Устройство стабилизации переменного напряжения

(594 С 05 Р /3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТа ВТОРСНОМ 7Лебедев,енко/20, 1982.ЗАЦИИ ПЕРЕМЕН ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО СТАВИЛИНОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электр технике и может быть использовано для стабилизации и регулирования переменного напряжения в цепях пита ния радиоэлектронных устройств. Цел изобретения - снижение уровня гармо нических составляющих основной частоты выходного напряжения и стабилизация действующего значения выходно го напряжения. При увеличении входного напряжения увеличивается дейст вующее значение тока в каждом плече измерительного моста узла 8 измерения, сопротивление лампочек накали вания 12, 13 возрастает. Сигнал рассогласования с вторичной обмотки трансформатора 14 и активного фильтра 15 первой гармоники основной частоты подается на парафазный усили тель 26, который формирует два сдвинутых на 180 ф переменных напряжения основной частоты. Величина этих напряжений определяет величину токов баз и коллекторов транзисторов 56 двухтактного усилителя мощности. Таким образом, на вторичной обмотке 2 вольтодобавочного трансформатора 1 возникает переменное синусоидаль ное напряжение, величина которого определяется величиной напряжения О рассогласования с узла 8 измерения,е а фана - внаком отклоненнн ваканно- Я го выходного напряжения от входного. При уменьшении входного напряжения фаза напряжения рассогласования иа выходе узла 8 измерения изменяется на 180 , изменяется и фаза напряже ния вторичной обмотки 2 трансформатора 1-также на 180 , 1 з.п.4 гж,Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля стабилизации и регулирования переменного напряжения в цепях питаниярадиоэлектронных и других устройств,требующих малого уровня гармонических составляющих основной частотыи повышенную мощность величины действующего значения питающего перемен- Оного напряжения,Цель изобретения - снижение уровня гармонических составляющих основной частоты выходного напряжения и ста билизация действующего значения выходного напряжения.На чертеже приведена функциональная схема устройства стабилизации переменного напряжения. .ОУстройство содержит вольтодобавочный трансформатор 1, в котором вторичная обмотка 2 соединена с входным и выходным выводами устройства, Первичные обмотки 3 и 4 соединены последовательно, а их свободные выводы соединены с коллекторами регулирующих транзисторов 5 и 6, которые представляют собой регулирующий орган, выполненный в виде двухтактного усилителя мощности. Общая точка обмоток 3 и 4 соединена с выходом (+) диодного моста 7. Выход (-) диодного моста соединен с эмиттерами транзисторов 5 и б, соединенных вместе. Входыдиодного моста подключены к вход" ным выводам устройства.Узел 8 измерения подсоединен параллельно выходным выводам устройства,.выполнен в виде измерительного 40 моста, который состоит из линейных элементов (резисторов) 9-11 и нелинейных элементов с переменным сопро" тивлением, в качестве которых применены лампы 12 и 13 накаливания. В 45левое плечо моста включены последовательно резистор 9 и лампочка 13 накаливания. В правом плече моста соединены последовательно лампочка 12 накаливания, переменный резистор 10 и резистор 11. В диагональ моста между точками а и. б включена первичная обмотка трансформатора 14, вторичная обмотка которого соединена с входом фильтра 15 первой гармоники основной частоты, выполненным по схеме усилителя на транзисторе 16 с нагрузкой 17. Нагрузка 17 одним выводом соединена с коллектором транзистора 16, вторым - с конденсатором 18.В цепь отрицательной обратной связи усилителя между коллектором ибазой транзистора 16 включен двойной Т-образный мост, состоящий изрезисторов 19-21 и конденсаторов22-24.Выход активного фильтра 15 с коллектором транзистора 16 через разделительный конденсатор 25 соединен свходом парафазного усилителя 26 (база транзистора 27). Активный фильтр15 и парафазный усилитель 26 представляют собой блок регулирования. Парафазный усилитель 26 выполнен посхеме дифференциального усилителя натранзисторах 27 и 28 с обратнойсвязью в цепи эмиттеров через резистор 29. Резисторы 30 и 31 соединеныпоследовательно, общая точка соединения подключена к базе транзистора28. Свободный вывод резистора 30подключен к конденсатору 18, свободный вывод резистора 31 подключен квыходу (-) диодного моста 7.