Стабилизированный выпрямитель Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры. Известно устройство, содержащее в силовой цепи тиристоры и фильтр, а в схеме управления - генератор опорного напря жения, синхронизированный переменным входным напряжением, схему совпадения и узел сравнения с усилителем сигнала рассогласования ij. Недостатком известного устройства является узкий диапазон фазового регулирования (30-150). Другим недостатком этого устройства является большая рассеиваемая мощность на ограничивающем резисторе генератора опорного напряжения так как синхронизация последнего осущест вляется от высокого переменногонапряжения питагацей сети. Наиболее близким техническим рещением к данному изобретению является изобретение, содержащее трансформатор с первичной обмоткой, подключенный к входным зажимам, вторичной обмоткой, подключенной через тиристорный выпрямитель и сглаживающий фильтр к вь1ходШ1м зажимам,К вспомогательной обмоткой, подключенной ко входу вспомогательного выпрямителя, формирователь синхронизированных ямпульсов входом подключенный к выходу вспомогательного выпрямителя, RC-цепь из последовательно соединенных зарядного резистора и конденсатора, подключенного резистором к- выходу вспомогательного выпрямителя, а Точкой соединения резистора и конденсатора со входом сравнивающего элемента, выход которого подключен к управлякшим электродам тиристорного, и с выходом усилителя обратной связи, вход которого подключен к выходным зажимам Недостатком этого устройства являет ся узкий диапазон фазового регулирования (порядка 30-150). Кроме того на краях диапазона регулирования возникает асимметрия отпирающ1ос сигналов и из-за асимметрии протекакших

через тиристоры токов в выпрямленном напряжении появляются переменные составляюшие, частота которых ниже частоты основной гармоники пульсацией выпрямленного напряжения.

Пель изобретения - расширение диапазона фазового регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном выпрямителе формирователь синхронизированных импульсов

выполнен в виде триггера Шмитта, выход которого подключен через введенную цепь из последовательно соединенных первого диода и стабилитрона к точке соединения резистора и конденсатора RC-депи, при этом введен усилительный каскад, включающий в себя два резистивных делителя, и конденсатору первый делитель подключен одним концом к общей шине, другим - к выходу вспомогательного выпрямителя, а средней точкой к базе транзистора, второй делитель подключен к общей шине и вспомогательному выпрямителю через стабилизатор напряжения, а средней точкой к эмиттеру и через конденсатор к обшей шине, а через введенный второй диод к выходу формирователя синхронизированных импульсов, коллектор транзистора подключен к точке соединения резистора и конденсатора RC-цепи, причем формирователь синхронизированных импульсов, усилитель обратной связи, дополнительный усилительный каскад и сравнивающее устройство подключены по цепи питания .к выходу вспомогательного выпрямителя через стабилйзЙР6 ;Шйряжёнйя;

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предложенного стабилизированного выпрямителя; на фиг. 2 - диаграмма напряжений, поясняющая его работу,

Принципиальная схема стабилизированного выпрямителя (см. фиг. 1) содержит трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого подключена к входйым зажимам, вторичная обмотка 3 через последовательно соединенные тиристорный выпрямитель 4 и сглаживающий фильтр 5 подключена к выходным зажимам, а вспомогательная обмотка 6 подключена ко входу вспомогательного выпрямителя 7. 8 из последовательно соединенных зарядного резистора и конденсатора подключена к выходу вспомогательного вьшрямителя 7, а средней точкой одновременно соединена со Еяодом сравнивающего элемента 9 и с выходом усилителя обратной связи Ю. Выход сравнивающего элемента 9 подключен к управляюшйм электродам тиристорного выпрямителя 4. Выход усилителя 10 подключен к выходным зажимам. Формирователь синхронизированных импульсов 11 входом подключен к выходу вспомогательного выпрямителя 7, а выходом подключен через цепь 12 из последовательно соединенных диода и стабилитрона к средней точке - цепи 8. В дополнительно введенном усилительном каскаде 13 транзистор 14 входом подключен к выходу вспомогательного выпрямителя 7, коллектором к средней точке RC-цепи 8, а эмиттером одновременно подключен через конденсатор 15 к общей шине и через диод 16 к выходу формирователя синхронизированных импульсов 11. Усилитель 10, дополнительный транзисторный каскад 13, формирователь синхронизированных импульсов 11 и сравнивающий элемент 9 подключены по цепи, питания к выходу вспомогательного выпрямителя 7 через стабилизатор напряжения 17.

