Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/64 

1

Изобретение отнооится к области электротехники и может быть использрвано для построения регуляторов и стабилизаторов постоянного напряжения. . .

Известно устройство для стабилизации напряжения источников постоянного тока преобразователем постоянного тока в переменный где используется статический преобЕ)азователь, подключенный по цепям питания через регулятор к клеммам источника постоянного тока. Вторичная обмотка выходного трансформатора этого преобразователя подключена на вход выпрямителя, который включен выходом согласно и последовательно в плюсовую цепь источника.

Недостатком этого устройства является то, что режим стабилизации осуществляется лишь в том случае, когда напряжение источника не превышает Требуемый уровень напряжения стабилизации.Наиболее близким к предложенному стабилизатору является стабилизатор постоянного напряжения Г21, содержащий подключенный к источнику питания преобразователь постоянного напряжения в переменное с выходным

трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к двухтактному выпрямителю на тиристорах, включенному последовательно и согласно с источником питания, блок управления, выходы которого соединены с управляющими электродами тиристоров, а вход с измерительным органом выходного напряжения стабилизатора, и индук(О тивно-емкостной выходной фильтр.

Недостаткс1ми такого устройства является невозможность осуществления полной модуляции напряжения пер15вичного источника при напряжении на нагрузке меньшем напряжения этого источника и слишком большая глубина частичной модуляции напряжения первичного источника при напряжении

20 на нагрузке, большем напряжения втого источника, что приводит к увеличению массы и габаритов LC-фильтра. Кроме того, наличие дросселя, включенного последовательно с тири25сторами, ухудшает условия отпирания последних.

