Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/64 

С5) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дл построения регуляторов и стабилизато ров постоянного напряжения и тока. - По основному авт. св. № 845151 известен 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 управляющими электродами тиристоров, а вход - с измерительным органом выходного напряжения стабилиза тора, индуктивно-емкостной выходной фильтр и дополнительный тиристор, который подключен к выходу тиристорного выпрямителя так, что его катод соединен с положительным зажимом это го выпрямителя, а управляющий электрод соединен с выходом блока управления, дополнительным конденсатором и диодом, подключенными параллельно входу индуктивно-емкостного 1. В известном стабилизаторе суммарное напряжение источника питания и выпрямителя поступает на индуктивно-емкостной фильтр, содержащий на входе и выходе конденсаторы. Управление тиристорами выпрямителя осуществляется блоком управления, вход которого подключен к измерительному органу выходного напряжения. Такое схемное решение позволяет стабилизировать напряжение на нагрузке 14 независимо от величины источника, т.е.,режим стабилизации обеспечивается при UCTTI где Кя напряжение источника питания;Uom напряжение стабилизации. При этом, если UTI UCTO исполнительный орган стабилизатора осуществляет полную модуляцию напряжения источника: дополнительный тиристор обеспечивает периодическое подключение источника питания ко входу индуктивно-емкостного фильтра с частотой, равной удвое ному значению частоты преобразователя постоянного напряжения в переменное. Следовательно, в режиме пол ной модуляции напряжения источника ( UCTTT) будет выше уровень пульсации напряжения на выходе фильтра по сравнению с режимом частичной мо дуляции, который реализуется испол нительным органомв том случае, ког .да U-J1 : UeTTt Таким образом режим полной модуляции напряжения приводй к повь|шению уровня пульсаций при неизменных параметрах фильтра, что является недостатком известного устройства. Цель изобретения - снижение уров ня пульсаций выходного напряжения стабилизатора. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения выходной трансформато преобразователя постоянного напряже ния в переменное снабжен дополнительной вторичной обмоткой, которая через дополнительный двухпроводный выпрямитель подключена ко входу индуктивно-емкостного фильтра, при этом отрицательный зажим дополнитель кого двухполупериодного выпрямителя соединен с минусовым отрицательным выходным зажимом стабилизатора. На фиг. 1 представлена схема стабилизатора постоянного напряжени ,на фиг 2 и 3 временные диаграммьГ поясняющие его работу. Стабилизатор содержит преобразователь напряжения 1 с выходным тран сформатором 2, вторичная обмотка 3 которого подключена к двухтактному выпрямителю на тиристорах и 5 включенному согласно и последовательно с источником 6. Управление тиристорами 4 и 5 осуществляется от блока управления 7 вход которого соедмнен с выходом измерительного органа напряжения 8, подключенного к выходу индуктивно-емкостного филь ра на элементах 9 и 10. Управляющий вход дополнительного тиристора подключен к соответствующему выходу блока управления 7- На входе индуктивно-емкостного фильтра включены конденсатор 12 и диод 13 а к выход ным зажимам стабилизатора подклюцена нагрузка 14. Дополнительная обмотка 15 трансформатора 2 через дополнительный двухполупериодный выпрямитель 16 подключена ко входу индуктианоемкостного фильтра 9 и 10 при этом отрицательный зажим 17 дополнительного двухполупериодного выпрямителя 16 соединен с отрицательным выходным зажимом 18 стабилизатора . На фиг. 2 и фиг. 3 приняты следующие обозначения: Uj - напряжение на обмотке 3; UjUnUy-j импульсы управления тиристорами 4, 5 и 11, соответственно;U(i, напряжения на тиристорах k, 5 и 11, соответственно; и - напряжение на конденсаторе 12; - напряжение на обмотке 15Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом. Если U-n/Uc-jri. то исполнительный орган стабилизации (тиристоры 4, 5 и 11) должен осуществлять периодическое подключение источника 6 ко входу фильтра 9 10 и 12, т.е. работать в режиме модулятора ширины импульсов. Такой режим рбесг(ечивается блоком управления 7, при этом на тиристор 11 поступают импульсы управления Utji е каждом полупериоде напряжения Uj преобразователя 1 (фиг. 26, 2 а).При поступлении импульса напряжения - Uu на, управляющий электрод тиристора 11 последний отрывается, и напряжение источника Ь прикладывается ко входу фильтра, конденсатор 12 которого до открытия тиристора 11 уже был заряжен до уровня напряжения обмотки 15 (фиг. 2 д). Обмотка 13 должна быть рассчитана таким образом, чтобы ее напряжение при максимальном напряжении Источника 6 не превышало требуемый уровень стабилизации Ucm. При открытии тиристора 11 конденсатор 12 зарядится до напояжения ис точника 6. Для закрытия тиристора 11 в конце каждого полупериода блок управления 7 формирует сигнал Uys (фиг, 2 в), предшествующий момен ту изменения полярности напряжения иJна величину времени, достаточную для заряда конденсатора 12 до уровня напряжения UTS + . Это время опережения подачи импульса Uu/Uys сравнительно невелико, так как постоянная времени заряда конденсатора