Стабилизированный выпрямитель работает следующим образом.

Исполнительным элементом цепи регулирования напряжения при работе от сети переменного тока является тиристорный выпрямитель 4. Принцип регулирования напряжения на выходе предлагаемого вьшрямителя заключается в изменении фазы фронта отпирающего сигнала относительно переменного напряжения питающей сети. Момент отпирания тиристоров измеряется углом отпирания. Угол отпирания тиристоров, автоматически изменяется в зависимости от величины напряжения источника переменного тока и тока нагрузки. В результате на нагрузке поддерживается заданное постоянное напряжение с определенной точностью.

Формирование отпирающего сигнала происходит следующим образом. При переходе сетевого напряжения через нуль формируются короткие синхроимпульсы. Эти импульсы формируются на выходе формирователя синхронизированных импульсов 11, выполненного по схеме триггера Шмитта, на входе которого от дополнительной обмотки 6 трансформатора 1 через дополнительный выпрямитель 7 подается выпрямленное напряжение. В момент времени , (черт. 2) действия синхроимпульса выходной транзистор триггера Шмитта открыт и через него и цепь 12 из последовательно соединенных стабилитрона к диода разряжается конденсат)р RC-цепи 8. Разряд конденсатора происходит до минимального значения напряжения пьедеста6ла C-5rr in (черт. 2) которое задается цепью 12, После окончания синхроимпульса (момент времени t ,j ) происходит быстрый заряд конденсатора RC-цепи 8 от напряжения до напряжения пьедестала Э л , определяемого усилителем 1О., выполненной, например, на делителе напряжения, опорном элементе, усилителе постоянного тока и развязывающем диоде. Введение в схему, минимального уровня напряже ния . „ до которого ограничивается разряд конденсатора RC-цепи 8, позволяет сократить потери времен на заряд этого конденсатора в начале полупериода, а вместе с этим расширить диапазон фазового регулирования в сторону уменьшения углов отпирания тиристоров. Далее заряд конденсатора РС-цепи 8 происходит от напряжения обмотки б выпрямленного вспомогательным выпрямителем 7. Форма напряжения на конденсаторе имеет косинусоидальный закон. В момент времени t-j при равенстве напряжения на конденсаторе RCцепи 8 и напряжения переключения (черт. 2) задаваемом сравнивающим устройством 9, выполненном, например, на однопереход- ном транзисторе и импульсном трансформаторе, с выхода последнего на управляющие электроды тиристоров тиристорного выпрямителя и подается отпиракщий сигнал. При этом напряжение с входных зажимов через первичную обмотку 2, трансформатора 1, вторичную обмотку 3, тиристорный выпрямитель 4 и сглаживающий фильтр 5 передается на выходные клеммы. Во время де ствия отпирающего сигнала конденсатора цепи разряжается, а после окончания действия отпирающего сигнала происходит ег заряд. Работа стабилизированного выпрямителя в режиме, например, малых токов нагрузки характеризуется отпирания тиристоров, близким к 180 С. В этом случае в предлагаемом устройстве осущес вляется коррекция формы косинусоидального напряжения на конденсаторе НСндепи 8 с момента времени t (черт. 2), что соответствует углу отпирания тиристоров порядка 150. Коррекция формы напряжения на конденсаторе RC-цепи 8 осуществляется за счет его подзаряда с момента времени tj через транзистор 14 транзисторного каскада 13 от стабилизатора напряжения 17 выполненного, например на резисторе, стабилитроне и конденсаторе. Назадается параметрами чало заряда транзисторного каскада 1,3 и вспомогательного выпрямителя 7. В начале полупе741 риода транзистор 14 транзисторного каскада 13 закрыт, так как его управлякщий переход зашунтирован конденсатором 15, разряженным в течение времени действия синхроимпульса через диод 16 и выходной транзистор формирователя синхронизированных импульсов 11, т.е. до момента времени t транзисторный каскад 13 не оказывает воздействия на конденсатор RC-цепи 8. Коррекция формы косинусоидального напряжения на конденсаторе lRC-цепи 8 позволяет расширить диапазон фазового регулирования в сторону увеличения углов отпираниятиристоров практически до 18О°. Эффективность предлагаемого стабилизированного выпрямителя по сравнению с прототипом заключается в расширении диапазона фазового регулирования практически от О до 180 . Диапазон регулирования расширен за счет того, что формирователь синхронизированных; импульсов обеспечивает короткие синхроимпульсы с крутыми фронтами (в прототипе трапецеидальные фронты), между которыми формируется косинусоидальное напряжение на конденсаторе FJC-цепи, время на заряд которого в начале полупериода уменьшено за счет того, что начинается с фиксированного уровня (в прототипе с нуля), а в конце полупериода напряжение на конденсаторе RC-цепи корректируется, что позволяет осуществлять работу стабилизированного выпрямителя при больших углах отпирэния тиристоров (в прототипе форма напряжения на конденсаторе RC-цепи имеет горизонтальный практически падающий характер, что не позволяет осуществлять работу при больших углах отпирания тиристоров). Расширение диапазона фазового регулирования позволйет при малых углах отпирания тиристоров полнее использовать по мощности си повой трансформатор, а при больших углах отпирания тиристоров - расширить диапазон изменения выходного напряжения в сторону его уменьшения. Формула изобретения Стабилизированный выпрямитель, содеращий трансформатор с первичной обмотой, подключенной к входным зажимам, втоичной обмоткой, подключенной через тиисторный выпрямитель и сглаживающий ильтр к выходным зажимам, и вспомогаельной обмоткой, подключенной ко входу

