Устройство для стабилизации выходного напряжения или тока преобразователя переменного напряжения в постоянное Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности процесса стабилизации выходных напряжений (токов) и расширение области применения тиристорных стабили- заторов на более высокие частоты сетевого напряжения. Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержашем соединенный входом с выводами для подключения к питающей сети регулируемы выпрямительный мост, выход которого через сглаживающий фильтр соединен с вьгаодами для подключения нагрузки, к которым подключен вход измерительно-усгоштельного узла, и формирователь утфавляющих импульсов, выход которого соединен с управляющей цепью регулируемого вьнфямительного моста, формирователь управляющих импульсов вь1полнен на базе безынерционного. ключевого усилитепя мощности, силовой вход которого подключен к общему положительному выходу регулируемого вьтрям тельного моста, а управляющий вход - к выходу нзмерительнОуошительного узла. На фиг. 1 изображена схема устро тва; на фиг. 2 - эпюры напряжений в отдельных точках схемы. Стабилизатор содержит регулируемый выпря мительный мост с вьгаодами для подключения питающей сети на тиристорах I и 2 и диодах 3 и 4, индуктивно-емкостной сглаживающий фильтр на щюсселе 5, конденсаторе 6 и демпфирующем даоде 7. Измерительно-усилительный узел состоит из подстроечного делителя на резисторах 8-10; релейно-усилительного элемента 11 на базе интегральной схемы 1УТ4д1Б и диодов 12, 13; опорного элемента на базе стабилитронов 14, 15 и резисторов 16, 17; согласу1бщего элемента, реализованного по схеме эмиттерного повторителя на транзисторе 18 и резисторах 19 и 20; промежуточного усилительного элемента по схеме коллекторного уси лителя с фиксированным ограничителем на транзисторе 21, стабилитроне 22 и резисторах 23-25. Кроме того, стабилизатор включает безынер ционный ключевой усилитель мощности на транзнсторах 26 и 27, резисторах 28-31 и диодах 32 ограничивающий резистор 35. Основной и дополнительный (второй) входы релейно-усилительного элемента - интегральной схшы 1УТ401Б подключены соответственно к .части подстроечного делителя и общей точке стабилитрона 14 и резистора 16 опорного элемента. Выход релейно-усилитепьного элемента - интегральной схемы 1УТ401Б подключен к ба зе транзистора 18 согласующего элемента. Выход сйгласующего элемента подключен к базе транзистора 21 промежуточното усилителя. Силовой вход безьшерционногр ключевого усилителя мощности подключен к общему положительному выходу регулируемого вьшрямительного моста, а управляюшгй вход через резистор 25 - к выходу измерительно-усилительного узла. Выход безынерционного ключевого усилителя мощности через резисторы 30 и 31 и диоды 33 и 34 подклнетен к управляющим электродам тиристоров 2 и 1. Динамические процессы, происходящие во временной области при функционировании предлагаемого устройства, представлены на anibpax напряжений, изображенных на фиг. 2, а, б, в, г, представляющих собой осциллограммы следующих напряжений. Кривая 36 - осциллограплма напряжения на основном входе релейно-усилительного элемента на 1УТ401Б. Прямая 37 - осциллограмма напряжения на втором оперном, входе 1УТ401Б (на опорном зпементе). Пунктирная кривая 38 - осциллограмма входного напряжения, условно наложенная на проnsecc на основном входе 1УТ401Б. Ступенчатая зпюра 39 - осциллограмма напряжения на входе эмиттерного повторителя (на эмиттере транзистора 18). Ступенчатая эпюра 40 - осциллограмма напряжения на выходе промежзточного усилителя (на коллекторе транзистора 21). Кривая 41 - осциллограммы напряжений на выходе безынерционного ключе.вого усилителя мощности, на коллекторах транзисторов 26 и 27 н на выходе регулируемого вьшрямительного моста соответственно. Кривая 42 - осциллограмма выходного напряжения нерегулируемого выпрямительного моста.) При колебании стабилизируемого напряжения (эпюра 36) относительно оперного напряжения (эпюра 37) на каждом из полуинтервалов Я 2 сетевого напряжения в рассматриваемом замкнутом контуре управления тиристорным стабилизатором напряжения П(юисходят следующие процессы. . В момент ti в точке а осциллограмма Напряжения 36 (фиг. 2а) при пстижении его величины лсересекает осциллограмму на1фяженш{ 37. Это приводит к мгновенному срабатьтанию релейно-усилительного элемента на 1УТ401Б, выходной сигнал которого пртводит в насыщение транзистор 18 эмиттерного повторителя. В результате этого на1фяжение на входе эмиттерного повторителя падает до нуля (см. ступенчатую эпюру осцюшограммы 39 на фиг. 26). Вследствие этого транзистор 21 промежуточного усилителя открывается, а напряжею1е на ею коллекторе, на выходе гфомежуточного усилителя, резко возрастает (см. ступенчатую эпюру 40 на фиг. 28). Указанные процессы приводят к срабатьгеанию в момент tj безьше|щионного ключевого усилителя мощности и открыв.гишю соответствующего тиристора 1 (или 2) регулируемого выпрямительного моста. В момент tj осциллограмма напряжения 36 вторично на том же полуинтервале IT периода 2 Р пересекает в точке б осциллограмму 37, но уже при повышении величины этого напряжения. В результате все описанные выше процессы протекают в обратном порядке, но при этом тиристор 1 (или 2) вследствие присущих ему свойств остается открытым до конца полупериода. Во второй полупериод все описанные выше процессы повторянхтся в изложенной последовательности, но при этом открывается второй (или первый) тиристор регулируемого выгфями тельного моога. При изменеИии входного напряжешш сети вследствие уклонений пульсаций выходного сигнала (кривая 36) стабшшзато|а отш сительно опорного сигнала (прямая 37) изменяется и мо мент времени начала и конца формирования сигналов (зшора 39), (эпюра 40) и эшора 41. В результате этого изменяется и дштшяьиость интервала открытого состояния тир1Кторов i и 2 иа каждом из полуинтервалов О-ПГ и 1C -27С их функционирования, что приводаг к мгйовешюму (на том же полуинтерйале) восстановлению стабилизируемого напряжения по отяоштга к уровню опорного сигнала (зшо ра37). Использование предлагаемого устройства ДЛЯ сга&лизапии выходного напряжения или 5016 тока щ)еобразователя переменного напряжения в постоянное обеспечивает повышение его быстродействия, точности процесса стабилизации и значительно расширяет область применения за счет освоения разработок на более высоких частотах сетевого питающего нагфяжения. Формула изобретения Устройство для стабилизации выходного напряжения или тока прео изователя переменного напряяйния в посто.яниое, содержащее соединвшолй входом с выводами для подключения к питающей сети регулируемый выпрямительный мост, выход которого через сглаживающий фильтр соеданен с вьгеодами для подключения нагрузки, к которым подключен вход измерительноусилительного узла, и фсфмярователь управляющих импульсов, выход которого соедииен с управляющей цепью ре1ул1фуемого выпрямительйого моста, отличающееся тем, чю, с целью повышйймя йлстродействия, точности и расшире{шя шлготнаго диапазона гапающего гапряжвшя, ф(ч м атель управляющих импуяьсов выполнен га &зе безьшерциошюто ключевого уоалйтеля мощности, Лиловой вход которого подключен к общему положительному BbixojtQr регулируемого выпpя fflтeльнoгo моста, УЧ)авляницйй вход - к выходу изWpитeльнoусилятепьщхго узтга. 1&7оташси информации, 1финяше во внимание при экспертизе 1. Грейвер Е. С. Ключевые стабилизаторы . а мженвЕя постоянного тока. М., Связь, 1970, с. 127, рте. 6.15. 2. Ивашук Б. Н. и др. Тиристорные и магитные ста&ов заторь1 напряжений. М., Энерия , 1%8, с. 84, рис. 45.

a

36

ирег иВьтр 37

Фие.