Устройство для регулирования и стабилизации напряжения

Союз СоветскихСоциапистическ ихреспублик ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 951627(51)М. Кд. Н 02 Р 13/14И 05 Г 1/22 3 Ъеударстеенлый квинтет ссср до делам нэабретеннй и открытий(5 З) УДК 621.34, 722(088.8) Дата опубликования описания 15. 08. 82(72) Автор изобретения С, К. Земан Научно-исследовательский институт автоматикии электромеханики при Томском институте автоматйзйрованныхсистем управления и радиоэлектроники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ1Изобретение относится к электро-, технике, в частности к регуляторам и стабилизаторам напряжения, и может найти применение при регулировании и стабилизации напряжения в широком5 диапазоне изменения входного напряжения с сохранением высоких энергетических показателей, а также в .тех случаях, когда требуется высокое быстродействие регулирования и мини" 1 о мальные масса и габариты регуляторов,Известны регуляторы, содержащие звено повышенной частоты, как переменного, так и постоянного напряжения 1-3.Отличительной чертой перечислен" ных решений является большой диапазон регулирования выходного напряжения, причем чем больше диапазон 20 регулирования, тем значителЪней возрастает содержание искажающих гармоник, что в сочетании с большой амплитудой пульсаций выходного напряже 2ния приводит к существенному ухудше" нию энергетицеских показателей, увеличению массы и,габаритов выходных фильтров и соответственному снижению быстродействия регулирования выходного напряжения,Известно также устройство, которое свободно от указанных недостат" ков 141.Однако структурная организация этого устройства не во,всех случаях применения обеспецивает 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 клюца которого под соединены к одному из выходов задаю щего генератора, и дополнительных ин- верторных ячеек, управляющие входы которых подклюцены к выходам соответ.з 9516ствующих фазосдвигающих узлов, причем одни входы последних подсоединены к другим выходам задающего генератора, а другие через пороговыеэлементы - к управляющему входу устройства, Вторичные обмотки и трансформаторов дополнительных инверторных ячеек соединены последовательнос вторичной обмоткой согласующеготрансформатора и через коммутатор 0вторичной цепи подключены к нагрузке 51.Основным недостатком регуляторовподобного типа является то, что прибольшом диапазоне изменения входно,го напряжения особенно при стабилизации заданного значения выходногонапряжения) установленная мощностьсогласующего трансформатора значительно превосходит номинальную, что2 Ов конечном счете приводит к возрастанию массы и габаритов и снижениюКПД устройства в целом.Цель изобретения - повышение энергетических показателей и снижение установленной мощности элементов устройства.Цель достигается тем, что в устройстве для регулирования и стабили"зации напряжения, содержащем согласуЗоющий трансформатор, первичной 1 обмоткой связанный с выходом основногоинвертора, управляющие входы ключа которого подсоединены к выходу задающего генератора, и дополнительных инверторных ячеек, управляющие входыкоторых подключены к выходам сост"ветствующих фазосдвигающих узлов, причем одны входы последних подсоединены к выходу задающего генератора,лва другие пороговые элементы подключены к другим его выходам и к управляющему входу устройства, вторичныеобмотки и трансформаторов дополнительных инверторных ячеек соединеныпоследовательно с первичной обмоткой цсогласующего трансформатора,1Кроме того, при необходимости восп роизведения формы питающего напряжения (постоянного и переменного) вто" ричная обмотка согласующего трансформатора подключена к выходным выводам через коммутатор на ключевых элементах, переключаемых синхронно с ключами основного инвертораНа чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства для регулиоования стабилизации напря 27 фжения с промежуточным высокочастотным преобразованием.Устройство содержит согласующий трансформатор 1, инвертор на ключевых элементах 2 и 3, управляющие входы которых подключены к выходу задающего генератора 4 и дополнительных инверторных ячеек, выполнен-, ных на ключевых элементах 5-12 и трансформаторах 13 и 14, вторичные обмотки которых соединены последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора 1, причем еговторичная обмотка через коммутатор на ключевых элементах 15 и 16 подсоединена к нагрузке 17. Управляющиевходы ключевых элементов 5-12 подклю-, чены к выходам фазосдвигающих узлов18-21, одни из входов которых подсоединены к выходу задающего генератора 4, а другие через пороговые элементы 22 и 23 - к управляющему входуустройства.Регулятор напряжения работает. следующим образом.При минимальном входном питающем напряжении и отсутствии напряжения управления Оу ключевые элементы 2 и 3, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 1 О, 11 и 12 всех инверторов синфазно замыкаются, ЭДС вторичных обмоток 13 и 14 и дополнительных трансформаторов при этомсуммируется с питающим напряжением и прикладывается к первичной обмотке согласующего трансформатора 1, При возрастании входного питающего напряжения и подаче йапряжения управления 0, превышающего по величине задаваемый пороговыми элементами 22 и 23 уровень, происходит сдвиг выход" ных импульсов фазосдвигающих блоков 18-21 и, соответственно, поочередный вывод изпитающей цепи первичной обмотки согласующего трансформатора 1 ЭДС вторичных обмоток дополнительных трансформаторов с последующим их реверсированием. При максимальном входном питающем напряжении ключевые элементы 5- 12 всех п дополнительных инверторных ячеек замыкаются в противо такте с ключевыми элементами 2 и 3 основного инвертора и ЭДС вторичных обмоток 12 и 14 дополнительных трансформаторов вычитается из питающего напряжения, прикладываемого к первичной обмотке согласующего трансформатора 1.При питании от источника постоянного напряжения и формирования пос951тоянного напряжения на выходе устройства вторичную обмотку согласующего трансформатора подключают к наг рузке через неуправляемый выпрямитель, а ключевые элементы инверторов ьвыполняют на ключах постоянного тока,При питании от источника переменногонапряжения и формировании переменногонапряжения на нагрузке ключевые элементы инверторов и коммутатора вторич 10ной цепи выполняют на ключах переменного тока,Таким образом, предлагаемое устройство для регулирования и стабилизации напряжения при меньшей массе 15и габаритах имеет более высокие энергетические показатели, Так, напри".мер, в выполненном таким образом стабилизаторе напряжения при колебаниинапряжения питающей сети +203 установленная мощность трансформаторногооборудования на 303 меньше, чем в известном устройстве при одновременномповышении КПД на 2 и одинаковой установленной мощности ключевых элементов.формула изобретения1. Устройство для регулирования и зо стабилизации напряжения, содержащее согласующий трансформатор, первичной обмоткой связанный с выходом основного инвертора, управляющие входы ключа которого подсоединены к выходу задающего генератора, и дополнительных инверторных ячеек, управляющие. входы которых подключены к выхо 627 6дам 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, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей и снижения установленной мощности элементов, вторичные обмотки и трансформаторов дополнительных инверторных ячеек соединены последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я 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 ин" вертора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ромаш Э. М, Транзисторные преобразователи в устройствах питаниярадиоэлектронной аппаратуры. М.,"Энергия", 1975.2. Патент США й 3517300,кл. 321-60, 1969.3. Патент США М 3840796,кл. 321"2, 1972.4. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2735094/07, 11.03 795 Авторское свидетельство СССпо заявке йф 2480779/07, 26.04,77.1951627 Составитель Г. Мыцыкдактор М. Келемеш Техред Т.Маточка Корректор М. Шароши,илиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,каэ 5968/71 Тираж 721 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушска