Устройство для регулирования и стабилизации напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02P13/14 G05F1/22 

. 1 . .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам и стабилизаторам напряжения, и может найти применение при регулировании и стабилизации напряжения в широком диапазоне изменения входного напряжения с сохранением высоких энергетических показателей, а также в .тех случаях, когда требуется высокое быстродействие регулирования и мини- ,ц мальные масса и габариты регуляторов.

Известны регуляторы, содержащие звено повышенной частоты, как переменного, так и постоянного напряже- j ния,1-3.

Отличительной чертой перечисленных, решений является большой диапазон регулирования выходного напря- . жения, причем чем больше диапазон 20 регулирования, тем значительней возрастает содержание искажающих гармоник, что в сочетании с большой амплитудой пульсаций выходного напряжения приводит к существенному ухудшению энергетических показателей, увеличению массы и.габаритов выходных фильтров и соответственному снижению быстродействия регулирования выходного напряжения.

Известно также устройство, которое свободно от указанных недостатков .

Однако структурная организация этого устройства не во .всех случаях применения обеспечивает приемлемый КПД.;

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является регулятор напряжения со звеном повышенной частоты, содержащий согласующий трансформатор, первичной обмоткой подключенный к выходу инвертора, управляющие входы ключа которого под; соединены к одному из выходов задаю- щего генератора, п дополнительных инверторных ячеек, управляющие входы которых подключены к быходам соответ ствующих фазосдвигающих узлов, причем одни входы последних подсоединены к другим выходам задающего генератора, а другие через пороговые элементы - к управляющему входу устройства. Вторичные обмотки п трансформаторов дополнительных инверторных ячеек соединены последовательно с вторичной обмоткой согласующего трансформатора и через коммутатор вторичной цепи подключены к нагрузке 5. Основным недостаткрм регуляторов подобного типа является то, что при большом диапазоне изменения входно;го напряжения особенно при стабилизации заданного значения выходного напряжения) установленная мощность согласующего трансформатора значительно превосходит номинальную, что в конечном счете приводит к возраста нию массы и габаритов и снижению КПД устройства в целом. Цель изобретения повышение энер гетических показателей и снижение ус тановленной мощности элементов устройства. Цель достигается тем, что в устройстве для регулирования и стабилизации напряжения, содержащем согласу ющий трансформатор, первичнойОобмоткой связанный с выходом основного инвертора, управляющие входы ключа торого подсоединены к выходу задающе го генератора, п дополнительных инверторных ячеек, управляющие входы которых подключены к выходам соответствующих фазосдвигающих узлов, пр чем одны входы последних подсоединены к выходу задающего генератора, а другие пороговые элементы подключены к другим его выходам и к управляющему входу устройства, вторичные обмотки п трансформаторов дополнительных инверторных ячеек соединены последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора. Кроме того, при необходимости вос роизведения формы питающего напряжения (постоянного и переменного) вторичная обмотка согласующего трансформатора подключена к выходным выводам через коммутатор на ключевых элементах, переключаемых синхронно с ключами .основного инвертора. . На чертеже приведена функциональ ная схема предлагаемого устройства для регулиоования стабилизации напря жения с промежуточным высокочастотным преобразованием. Устройство содержит согласующий трансформатор 1, инвертор на ключевых элементах 2 и 3, управляющие входы которых подключены к выходу задающего генератора i., п дополнительных инверторных ячеек, выполненг ных на ключевых элементах и трансформаторах 13 и И, вторичные обмотки которых соединены последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора 1, причем его вторичная обмотка через коммутатор на ключевых элементах 15 и 16 подсоединена к нагрузке 17. Управляющие входы ключевых элементов 5-12 подклю-. чены к выходам фазосдвигающих узлов 18-21, одни из входов которых подсоединены к выходу задающего генератора 4, а другие через пороговые элементы 22 и 23 - к управля1ощему входу устройства. Регулятор напряжения работает следующим образом. При минимальном входном питающем напряжении и отсутствии напряжения управления ключевые элементы 2 и 3, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12 всех инверторов синфазно замыкаются, ЭДС вторичных обмоток 13 и И п дополнительных трансформаторов при этом суммируется с питающим напряжением и прикладывается к первичной обмотке согласующего трансформатора 1. При возрастании входного питающего напряжения и подаче напряжения управления и«, превышающего по величине задаваемый пороговыми элементами 22 и 23 уровень, происхо цит сдвиг выходных импульсов фазосдвигающих блоков 18-21 и, соответственно, поочередный вывод из питающей цепи первичной обмотки согласующего трансформатора 1 ЭДС вторичных обмоток дополнительных трансформаторов с последующим их реверсированием. При максимальном входном питающёь напряжении ключевые элементы всех п дополнительных инверторных ячеек замыкаются в противотакте с ключевыми элементами 2 и 3 . основного инвертора и ЭДС вторичных обмоток 12 и k дополнительных трансформаторов вычитается из питающего напряжения, прикладываемого к первичной обмотке согласующего трансформатора 1. При питании от источника постоянного напряжения и формирования постоянного напряжения на выходе устройства вторичную обмотку согласующего трансформатора подключают к нагрузке через неуправляемый выпрямитель , а ключевые элементы инверторов выполняют на ключах постоянного тока. При питании от источника переменного напряжения и формировании переменного напряжения на нагрузке ключевые элементы инверторов и коммутатора вторим ной цепи выполняют на ключах переменного тока.

Таким образом, предлагаемое устройство для регулирования и стабилизации напряжения рри меньшей массе и габаритах имеет более высокие энергетические показатели. Так, напри-. мер, в выполненном таким образом стабилизаторе напряжения при колебании напряжения питающей сети ±20 установленная мощность трансформаторного оборудования на 30 меньше, чем в известном устройстве при одновременном повышении КПД на 2 и одинаковой установленной мощности ключевых элементов.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования и стабилизации напряжения, содержащее согласующий трансформатор, первичной обмоткой связанный с выходом основного инвертора, управляющие входы ключа которого подсоединены к задающего генератора, п дополнительных инверторных ячеек, управляющие, входы которых подключены к выходам соответствующих фазосдвигающих узлов, причем одни входы последних подсоединены к выходу задающего генератора , а другие через пороговые элементы подключены к другим его выходам и к управляющему входу устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения энергетических показателей и снижения установленной мощности элементов, вторичные обмотки п трансформаторов дополнительных инверторных ячеек соединены последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, с целью воспроизведения формы питающего напряжения, вторичная обмотка согласующего трансформатора подключена к выходным выводам через коммутатор на ключевых элементах, переключаемых синхронно ключами основного инвертора .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ромаш Э. М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. М., Энергия, 1975.

2.Патент США № 3517300, кл. 321-60, 1969.

3.Патент США If , кл. 321-2, 1972.

t. Авторское свидетельство СССР по заявке № 273509 /07, 11.03.79.

5. Авторское свидетельство CCCf по заявке № 2 80779/07, 26.0.77,

та

m