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

Изобретение относится к электротехнике, в частности к ткристорным стабилизаторам с прямой и обратной связями. Известны стабилизаторы переменного напряжения llj и , Первое из известных устройств содержит тиристорный регулятор и два формирователя импульсов, работающих .на один импульсный трансформатор и объединенных с узлом прямой связи. Недостатком этого устройства явля ется ограниченная мощность формирова телей импульсов, не позволяющая уп:равлять мощнь;т.и тиристорами. Второе из известных устройств, являющееся наиболее близким техничес ким решением к изобретению, содержит регулятор на двух встречно-параллель ных тиристорах, включенный между вхо ными и выходными клеммами, трансформатор управления, первичная обмотка которого соединена с выходными клеммами, а вторичная обмотка выполнена со средней точкой, к которой подключен выход усилителя обратной связи, вход которого через опорный стабилитрон и измерительный выпряглитель под ключен к выходным клеммам, стабилитроны, резисторы, диоды, конденсаторы, два транзисторных усилителя и два импульсных трансформатора, вторичные обмотКи которого соединены с управляющими входами тиристоров регулятора. Недостатком этих устройств является сложность схемы, наличие сравнительно мощного источника питания с громоздким фильтром для формирователей -импульсов управления тиристорами . Целью изобретения является упрощение схемы и уменьшение габаритов . стабилизатора. Поставленная цель достигается тем, что крайние выводы вторичной обмотки трансформатора управления подключены через соответствующие цепочки из последовательно соединенных резистора и первого диода, параллельно которым подключены стабилитроны, ко вторым диодам и одним обкладкам первых конденсаторов соответственно, другие обкладки конденсаторов соединены со средней точкой .вторичной обмотки трансформатора управления, причем аноды первых диодов и стабилитронов соединены с катодами вторых диодов, аноды которых соединены со входами трансформаторных усилителей соответственно, выходы которых через соответствующие вторые конденсаторы соединены с управляющими входами соответствующих введенных допол нительных тиристоров, аноды которых соединены с концами первичных обмото соответствующих импульсных трансформаторов, а катоды объединены и соединены с общей точкой транзисторных усилителей, выходом усилителя обратн связи и средней точкой введенной дополнительной вторичной обмотки, транс форматора управления, крайние выводы которой через соответствующие третьи диоды соединены.с началами первичных обмоток импульсных трансформаторов и с первыми обкладкйми третьих конденсаторов соответственно, 1зторые обкладки которых соединены со средней точкой дополнительной вторичной обмотки трансформатора управления. На чертеже изображена схема стабилизатора напряжения переменного тока. Стабилизатор содержит тиристорный регулятор 1, трансформатор 2 управле ния с двумя обмотками со средними точками: основной 3 и дополнительной 4, цепочки, состоящие каждая из стабилитрона 5, резистора б и диода 7, конденсаторы 8, вторые диоды 9, тран зисторные усил.ители 10, вторые (дифференцирующие) конденсаторы 11, дополнительные тиристоры 12, импульс ные трансформаторы 13, тертьи диоды 14, третьи конденсаторы 15, усилитель обратной связи на транзисторе 16, измерительный выпрямитель 17 и опорный стабилитрон 18. Блок управления тиристорным регулятором 1,состоит из двух одинаковых каналов, один из них формирует импульс управления в положительную полуволну напряжения, другой - в отрицательную. Общими являются только усилитель обратной связи 16, измерительный выпрямитель 17 и опорный стабилитрон 18. При подаче на вход стабилизатора положительной полуволны напряжения (плюс на концах обмотки трансформатора 2, отмеченных точками), как толь ко напряжение на верхней половине обмотки 3 увеличится до напряжения пробоя верхнего стабилитрона 5, начнет заряжаться конденсатор 8. Одновременно, с начала положительной полу волны, заряжается нижний конденсатор 15 через диод 14. В этот полупериод верхний диод 9 закрыт, транзистор 10 открыт за счет базового резистора, подключенного к плюсовой шине источника питания усилителей, а нижний тиристор 12 закрыт, так как на него не подаются управляющие импульсы. После снижения напряжения до напряжения пробоя ток через стабилитрон 5 прекращается, и верхний конденсатор 8 начинает перезаряжаться через верхние диод 7, резистор 6 и верхнюю часть обмотки 3, Напряжение на конденсаторе 8 монотонно .падает до нуля, меняет полярность и монотонно нарасТает. Как только это напряжение превысит падение напряжения на транзисторе усилителя обратной связи 16, открывается диод 9, и на транзистрр 10 поступает запирающее напряжение. Напряжение йа транзисторе 10 резко увеличивается/ вызывая прохождение через конденсатор 11 и управляющий переход нижнего тиристора 12 импульса тока. Тиристор 12 отпирается, и конденсатор 15 разряжается через первичную обмотку импульсного трансформатора 13. Со вторичной обмотки этого трансформатора на тиристорный регулятор 1 поступает импульс управления, который отпирает регулятор в отрицательный полупериод входного напряжения. Импульс управления для положительного полупериода аналогично формируется другим каналом управления. Стабилизация выходного напряжения при изменении входного напряжения обеспечивается, в основном, за счет прямой отрицательной связи, которая о.беспечивается трансформатором 2, стабилитронами 5, резисторами 6, диодами 7 и конденсаторами 8. Подбором величины напряжения обмотки 3, сопротивления резистора 6 и пробивного напряжения стабилитрона 5 можно получить почти полную компенсацию изменений входного напряжения стабилизатора. Дальнейшее улучшение стабилизации выходного напряжения при изменении входного напряжения и тока нагрузки получается за счет обратной связи, обеспечиваемой выпрямителем 17, стабилитроном 18 и усилителем на транзисторе 16. Прямая связь действует с запаздыванием в полпериода, а обратная связь изза конденсатора, шунтирующего транзистор 16 , и фильтра в выпрямителе 17 действует со значительно большим запаздыванием. Для управления мощным регулятором 1 импульсы усиливаются с помощью тиристорных усилителей 12. Питание этих усилителей осуществляется от маломощной обмотки 4 и малых по емкости (доли микрофарады) конденсаторов. Один полупериод oтiзoдитcя для заряда этих конденсаторов, а во второй прлупериод конденсаторы полностью отдгиот свою энергию для управления регулятором 1. Стабилизатор напряжения может иметь выход не только на переменном, на постоянном напряжении (выход после выпрямителя 17, который в этом случае из измерительного становится силовым).

Применение стабилизатора дает экономию элементов и уменьшение занимаемого им объема.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий регулятор на двух встречно - параллельных тиристорах, включенный между входными и выходными клеммами, трансформатор управления, первичная обмотка которого соединена с входными клеммами, а вторичная обмотка выполнена со . средней точкой, к которой подключен выход усилителя обратной связи, вход которого через опорный стабилит{)он и измерительный выпрямитель подключе к вьлходным клеммам, стабилитроны, резисторы, диоды, конденсаторы, два транзисторных усилителя и два импульных трансформатора, вторичные обмотки которого соединены с управляющими входами тиристоров регулятора, отличающийся тем, что, с цель упрощения и уменьшения габаритов, крайние выводы вторичной обмотки трансформатора управления подключены через соответствующие цепочки из последовательно соединенных резистора и первого диода, параллельно которым подключены стабилитроны, ко вторым диодам и одним обкладкам первых конденсаторов соответственно, другие обкладки конденсаторов соединены со средней точкой вторичной обмотки

трансформатора управления, причем аноды первых диодов и стабилитронов соединены с катодами вторых диодов, аноды которых соединены со входами транзисторных усилителей соответственно, выходы которых через соответствукяцие вторые .конденсаторы соединены с Управляющими входами соответ ствуюсцих введенных дополнительных тиристоров, аноды которых соединены с концами первичных обмоток соответoствукщих импульсных трансформаторов, а катоды объединены и соединены с общей точкой транзисторных усилителей, выходом усилителя обратной связи и средней точкой введенной дополнитель5ной вторичной обмотки трансформатора управления, крайние выводы которой через соответствующие третьи диоды соединены с началами первичных обмоток импульсных трансформаторов и с первыми обкладками третьих конден0саторов соответственно, вторые обкладки которых соединены со средней точкой дополнительной вторичной об:мотки трансформатора управления.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 635468, кл. G 05 F 1/44, 1978.

2.Позин М. Б. Безынерционный стабилизатор переменного напряжения

0 на кремниевых управляемых вентилях, XXI Всесоюзная научная сессия, посвященная 70-летию изобретения радио А. С. Поповым. - Секция полупроводниковых приборов. М., 1965.

5