вспомогательного выпрямителя, формирователь синхронизированных импульсов, вхо дом подключенный к выходу вспомогательного выпрямителя КС-цепь из последовательно соединенных зарядного резистора и конденсатора, подключенного резистором к выходу вспомогательного выпрямителя, с точкой соединения резистора и конденсатора соединен со входом сравнивающего элемента, выход которого подключен к управлйющим электродам тиристорного. выпрямителя, и с выходом усилителя обратн.ой связи, вход которого подключен к выходным зажимам, отличаю щийс я тем, что, с целью расширения диапазона фазового регулирования, в нем формирователь синхронизированных импульсов вШолнён в виде триггера Шмитта, выход которого пошслючен через введенную цепь из последовательно соединенных первого диода и стабилитрона к точке соединения резистора и конденсатора , при этом введен усилительный каскад, включакяций в себя два резистивных делителя и конденсатор, первый делитель подключен

одним концом к общей шине, другим - к i выходу вспомогательного выпрямителя, а средней точкой к базе транзистора, второй делитель подключен к общей шине и вспомогательному выпрямителю через .стабилизатор напряжения, а средней точкой к эмиттеру и через конденсатор к общей шине, а через введенный второй диод к выходу формирователя синхронизированных импульсов, коллектор транзистора подключен к точке соединения резистора и конденсатора 1 С-цепи, причем формирователь синхронизированных импульсов, усилитель обратной связи, дополнительный усилительный каскад и сравнивающее устройство подключены по цепи питания к выходу вспомогательного выпрямителя через стабилизатор напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

cema

чц

t