Регулятор-стабилизатор напряжения

(5 КОМИТЕТ СССР НИЙ И ОТНРЬТИ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ПИСАНИЕ РЕТЕН и чающийуменьшения иск отл целью напря показ я тем, что, с ений выходного массогабаритных атор снабжен ными обмотками ния ижения аха телеи, трансфорсогласно включе вумя ьство СС 1973 г.) РЕГУЛЯТОР-СТАВИЛИ содержащий много рматор с магнитопр которого включеныЗАТОР НАПбмоточныйводом, две транс обмот последова- но-паралрные ключи,ельно ельно стречно и встре люченные тирист них стержнеи К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТ)1 395822, кл. С 05 Р 1/382. Патент США 5 ф 329505кл. 323-22, 1966 г. и коммутирующим элементом, магнитопровод выполнен трехстержневым, накрайних стержнях размещены встречновключенные обмотки, зашунтированныетиристорными ключами, при этом в цепи по крайней мере одной иэ встречновключенных обмоток подсоединен коммутирующий элемент, согласно включенные обмотки расположены на среднемстрежне, причем одна из них соедине- Рна последовательно с обмотками край60622встречно включенные обмотки, в сумме добавляя необходимое напряж че.Недостаток известного регуляторазаключается в увеличении габаритов,поскольку в нем применен магнитопровод сложной конструкции, имеющий магнитный шунт с зазором. Как следуетиз принципа работы регулятора-прототипа, в кривой выходного напряжения 10 отсекаются ступеньки, равные диапазону изменения напряжения сети илидиапазону его регулирования, чтоне позволяет получить коэффициентискажений, меньше десяти процентов 15 отИосйтельно номинального напряжения. 1 73Изобретение относится к устройствам электропитания и может быть использовано в установках, требующих регулирования или стабилизации напряжения, мощности и др., например, в радиопередающих устройствах.Известны регуляторы-стабилизаторы напряжения, исполнительный орган которых выполнен в виде трансформатора, встречно включенные обмотки которого управляются с помощью полупроводниковых ключей, подключенных к блоку управления. 1 .Устройство содержит трансформатор, снабженный двумя магнитопроводами, один из которых охватывает обмотка, управляемая с помощью тиристоров от блока управления, а другая обмотка, охватывающая оба магнитопровода и соединенная с выходом устрой ства, частью витков подключена к питающей сети через две обмотки включенные встречно и расположенные на каждом из магнитопроводов.Известный регулятор-стабилизатор 25бтличается сложностью конструкции, так как обладает двумямагнитопроводами. Управление производится с помощью отдельных специальнйх обмоток, расположенных на разных магнитопро- З 0 водах и гальванически не связанных с цепью нагрузки.Недостатком указанного регулятора является также отсутствие возможности плавного подъема и снижения напряже 35 ния на включении и выключении.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является регуляторИзвестное устройство представляет собой регулятор напряжения, содержащий регулирующий орган, выполненный в виде вольтодобавочного трансформатора с тремя обмотками, параллельно одной из которых подключены ссединенные встречно-параллельно тиристоры. Одна обмотка подключена к нагрузке, а две другие включены последовательно и встречно в силовую цепь.Магнитопровод имеет магнитный50 шунт, который отделяют одну из встречно включенных обмоток от другой. При шунтировании обмотки тиристорным ключом магнитный поток замыкает ся через шунт магнитопровода и работает одна обмотка на вычитание, а при закрытых тиристорах работают обе Целью предлагаемого изобретения является уменьшение искажений выходного напряжения, снижение размеров и массы регулятора. Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе-стабилизатоРе, содержащем регулирующий орган, выполненный в виде трансформатора, содержащего встречно-включенные обмоткичи полупроводниковые ключи, соединенные с блоком управления, трансформатор выполнен на трехстержневом магнитопроводе, на крайниХ стержнях которого размещены встречно-включенные обмотки, а полупроводниковые ключи подсоединены параллельно каждой из упомянутых обмоток, при этом в цепи по крайней мере одной из встречно-включенных обмоток включен коммутирующий элемент, а на среднем стержне расположены две согласно включенные обмотки, причем одна из них соединена последовательно с обмотками крайних стержней. На фиг. 1 приведена схема размещения обмоток на трехстержневом магнйтопроводе; на фиг. 2 - эквивалентнаясхема соединения элементов регулято- ра-стабилизатора ьРегулятор-стабилизатор содержит блок управления 1, соединенный с управляющими электродами, полупроводниковых ключей 2 и Э (например, симметричных тиристоров). На крайних стержнях магнитопровода 4 расположены встречно включенные обмотки 5 и 6.В цепи этих обмоток включен коммутирующий элемент 7. На среднемравлена через тиристор 2 навстречу напряжению сети, поэтому обмотка 5 не закорачивается, но исключается из работы.За счет этого и благодаря реакции обмотки 6 магнитный поток частично вытесняется в крайний стержень с обмоткой 5.