12 мала (заряд происходит практически мгновенно). Процесс закрытия тиристора 11 начинается с момента открытия тиристора А или 5. так как к тиристору 11 будет приложено запирающее напряжение полуобмотки 3 (фиг. 2 г). Запирание тиристора k произойдет вследствие того, что к нему будет приложено в запирающем направлении напряжение, равное сумме напряжений источника 6, верхней части полуобмотки 3 (фиг. 2 е) и конденсатора 12. Эпюры напряжений на конденсаторе 12 и тиристорах и 5 представлены соответственно на фиг. 2 д, е, ж. Аналогичные процессы происходят в следующем полупериоде и т.д. Из рассмбтрения процессов работы исполнительного органа стабилизатора на тиристорах , 5 и 11 .следует, что при Un UcTfl напряжение на конденсаторе 12 подвергается,лишь частичной модуляции (фиг. 2 д), что снижает при прочих равных условиях уровень пульсаций напряжения на выходе стабилизатора и этим достигается цель изобретения. Кроме того, повышается использование установленной мощности преобразователя 1.

Если U-n Ucm, то в данном режи ме схема стабилизатора осуществляет управляемый режим вольтодобавки, что обеспечивается суммированием-напряжения источника 6 с напряжением вторичной обмотки 3 выходного трансформатора 2. В отличиеот ранее рассмотренного режима работы тирис.торов с блока управления 7 на тиристор 11 подается непрерывный сигнал, а на тиристоры 5 и 4 в виде импульсо 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 Ц и 5 и коммутация послених происходит при изменении полярности напряжения вторичной обмотки 3 естественным путем. Из рассмотрения

фиг. 3 ж, следует, что при U Uc происходит частичная модуляция напряжения на входе индуктивно-емкостного фильтра. Вследствие этого ко входу фильтра стабилизатора перио дически будет прикладываться напряжение, величина которого скачкообразно изменяется от Up до значения Ut + 0,5Uj. 6 этом случае, когда U-n Upin напряжение на входе фильтра меняется в пределах от (напряжение полуобмотки 15) дои-ЙО,5и5, т. е., в обоих режимах обеспечивается частичная модуляция напряжения на входе фильтра.

Таким образом, введение в схему стабилизатора дополнительной вторичной обмотки 15 выходного трансформатора 2, и подключение ее через выпрямитель 16, ко входу фильтра обеспечивает снижение уровня пульсаций выходного напряжения стабилизатора. Кроме того, это позволяет увеличить коэффициент использования установленной мощности преобразовател постоянного напряжения 1.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения по авт. св. № 8 5151f о т л и ч а ю щ и и с-Я тем, что, с целью уменьшения уровня пульсаций выходного напряжения стабилизатора, выходной трансформатор преобразователя постоянного напряжения в переменное снабжен дополни т ел ыюй вторичной обмоткой, которая через дополнительный двухполупериодный выпрямитель подключена ко входу индуктивно-емкосного фильтра, при этом отрицательный зажим дополнительного двухполупериодного выпрямителя соединен с отрицательным выходным зажимом стабилизатора постоянного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

© Ri