Целью изобретения является расширения функциональных возможностей стабилизатора и улучшение его массо30габаритных показателей. Это достигается тем, что стабили затор снабжен дополнительным тиристором, который подключен к выходу тиристорного выпрямителя так, что е катод соединен с положительным зажи мом этого выпрямителя, а управлякици j электрод соединен с вьцхрдом блока у равления, дополнительным конденсато ром и диодом, подключенными паралле но входу индуктивно-емкостного филь ра. На фиг. 1 изображена схема предложенного стабилизатора; на фиг.2 и 3 - диаграммы, поясняющие его работу . Стабилизатор содержит преобразов тель напряжения 1с выходным трансформатором 2, вторичная обмотка 3 которого подключена к двухтактному выпрямителю на тиристорах 4,5,включенному согласно и последовательно с источником 6, блок управления 7 тиристорами, измерительный орган на пряжения 8, индуктивно-емкостной фильтр на дроссель 9 и конденсаторе 10, включенный на выходе стабилизатора, к выходу тиристорного выпрями теля подключен дополнительный тирис тор 11, а параллельно входу индуктивно-емкостного фильтра подключены дополнительный конденсатор 12 и диод 13. . Для по.яснёния принципа работы предлагаемого стабилизатора рассмотрим два режима: напряжение источника больше требуемого уровня стабилизации (} UC.T- и напряжение источника меньше уровня стабилизации и„ Пусть Up . В этом случае исполнительный орган стабилизатора (тиристоры 4,5 и 11) должен осуществлять периодическое подключение источника б к входу фильтра, т.е. работать в режиме модулятора ширины импульсов. Такой режим обеспечивается блоком управления 7, при это на тиристор 11 поступают импульсы управления Uj в течение казкдого полупериода напряжения U преоб раэователя 1, как это показано на / фиг.26 и 2а соответственно. При поступлении имцульса напряжения IK, на управляюЕ ий электрод тиристора 1 последний отк{жавается и направление источника б прикладывается к входу фильтра. Одновременно происходит заряд конденсатора 12, который способствует надежному открытию тиристора даже при мешой длительности ,уп равлякщего импульса Uy;. Для закрыт тиристора 11 в конце каждого полупериода блок управления 7 формирует сигнал Us4 или (фиг.2в), пред сматривающий момент изменения поляр ности напряжения и, на величину времени, достаточную для заряда кон денсатора 12 до уровня напряжения Uyt 4-0,5 DW. Это время опережения подачи импульса ) сравнительно невелико, так как постоянная времени заряда конденсатора 12 мала (Заряд происходит практически мгновенно) . Процесс закрытия тиристора 11 начинается с момента открытия тиристора 4 или 5, так как к тиристору 11 будет приложено запирающее напряжение полуобмотки 3, как это показано на фиг.2г. Пусть закрытие тиристора 11 произошло при открытии тиристора 4. Для Обеспечения нормальной работы исполнительного органа стабилизатора в режиме модулятора ширины импульсов тиристор 4 должен быть закрыт в конце полупериода.Его закрытие произойдет вследствие того, что к нему будет приложено напряжение в запирающем направлении, равное алгебраической сумме напряжений источника 6, верхней части полуобмотки 3 (фиг.1) и конденсатора 12. Эпюры напряжений на конденсаторе 12 и тиристорах 4 и 5 представлены соответственно на фиг.2 д,е,ж. Аналогичные процессы происходят в следующем полупериоде и т.д. Стабилизация напряжения на выходе фильтра обеспечивается наличием обратной связи (измерительный орган напряжения 8 - блок управления 7). Блок управления преобразует отклонение выходного напряжения от заданного значения во временной сдвиг импульсов управления тиристором 11. Рассмотрим режим работы исполнительного органа стабилизатора для случая, когда U ст В данном режиме схема стабилизатора осуществляет управляе чый режим вольтодобавки, что обеспечивается суммированием напряжения источника 6 с напряжением U,, вторичной обмотки 3 выходного трансформатора 2. В отличие от ранее рассмотренного режима работы тиристоров 4,5 и 11 при lly,Uc.T с блока управления 7 на тиристор 11 подается непрерывный сигнал, а на тиристоры 4 и 5 в виде импульсов поочередно на тот . тиристор, который при открытии обеспечивает суммирование напряжений источника 6 и вторичной полуобмотки 3. В этом случае для стабилизации выходного напряжения блок управления 7 обеспечивает временной сдвиг импульсов управления тиристорами 4 и 5 и коммутация последних происходит при изменении полярности напряжения вторичной обмотки 3 естественным путем. Эпюры напряжений представлены на фиг.3. Из рассмотрения графика, .приведенного на фиг.З, следует, что при и происходит частичная модуляция напряжения на входе индуктивно-емкостного фильтра. Вследствие этого к входу фильтра стабилизатора периодически будет

прикладываться напряжение, величина которого скачкообразно изменяется от величины напряжения Ufj источника до значения и„ 0,5 , что показано на фиг. Зж. Поэтому для сведения пульсаций на выходе стабилизатора до заданного значения потребуется фильтр с меньшими значениями индуктивности и емкости.

Таким образом, в данном стабилизаторе повышается надежность коммутации тиристоров исполнительного органа и улучшаются массогабаритные показатели фильтра.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий подключенный к источнику питания преобразователь постоянного напряжения в переменное с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к двухтактному выпрямителю на тиристорах, включенному последовательно и согласно с источником питания, блок управления, выходы которого соединены с управлякшими электродами тиристоров, а вход - с измерительным органом выходного напряжения стабилизд1тора, и индуктивно-емкостной выходной фильтр, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стабилизатора и улучц ения его массогабаритных показателей, стабилизатор снабжен дополнительным

0 тиристором, который подключен к выходу тиристорнбго выпрямителя так, что его катод соединен с положительным зажимом этого выпрямителя, а управляющий ЭJrleктpoд соединен с выходом блока управления, дополнительным конденсатором и диодом, подключенными параллельно входу индуктивно-емкостного фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Авторское свидетельство СССР № 322768, кл. G 05 F 1/12, 1967,

2.Авторское свидетельство СССР № 181688, кл. G 05 F 1/56,1964.

/т

f и 1 F Д