Резисторы 32 и 33 соединены последовательно, общая точка соединенияподключена к базе транзистора 27,Свободный вывод резистора 32 подклочен к конденсатору 18, свободный вывод 33 резистора подключен к выходу(-) диодного моста 7. Нагрузки парафазного усилителя - резисторы 34 и35 одними выводами подключены к конденсатору 18, вторым выводом резистор34 соединен с коллектором транзистора 28, а резистор 35 - с коллекторомтранзистора 27,Нагрузка 34 левого плеча парафазного усилителя соединена через разделительный конденсатор 36 с базойтранзистора 5. Нагрузка 35 правогоплеча парафазного усилителя соединена через разделительный конденсатор37 с базой транзистора 6,Диоды 38 и 39 соединены вместе иподключены к выходу (-) диодногомоста 7, Свободный вывод диода 38подключен к базе транзистора 5, асвободный вывод диода 39 - к базетранзистора б. Конденсатор 40 подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора 14 и совместно синдуктивностью вторичной обмоткитрансформатора 14 образуют параллельный контур, настроенный на частотупервой гармоники.13942Конденсатор 41 подключен параллельно выходным выводам устройства и совместно с индуктивностью вторичной обмотки 2 трансформатора 1 образует последовательный контур на частоту третьей гармоники.Резисторы 42 и 43 соединены после" довательно, свободный вывод резистора 42 подключен к выходу (+) диод ного моста 7, а свободный вывод резистора 43 - к конденсатору 18. Средняя точка резисторов 42 и 43 соединена с конденсатором 44. Свободные вы воды конденсаторов 18 и 44 соединены 1 Б с выходом (-) диодного моста 7.Устройство стабилизации переменного напряжения работает следующим образом.Узел 8 измерения формирует перемен.0 ное напряжение рассогласования . величина которого изменяется прямо пропорционально величине отклонения входного напряжения от заданного выходного напряжения, а фаза изменяет Б ся на 180 при изменении знака отклонения входного напряжения от заданного выходного. В левом плече моста соединены последовательно линейный элемент (резистор) 9 и лампочка 13 30 накаливания (нелинейный элемент) . В правом плече моста соединены последовательно лампочка 13 накаливания и линейные элементы (резисторы) 10 и 11. Сопротивление лампочек накаливания изменяется прямо пропорционально величине действующего значения тока, проходящего через них. Величина рабочего тока лампочек накаливания выбирается равной 35-403 номинально го значения.Устанавливают величину входного напряжения, равную заданной величине выходного напряжения, и переменным резистором 10 устанавливают равенст Б во напряжений между точками а и б узла 8 измерения, При этом напряжение рассогласования переменного напряжения основной частоты на выходе узла 8 измерения равно нулю. БОПри увеличении входного напряжения увеличивается действующее значение тока в каждом плече моста 1, .сопротивление лампочек накаливания возрастает, напряжение в точке а воз" ББ растает, в точке б убывает, Разность напряжений Пс вторичной обмотки трансформатора 14 и фильтр 15 первой гармоники подается на пара 054фазный усилитель 26, который формирует два,сдвинутых по фазе на 180 а переменных напряжения основной частоты. Величина этих напряжений опре-деляет величину токов базы транзисторов 5 и 6, а соответственно, и величину их коллекторных токов. Поскольку напряжения на базах транзистоо ров 5 и 6 сдвинуты по фазе на 180 то через каждый транзистор поочередно протекает,синусоидальный импульс тока, создавая, таким образом, во вторичной обмотке 2 трансформатора 1 переменное синусоидальное напряжение, величина которого определяется величиной напряжения. рассогласования с узла 8 измерения, а фаза напряжения определяется знаком отклонения заданного выходного напряжения от входного.При уменьшении входного напряжения напряжение в точке а убывает, в точке б возрастает. При этом фаза напряжения рассогласования изменяется на 180 О . Таким образом, выходное напряжение устройства равно:гЦеь =Пвх+ПдоГ е при ПвПзаь 311 еьх =Пвх ПеГ э при П вхПз 1 где Пе - входное напряжение устрой.ства;П ц - выходное напряжение устройства;П ь - выходное напряжение, устанавливаемое резистором 10;П,в - напряжение вольтодобавочного трансформатора.В предлагаемом устройстве стабилизации напряжения ток выходных тран-. " зисторов 5 и 6 измеиется не скачком, а плавно нарастает и падает по синусоидальному закону.