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

(54) РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПЕ ЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразов тельной технике и может использоваться в автономных системах электропитания для стабилизации напряжения на нагрузке, причем входное напряжение может быть как выше, так и ниже нсмиинального выходного напряжения регулятора. Известны вольтореверсиные схемы регуляторов, осуществляищие подобное регулирование и состоящие из двухтакт ного преобразователя, управляемого выпрямителя, включенного через фильтр между входом и выходом регулятора, измерительного органа и фазосдвигающего устройства 1 . Недостатками таких регуляторов являются повышенные потери в преобразователе и большие габариты дросселя и конденсатора фильтра вследствие того, что в течение полупериода работы преобразователя в регуляторе присутствуют режимы вольтодобавки и вольтовычитания. Наиболее близкий к предлагаемому регулятор содержит регулируекый двухтактный преобразователь, управляемый выпрямитель, включенный через фильтр между входом и выходом регулятора, фазосдвигающий блок, входы которого соединены с выходами измерительного органа напряжения и задающего генератора 2 Недостатком этого регулятора является то, что для организёщии паузы в двухтаистном преобразователе (для исключения режима рекуперации при закрытых транзисторах преобразователя) требуется введение дополнительных силовых вентильных ключей, шунтирующих первичную обмотку трансформатора преобразователя, и сложного многоканального блока для их управления, что усложняет схему регулятора и ухудшает его энергетические и массо-габаритные показатели. Цель изобретения - упрощение и улучшение энергетических и массо-габаритных показателей регулятора напряжения . Указанная цель достигается тем, что управляемый выпрямитель в регуляторе напряжения выполнен на двух парах противофазно управляемых прерывателей, входы одной из которых подключены к выходам зсщаюцего генератора, а второй - к выходам фазосдвигакхцего блока. Это позволяет обеспечить регулирование выходного;напряжения за счет

изменения соотношения паузы и импульса преобразованного напряжения добавки (отбавки) , причем пауза образуетс без усложнения схемы, путем одновременного открытия прерывателей противоположных плеч выпрямителя.

На фиг. 1 представлена структурна схема предлагаемого регулятора напряжения на фиг. 2 - эпюры напряжения, Ьоясняклцие принцип его работы.

Регулятор содержит двухтактный преобразователь 1 с блоком 2 управления, включенный параллельно входу регулятора 3. Вторичная обмотка 4 преобразователя 1 включена через прерыватели 5-8, выполненные. Например,- на диодно-транзисторных цепочках, и фильтр 9 между входом регулятора 3 и его выходом 10. Прерыватели 5 и 8 управляются противофазно и подключены к выходам задакадего генератора 11, прерыватели 6 и 7 также управляются противофазно и подключены к выходам фазосдвигакыего блока 12, входы которого соединены с задающим генератором 11 и измерительны органом выходного напряжения регулятора 13. Блок 2 управления преобразователем соединен с выходами задающего генератора 11 и фазосдвигающего блока 12.

При входном напряжении регулятора, равном выходному и, Ugj,,y,сигнал рассогласования на выходе измерительного органа 13 отсутствует. Сдвиг фаз между напряжениями задающего генератора 11 и фазосдвигающего устройств-а. 12 отсутствует (см. фиг. 2а , где Ug и UQ-напряжение на базах транзисторов 5-8 соответственно- UQ - напряжение обмотки 4) . Транзисторы преобразователя 1 закрыты, ток нагрузки регулятора протекает через поочередно открываемые прерыватели 5 и 7, 6 и 8, причем ток одновременно протекает через обе половины обмотки 4, что не позволяет преобразователю 1 работать в режиме рекуперации .энергии из вторичной цепи в первичную.

При отклонении входного напряжения в сторону меньше выходного на выходе измерительного органа 13 появляется сигнал рассогласования, что вызывает появление некоторого фазового сдвига между напряжениями задающего генератора 11 и фазосдвигающего блока 12 (фиг. 2б). В зтом случае в интервале времени t, открыт один из транзисторов преобразователя 1 и на обмотке 4 наводится напряжение идо5. Ток нагрузки протекает через одну из половин обмотки 4 и прерыватели 5 и 6 С во вторую половину периода через прерыватели 7 и 8). Преобразователь 1 в этом случае работает в режиме управляемого инвертора, а регулятор - в режиме вольтодобавки. На вход фильтра 9 поступает сумма

входного напряжения и напряжения добавки Удое (U(t, - Ugy + идс,5. ) .

В интервоше времени tg оба транзистора преобразователя 1 закрыты и напряжение на обмотке 4 из первичной , цепи не наводится. Ток нагрузки протекает через обе половины обмотки 4 и прерыватели 5 и 7 (во вторую половину периода через прерыватели б и 8). При этом весь ток, отбираемый oi источника, отдается только в нагрузку и напряжение на входе фильтра 9 равно входному (Уф Ugx )

При отклонении входного напряисения в сторону больше выходного напряжения на выходе измерительного органа

5 13 появляется сигнал рассогласования обратного (по отношению к режиму вольтодобавки) знака, что вызывает некоторый фазовый сдвиг между напряжениями задающего генератора 11 и

0 фазосдвигающего устройства 12 (фиг. 2в При этом в интервале времени t, ток нагрузки протекает через одну из половин обмотки 4 и прерыватели 5 и 6 фо вторую половину периода - через

5 прерыватели 7 и 8) . Преобразователь 1 работает в режиме рекуперации энергии из вторичной цепи в первичную, а регулятор - в режиме вольтовычитания. На вход фильтра при этом поступает разница входного напряжения и напря жения добавки идоЪ. (U( Ug - идб5. )

В интервале времени t оба транзистора преобразователя 1 закрыты. Напряжение на обмотке 4 отсутствует, ток нагрузки протекает через обе по ловины обмотки 4 и прерыватели 5 и 7 (во вторую половину периода - через прерыватели 6 и 8.) . Напряжение на входе фильтра равно входному (UA

UBX)-

0 Амплитуда пульсаций на входе фильтра в два раза меньше, чем в известной вольтореверейвной схеме, поскольку в течение полупериода, происходит сложение входного напряжения с напряжением

5 добавки идоБ. или вычитание. Регулирование выходного напряжения осуществляется путем изменения соотношения паузы и импульса преобразованного напряжения добавки Кдсй.

л Выполнение управляемого выпрямителя на двух парах прерывателей не изменяет суммарной установленной мощнрсти прерывателей выпрямителя (по сравнению с известным техническим решением) , поскольку ток нагрузки в

любой момент времени протекает через два прерывателя. Кроме того, при использовании в качестве прерывателей транзисторов возможно использование для их управления трансформаторов тока, что позволяет обеспечить оптимальные режимы работы прерывателей и снизить потери на их управление.

Формула изобретения Регулятор постоянного напряжения,

5 содержащий регулируемый двухтактный

преобразователь, управляемый выпрямитель, включенный через фильтр между входом и выходом регулятора, фазосдви:гг1Ю1ЦИй блок/ входы которого соединены с выходги и измерительного органа напряжения и задакщего генератора,

отличающийся тем, что, с целью упрощения и улучшения энергетических и массо-габаритных показателей, правляёкый выпрямитель выполнен на

:двух парах противофазно управляемых

прерывателей, входы одной из которых подключены к выходам згщашцего генератора, а второй - к выходам фазосдв игакщего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 611278, кл. Н 02 М 3/335, 1975.