Автономная система энергоснабжения Советский патент 1982 года по МПК H02P9/30 H02K19/26 

(5) АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротйхнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения, работающих с регулятора «1 напряжения, выходные усилители которых выполнены на транзисторах, работающих в ключевом .режиме. Известны автономные системы энергоснабжения, содержащие синхронный генератор и полупроводниковый регулятор напряжения с выходным усилителем, соединенным с обмоткой возбуждения l Недостатком этой энергосистемы является низкая надежность регулятора напряжения из-за больших потерь.в выходном транзисторе,вызванных плохими фронтами переключения, особенно при низких температурах окрутканмдей среды. Известны другие автономные энергосистемы, в которых выходной каскад регулятора напряжения выполнен по схеме составного транзисторе, с включением специального резистора в цепь коллектора последнего транзистора для обеспечения режима насыщения транзисторов 2. Недостатком этой энергосистемы являются лишние потери мощности в регуляторе. Наиболее близким техническим решением к изобретению является автоиомндя энергосистема, содержащая синхронный генератор, выводы фаз якорных обмоток которого подключены через выпрямитель к входу ключевого регулятора напр гжения, выходной усилитель которого выполнен на п транзисторах с последовательным соединением эмиттера предыдуще го транзистора с базой последующего, кроме последнего транзистора, у которого эмиттер соединен с одной шиной источника питания регулятора, а коллектор подключен к выводу обмотки управления генератора, свободный вывод которой соединен с другой шиной питания регулятора, при этом обмотка управления зашунтирована диодом З. Недостатком этого устройства является низкий КПД, вызванный необходимостью введения большого числа кас кадов предварительного усиления сигнала рассогласования и необходимость обеспечения больших токов в оконечно каскаде предварительного усилителя для обеспечения режима насыщения выходного составного транзистора во всех условиях эксплуатации. Все это приводит к большим потерям мощности в регуляторе и, в конечном итоге, к унижению КПД всей энергосистемы. Целью изобретения является повышение КПД энергосистемы. Поставленная цель достигается тем что обмотка возбуждения дополнительн имеет параллельную ветвь, каждая из которых включена согласно с основ ной ветвью обмотки управления, свободный вывод каждой из дополнительны ветвей подключен к коллектору одного изп-1 транзисторов выходного усилит ля регулятора напряжения. Кроме того, каждая из я ветвей обмотки управления выполнена проводо разного сечения с различным оммическим сопротивле--ием каждой обмотки, обеспечивающим насьацение транзисторов выходного усилителя регулятора напряжения. На чертеже приведена принципиальная схема автономной системы энергоснабжения. Синхронный генератор 1, например, магнитоэлектрический трехфазный генератор, свими якорными обмотками подключен через выпрямитель 2 к входу ключевого регулятора 3 напряжения, выходной усилитель которого соединяется с основной ветвью 5 обмотки управления, выполненной из отдельных п параллельных ветвей 6-9 общая точка соединения которых подключена к одной шине источника 10 пи тания регулятора, а свободные вывдды ветвей обмоток соединены с коллекторами транзисторов 11-14 выходного усилителя регулятора напряжения. Каж дая из ветвей зашунтирована своим ди одом 15-18, Транзисторы выходного усилителя образуют схему соединения составного транзистора; эмиттер последнего транзистора 14 подключен к другой шине источника питания. Автономная система энергоснабжени работает следующим образом. Регулируемое напряжение генератора 1 подается через выпрямитель 2 на вход регулятора напряжения 3, промежуточные усилители которого вырабатывают сигнал в виде прямоугольных импульсов с частотой, кратной его основной частоте с переменным коэффициентом заполнения, зависимым от степени приближения регулируемого напряжения к минимальному значению. Усиленный и преобразованный сигнал подается на вход выходного усилителя Ц с гальваническими связями, выходной каскад которого выполнен на транзисторах 11-й по схеме с последовательным соединением переходов база-эмиттер, а коллекторной нагрузкой которых служат параллельные ветви 6-9 обмотки управления. Так как обмотка управления обладает инд/ктивностью, то ток управления, протекающий в секциях, практически не имеет пульсаций, рав|1ых частоте широтно-импульсной модуляции, и постоянная составляющая его пропорциональна отклонению регулируемого напряжения на выходе генератора 1 от номинального значения. Количество параллельных ветвей () обмотки управления определяется допустимой мощностью, рассеиваемой в оставшихся каскадах с резистивной коллекторной нагрузкой, а также минимальным диаметром обмоточного провода первой секции обмотки возбуждения (служащей коллекторной нагрузкой первого транзистора выходного каскада) , который можно поместить в генераторе, исходя из технологических соображений. Использование отдельных параллельных ветвей расщепленной обмотки управления в качестве коллекторной нагрузки транзисторов выходного каскада позволяет уменьшить мощность, рассеиваемую в усилителе устройства для регулирования напряжения электромашинного генератора, и тем самым повысить КПД всей энергосистемы, особенно в случае применения транзисторов с низким коэффициентом усиления потоку. Выбор оптимального соотношения между оммическими сопротивлениями ветвей обмотки управления позволяет обеспечить работу транзисторов выходного каскада в режиме насыщения при их открытом состоянии, тем самым обеспечив экономичную работу транзисторов, и использовать мощность, которая выделялась.в тепло в предварительных каскадах для управления полем возбуждения генератора.

Формула изобретения

1. Автономная система энергоснабжения, содержащая синхронный генератор, выводы фаз якорных обмоток которого подключены через выпрямитель к входу ключевого регулятора напряжения, выходной усилитель которого выполнен на п транзисторах с последовательным соединением эмиттера предыдущего транзистора с базой последующего, кроме последнего транзистора, у которого эмиттер связан с одной шиной питания регулятора, а коллектор подключен к выводу обмотки управления генератора, свободный вывод которой соединен с другой шиной питания регулятора, при этом обмотка управления зашунтирована диодом, отличающаяся тем, что.

с целью повышения КПД, обмотка управления дополнительно снабженаtt-1 па,раллельными ветвями, каждая из которых включена согласно с основной веветвью обмотки управления, свободный вывод каждой из дополнительных ветвей подключен к коллектору одного из rijrl транзисторов выходного усилителя регулятора напряжения.

Источники информации, принятые в6 внимание при экспертизе

3.Патент США № 3858103, кл. 320-64, 1974.