Источник постоянного напряжения с ограниченным регулированием Советский патент 1980 года по МПК H02M7/12 

1 ,

Изобретение относится к промышл нной электронике и может быть использовано в-.качестве исполнительного органа стабилизаторов постоянного напряжения в устройствах электропитания радио- и электронных установок или в качестве источника постоянного тока, регулируемого в небольших пределах.

Известно использование в стабилизаторах постоянного тока выпрямителей со ступенчатьам регулированием, применяемых с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения и повышения коэффициента мощности, при этом регулируемая вольтодобавка может вводиться либо на стороне постоянного тока путем последовательного включения вспомогательного выпрямителя, питающегося от отдельного трансформатора с тиристорным- регулятором на первичной стороне, либо на стороне переменного тбкаоЬнов.ного выпрямителя путем включения последовательно с ним вольтодобавочного трансформатора, сетевая обмотка которого через тиристорный регу.лятор подключена к сети, а третья обмотка связана с вспомогательным

выпрямителем, соединенным параллельна с основным.

Недостатком устройства, как и всех устройств с тиристорным регулятором с фазовым управлением на первичной стороне трансформатора, является чувствительность к асим. метрии углов управлен 1я тиристорного регулятора по полупериодам.

10 Асимметрия углов вызывает рост намагничивающего тока трансформатора и появление низкочастотных пульсаций выпрямленного напряжения. Это обусловливает жесткие требования

15 к качеству системы управления .Кроме того, любой отказ одного из встречно-параллельно включенных тиристоров приводит к возникновению резкой асимметрии, что вызывает

20 аварийное отклонение устройства.

Наиболее близким к изобретению является ист.очник. постоянного напряжения с ограниченным регулированием, содержащий основной и вспомогательный неуправляемые выпрямители, соединёйные по постоянному току параллельно, вольтодобавочный трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно в цепб питания основного выпрямителя., и вторичная связана с вспомогательньйм выпрямителем, и вентильный ключ. Цель изобретения - повышение надежности источника постоянного напряжения. Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве вентильный ключ подключен параллельно выводам вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора. Изобретение дает возможность устр нить чувствительность к асимметрии углов управления и, тем самым, повысить надежность работы устройства и снизить требования к системе управления. На чертеже изображена принципиаль ная схема однофазного варианта устро ства . Устройство содержит основной неуправляемый однофазный или многофазньш выпрямитель 1, в цепь питания которого включена первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора -2.; Вторичная обмотка этого трансформатора соединена с; вспомогательньм выпрямителем 3, включенным по посто ному току параллельно и согласно с основным выпрямителем 1, и с вентильным ключом 4, замыкающим обмотку накоротко. Работает устройство следующим образом. Когда вентильный ключ 4 замкнут, ЭДС в обоих обмотках вольтодобавочного трансформатора 2 равна нулю и к основному выпрямителю приложено полное напряжение питания. При размыкании ключа 4 в обмотках поя вляет ЭЖС, величина которых зависит от вып рямленного напряжения, схемы выпрямителя и коэффициента трансформации причем ЭДС в первичной обмотке напра лена против напряжения питания. Поэтому напряжение на входе выпрямителя 1 уменьшается, что приводит к соответствующему уменьшению выпрямленного напряжения. Изменяя длительность замкнутого состояния ключ 4, выпрямленное напряжение можно плавно регулировать между двумя уровнями, соответствующими постоянн замкнутому и постоянно разомкнутому состоянию обмоток трансформатора 2. ,При фазовом управлении ключом 4 устройство нечувствительно к асимметрии углов управления. При ключе 4 происходит перемагнич вание сердечника трансформатора. Пр синусоидальном напряжений питания за положительный и отрицательный по лупериоды приращения индукции в сер дечнике соответственно равны ДВ,А(1-со8Л ; (Ьсо8с 2), где А - коэффициент, зависящий величи1 ы напряжения питания и параметров тран сформатора; , z углы управления в обоих полупериодах. Так как в противоположные полупериоды индукция изменяется в разные стороны и при (X, 4б Abj, а постоянная составляющая индукции в сердечнике отсутсвует. При ( в сердечнике трансформатора появляется пдстоянная составляющая индукции, которая возрастает до тех пор, пока в полупериод с большим Х не будет достигнуто насьвдение сердечника. При этом увеличение Индукции прекращается и устанавливается равенство ЛВ лВ2 и (Л, 2: равенство имеет Следующий физический смысл. В один полупериод перемагничивание прекращается при с о из-за замыкания ключа, а противоположный полупериод перемагничивание прекращается при Л (Х rig из-за насыщения сердечника до замыкания ключа. Равенство углов обеспечивает равенство напряжений на трансформаторе по величине и ферме в обоих полупериодах, что обеспечивает симметрию напряжений на входе основного выпрямителя. Отсюда следует, что для регулирования напряжения могут использоваться кЛючи не только с двусторонней проводимостью, но и с односторонней, замыкающие обмотку только в один из полупериодов, т.е. вместо двух встречно-параллельно включенных тиристоров на фазу можно применять только один, что уменьшает количество элементов силовой части и упрощает систему управления. При этом с целью улучшения симметрии напряжения сердечник вольтодобавочного трансформатора целесообразно выполнять из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Кроме вентильных ключей с двусторонней или односторонней проводимостью с фазовым управлением.в устройстве могут также использоваться ключи с импульсным yпf)aвлeниeм. Например, для замыкания обмотки трансформатора может быть применен транзисторный или -тиристорный прерыватель ПОСТОЯННОГО тока, подключаемый с помощью дополнительного выпрямителя. Формупа изобретения Источник постоянного напряжения с ограниченным регулированием, содержащий основной и вспомогательный неуправляемые выпрямители, соединенные по постоянному току . параллельно, вольтодобавочный трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь питания основного выпрямителя, а вторичная связана с вспомогательным

вьшрямителем, и вентильный ключ, о т л и чающийся тем, что, с целью повьшения нгщежности, вентильный ключ подключен параллельно выводам вторичной обмотки врльтодобарочного трансформатора.