могут быть различны варианты включения 0|бмоток ,к нагрузке и питающей сети. Например, схемы включения обмоток, показанные на фиг. 5, 7, позволяют получить наибольшие пределы регулирования вьпсодного напряжения с минимальным искажением.

РЕГУЛЯТОР-СТАБИЛИЗАТОР НАЛРЯЖЕНИЯ, содержащий многообмоточный трансформатор с магнитопроводом, две обмотки которого включены последовательно и встречно и встречно-параллельно, включенные тиристорные ключи отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений выходного напряжения и снижения массогабаритных показателей, трансформатор снабжен двумя согласно включенными обмотками икоммутирующим элементом, магнитопровод выполнен трехстержневым, на крайних стержнях размещены встречно включенные, обмотки, зашунтированные тиристорными ключами, при этом в цепи по крайней мере одной из встречно включённых обмоток подсоединен коммутирующий элемент, согласно включенные обмотки расположены на среднем стрежне, причем одна из них соедине- о на последовательно с обмотками крайних стержней, со О5 о /fr i

Z