Ток транзисторов 5 и б, протекающий поочередно по обмоткам 3 и 4 вольтодобавочного трансформатора 1 в разных направленияхформирует во вторичной обмотке синусоидальное напряжение с уровнем гармонических составляют щих, не превышающих 17 номинального значения выходного напряжения за счет остаточного напряжения диодов моста 7:и транзисторов 5 и б.Линейная зависимость величины напряжения рассогласования с узла 8 измерения от разности входного напряжения с номинальным выходным напряже-. нием, обеспечивает более высокую, в сравнении с известными устройствами, 1394205стабильность выходного напряжения.Применение ф .активного КС-фильтра с двойным Т-образным КС-мостом с параллельным резонансным контуром, образованным индуктивностью вторичной обмотки трансформатора 14 и конденсатором 40, настроенным иа основную частоту переменного напряжения, позволит исключить прохождение в блок ре гулирования высших гармонических составляющихДелителем 30 и 31 задается ток базы транзистора 28, делителем 32 и 33 задается ток базы транзистора 27, Для получения равенства напряжений нарафазного усилителя необходимо, чтобы параметры транзисторов имели небольшое расхождение.Диоды 38 и 39 защищают входы 20 транзисторов 5 и 6 от отрицательной полуволны напряжения с выхода парафазного усилителя 26. Применение транзис" торов 5 и 6 с временем открывания и закрывания не более 10" с можно 25 обеспечить быструю реакцию устройства на изменение выходного напряжения в пределах не более одной полуводны переменного напряжения.Конденсатор 41 совместно с вторич ной обмоткой 2 трансформатора 1 образует Г-образное звено фильтра высших гармонических составляющих. Величина емкости конденсатора 41 выбирается из условия, чтобы частота среза фильтра лежала в пределах 1,6 основной частоты.Резисторы 42 и 43,конденсаторы18 и 44 образуют два Г-образных звена фильтра высших гармоник с выходадиодного моста 7,Емкости конденсаторов 18 и 44 должны обеспечить снижение коэффи циента пульсаций выходного напряжения диодного моста 7 до уровня мень ше, 1%.Таким образом, по сравнению с известным, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества:уровень гармонических составляющих и коэффициент несинусоидальности выходного напряжения устройства снижается в 4 и более раз; блок регулирования обеспечивает более высокую точность установки заданного выходного напряжения; стабилизация выходного напряжения устройства производится по действующему значению.Формула изобретения1, Устройство стабилизакри переменного напряжения, содержащее вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого включена между вход-, ным и выходным выводами, две первичные оомотки соединены последовательно, е их свободные выводы соединены с соответствующими силовыми выводами регулирующего органа, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам блока регулирования, входоы подключенного к выходу узла измерения, отличающееся тем, что, с целью снижения уровня гармонических составляющих выходного напряжения, в блок регулирования введены последовательно соединенные активный фильтр первой гармоники основной частоты, вход которого является входом блока регулирования, и парафазный усилитель, выполненный в виде дифференциального усилителя, выходы которого являются выходами блока регулирования, узел измерения выполнен в виде измерительного моста, вход которого подключен к выходным выводам, к которым подключен первый введенный конденсатор,а выход- к введенному трансформатору, вторичная обмотка которого является выходом узла измерения, и вместе с введенным вторым конденсатором образует параллельный колебательный контур, настроенный на частоту. первой гармоники основной частоты, регулирующий орган) выполнен в виде двухтактного усилителя мощности, кроме того, введен диодный мост, вход которого подключен к входным выводам, а выход связан с выводами питания двухтактного усилителя мощности, парафазного усилителя и активного фильтра первой гармоники.2, Устройство поп, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью стабилизации действующего значения выходного напряжения, в противоположные плечи измерительного моста узла измерения введены нелинейные элементы, величина сопротивления которых изменяется прямо пропорционально ве" личине действующего значения переменного тока, протекающего через них.