Это приводит к тому, что величина до полного замыкания обмотки 6, магнитный поток, создаваемый обмоткой 9,вытесняется из крайнего стержня, на котором расположена обмотка 6 и напряжение на выходе регулятора увеличивается до полного напряжения, подаваемого от питающей сети. Дальнейшее гулятора производится постепеннымзапиранием тиристора 2. Магнитныйпоток, создаваемый обмоткой 9, полностью замыкается через крайний стержень, на котором размещена обмотка 5и в обмотке 5 наводится напряжение,которое добавляется к напряжению сети. Таким образом, на выходе регулятора-стабилизатора можно получитьнапряжение вьппе напряжения питающейсети. Уменьшение напряжения на выходе порядке,В режиме стабилизации выходного напряжения на выход блока управления 1 подается напряжение с нагрузки. мотка 5 разомкнута, а обмотка 6 замкнута тиристором 3.Как было показано выше, приращение напряжения на выходе регулятора при этом компенсирует падение напряжения на его выходе. И наоборот, при максимальном напряжении сети обмотка 5 разомкнута, обмотка 6 размыкается тиристором 2 и, наводимая в обмотке 6 ЭДС, препятствует росту напряжения на выходе регулятора-стабилизатора. При промежуточных значениях напряжения сети коммутация тиристоров осуществляется таким образом, чтобы обеспечить постоянство напряжения на нагрузке. В режиме стабилизации мощности в нагрузке регулятор-стабилизатор работает также, как прн стабилизации вы 3 76062 4 стержне магнитопровода расположенысогласно включенные обмотки 8 и 9.Регулятор-стабилизатор подключенк нагрузке 10 и зажимам 11, 12 питающей сети. 5Регулятор-стабилизатор работаетследующим образом. В режиме регулирования при главном подъеме и снижения напряжения на нагрузке коммутирующий элемент 7 находится в выключен О вычитающегося напряжения от обмотки ном состоянии. При этом нагрузка 6 снижается и напряжение на выходе подключена к питающей сети через об- регулятора повьппается. мотку 8, расположенную на среднем Далее, при замкнутой обмотке 5 стержне магнитопровода, обмотку 6, постепенно открывается тиристор 3 расположенную на крайнем стержне, и 15управляемый полупроводниковый ключ2, с помощью которого производитсяподъем напряжения, подаваемого нанагрузку от нуля до максимальногозначения. В этом режиме напряжение 20на нагрузке имеет резко выраженнуюнесинусоидальную форму, поскольку увеличение напряжения на выходе реподъем и снижение напряжения производится регулированием угла отсечкисинусоидального напряжения полупроводниковым ключом.Однако, за счет исключения обмотки 5 иэ силовой цепи при разомкнутомключе 7, увеличивается индуктивностьтрансформатора, уменьшающая искажение формы тока нагрузки.После подъема напряжения на выходе регулятора-стабилизатора дотребуемой величины коммутирующий эле- регулятора производится в обратном мент 7 переводится в замкнутое сос 35тояние, подключая тиристор 2 параллельно обмотке 5.При этом последовательным замыканием и размыканием тиристоров 2 и 3 При минимальном напряжении сети обпроизвовится плавное регулирование40напряжения на нагрузке в заданныхпределах.Например, увеличение напряженияпроизводится в следующей последовательности. Первоначально оба тирис 45тора 5 и 6 закрыты и магнитный поток, создаваемый обмоткой 9 среднегостержня, наводит электродвижущую силу в обмотках 5 и 6, уменьшающую нас пряжение на выходе регулятора поБОсравнению с напряжением питающей сети. Затем, постепенно увеличиваявремя открытого состояния тиристора2, производится замыкание обмотки 5при разомкнутой обмотке 6.55В момент отпирания тиристора 2 токсиловой цепи проходит через него,электродвижущая сила обмотки 5 напЛиси Составитель Р Техред М.Морг орректор Л ай Редактор Г.Яковле Тираж 65 ВНИИПИ Государственного компо делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раушская каз 4930 дпис н ета СССР ыт аб., д. роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород роектная,5 73 ходного напряжения, с тем лишь отли,чием, что на входе блока управления напряжение пропорционально мощности в нагрузке.Существенным преимуществом предлагаемого регулятора-стабилизатора является значительное снижение искажений формы кривой выходного напряжения, благодаря чему коэффициент искажений не превышает 57 относительно номинального напряжения, так как обмотки 5 и 6 работают поочередно, добавляя или снижая напряжение, а во время пауз мгновенное напряжение на выходе регулятора равно напряжению сети.Кроме того, возможность плавного подъема и снижения напряжения на выходе регулятора пВи включении и выключении нагрузки позволяет устранить 6062 Ьнежелательные экстратоки в нагрузке,которые могут вывести ее из с гоя.Последнее обстоятельство особенноважно при использовании предлагаемого 5 регулятора-стабилизатора для питаниянакальных цепей мощных генераторныхламп.В зависимости от желаемых пределоврегулирования и величины стабилизи раванного выходного напряжения илимощности в нагрузке при минимальныхискажениях форм тока в нагрузке, могут быть различны варианты включенияобмоток,к нагрузке и питающей сети 15 Например, схемы включения обмоток,показанные на фиг. 5, , позволяютполучить наибольшие пределы регулирования выходного напряжения с мини мальным искажением.