Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/44 

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам электропитания различных устройств. Известны стабилизаторы переменного напряжения 1, 2. Первое из известных устройств содержит нелинейный колебательный контур, симметричный тиристор, согласующий трансформатор с силовым выпрямителем и орган управления 1. ° Второе из известных устройств, являющееся наиболее близким техническим решением к данному изобретению, содержит инвертор, входом полЧключенный к входной клем ме, выходом через нелинейный колебательный контур - к выходным клеммам, а управляющим входом - к выходу блока управления инвертором, нелинейный колебательный контур состоит из линейного дросселя, конденсатора, вспомогательного дросселя и цепи из двух пстречно-параллельных соединенных тиристоров, причем один вывод линейного дросселя соединен с первым входом нелинейного колебательного контура, другой вывод - с первой обкладкой конденсатора, первым выводом вспомогательного дросселя н первым выходом нелинейного колебательного контура, второй вывод вспомогательного дросселя подключен к первому выводу цепи из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, второй вывод которой Подключен к второй обкладке конденсатора и вторым входу и выходу нелинейного колебательного контура, при этом управляющие электроды тиристоров соединены с соответствующими выходами блока управления тиристорами, включающего управляющий элемент 2. Недостаток этого стабилизатора, ограничивающий его область применения, заключается в малом диапазоне регулирования выходного напряжения. Этот недостаток вызван следующей причиной. Изменение величины, выходного напряжения осуществляется путем изменения времени включения соответствующего тиристора в каждую полуволну выходного синусоидального наг1ряжения относительно времени прохождения этого напряжения через нулевое значение. При этом, чем раньще включаются тиристоры, на большее время в каждую полуволну выходного напряжер)ия закорачиваются конденсатор нелинейтчого колебательного контура и выход стабилизатора последовательной

цепью, состоящей из низкоомного вспомогательного дросселя и тиристоров. Однако, чем больше время тиристоры находятся во вклю.ценном состоянии, тем больше происходит расстройка колебательного контура, чт( вызывает резкое увеличение входного реактивного тока этого контура и искажение форм выходного синусоидального напряжения. Это обстоятельство не позволяет изменять выходного напряжения стабилизатора за счет управления тиристорами в контуре более, чем на ±10-15%.

Целью изобретения является увеличение пределов регулирования выходного напряжения.

Цель достигается тем, что в известный стабилизатор переменного напряжения введень последовательно соединенные узел управления и широтно-импульсный модулятор, причем вход узла управления соединен с управляющим элементом блока управления тиристорами, а выход широтно-импульсного модулятора подключен ко входу блока управления инвертором.

На чертеже представлена схема стабилизатора переменного напряжения.

Стабилизатор переменного напряжения содержит инвертор 1, выходом подключенный к входу управляемого нелинейного колебательного контура 2, состоящего из линейного дросселя 3, конденсатора 4, вспомогательного дросселя t, одним., выводом подключенного к линейному дросселю 3, а вторым выводом к цепи из встречно-параллельно соединенных тиристоров 6 и 7. Управляющие входы тиристоров 6 и 7 подключены к блоку 8 управления тиристорами. В стабилизатор также входят управляющий элемент 9, который соединен с блоком 8 управления тиристорами и с узлом 10 управления, а последний соединен с щиротно-импульсньш модулятором 11, выход которого соединен с блоком 12 управления инвертором.

Работа устройства осуществляется еледующим образом.

Постоянное входное напряжение инвертор I преобразует в высокочастотное прямоугольное напряжение, которое поступает на вход управляемого нелинейного колебательного контура 2, настроенного на первую гармонику входного напрял ения. На выходе нелинейного колебательного контура 2 напряжение принимает вид, близкий к синусоидальному. Когда первая положительная полуволна на выходе нелинейного колебательного контура достигнет заданного значения, включается тиристор 6 за счет подачи на его управляющий электрод напряжения с блока 8 управления тиристорами. В результате этого конденсатор 4 и выход стабилизатора шунтируются низкоомной цепью состоящей из вспомогательного дросселя f и включенного тиристора 6, что препят ствует дальнейшему увеличению напряжения на выходе стабилизатора. Аналогично происходит при отрицательной полуволне выходного напряжения. При изменении выходного напряжения, вызванного различными дестабилизирующими факторами, блок 8 управления тиристорами включает тиристоры 6 и 7 раньще, если напряжение увеличилось, или позже, если напряжение уменьшилось, относительно времени прохождения выходного напряжения через нулевое значение, что обеспечивает стабилизацию выходного напряжения.

С целью уменьщения выходного напряжения за счет ручной установки изменяют положение движка потенциометра 9 (управля ющий элемент блока управления тиристорами) таким образом, чтобы тиристоры 6 и 7 включались относительно времени прохождения выходного напряжения через нулевое значение раньше по сравнению с включением их при номинальном выходном напряжении. Одновременно при изменении положения движка потенциометра 9 изменяется входное сопротивление и напряжение на входе узла 10 управления, который воздействует на широтно-импульсный модулятор 11 таким образом, что приводит к уменьшению щирины импульсов (увеличению паузы на нуле), поступающих с блока 12 управления инвертором на базы транзисторов инвертора, если он выполнен в транзисторном варианте. Это в свою очередь, вызывает уменьшение амплитуды первой гармоники на выходе инвертора 1, на которую настроен нелинейный колебательный контур 2. В результате этого время, в течении которого конденсатор 4 и выход стабилизатора оказываются закороченными низкоомной цепью, состоящей из вспомогательного дросселя 5 и тиристоров 6 и 7, остается таким же, как и в случае номинального выходного напряжения, при котором соблюдается оптимальный режим нелинейного колебательного контура 2. Таким образом, выходное напряжение можно уменьшать практически до нулевого значения при сохранении оптимального режима нелинейного колебательного контура 2 (не возрастают входной реактивный ток и не происходит искажение синусоидальной формы выходного напряжения). При этим необходимо соблюдать условие регулирования: при уменьшении напряжения на выходе управляемого нелинейного колебательного контура 2 путем управления тиристорами 6 и 7, необходимо одновременно уменьшать амплитуду первой гармоники на входе управляемого нелинейного колебательного контура 2 за счет широтно-импульсной модуляции напряжения, поступающего с выхода инвертора 1.

Предлагаемоеустройство позволяет получить стабилизированное синусоидальное напряжение с возможностью плавной регулировки его амплитуды от значения близкого к нулевому до номинального, что т