Стабилизатор переменного напряжения

)005 Г 1/ ОБРЕ ЕПЬСТВУ ИСАНИ НИ У СВИД А Юдин оло 88,8) идетельство ССС 1/20, 1979. етельство СССР 1/02, 1973.еГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Рыбинский авиационныйгический институт(54) (57) СТАБИЛИЗАТОР .ПЕРЕМЕННОГОНАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующийорган дискретного действия,.входами соединенный с входными выводами,а одним из выходов- с первым выходным выводом, реверсивный счетчик,подключенный одним входом к выходупервого конъюнктора, а выходами через соответствующие усилители управления - к соответствующим управляющим входам регулирующего органа дискретного действия, измерительный орган, входом соединенный с выходомрегулирующего органа, а выходом связанный с первым входом первого коньюнктора через первый пороговый элемент и через второй пороговый элемент подключенный к входу первогоинвертора, второй инвертор и первыйдизъюнктор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения формыкривой выходного напряжения, в неговведены компаратор, трансформаторс тремя обмотками, формирователь импульсов, семь конъюнкторов, второйдизъюнктор, два ключа и конденсатор,причем первая обмотка трансформатора включена между другим выходомрегулирующего органа дискретногодействия и вторым выходным выводом,параллельно второй обмотке включен конденсатор, а третья обмотка средним выводом подсоединена к одному из введенных выводов для подключения к источнику постоянного напряжения, другой вывод которых через соответствующие ключи соединен с друмя . крайними выводами третьей обмотки, выход первого инвертора соединен с первым входом второго конъюнктора, выход которого подключен к другому входу реверсивного Счетчика, вторые входы первого и второго конъюнкторов соединены с выходом компаратора, с входом формирователя импульсов, с .входом второго инвертора и с первыми входами третьего и четвертого ЕР конъюнкторов, вход компаратора подключен к выходу регулирующего органа дискретного действия, при этом второй вход третьего и первый вход пятого конъюнкторов соединены с выходом первого порогового элемента,од первого инвертора подключ к первому входу шестого конъюнктораи к второму входу четвертого конъюнк фффффтора, вторые входы пятого и шестогоконъюнкторов пЬдключены к выходу второго инвертора, выходы третьего ишестого конъюнкторов соединены с ф,)соответствующими входами первогодизъюнктора, выход которого подключен к первому входу седьмого конь-Яюнктора, выходы четвертого и пятого конъюнкторов соединены с соответствующими входами второго дизъюнктора,выход которого подключен к первомувходу восьмого конъюнктора, вторыевходы седьмого и восьмого коиъюнкторов соединены с выходом формироват ля импульсов, а.выходы указанныхконъюнкторов подключены к управляющим входам соответствующих ключейИзобретение относится к электротехнике и может найти применение вустройствах электропитания различнойаппаратуры.Известны стабилизаторы переменного напряжения, содержащие силовойтрансформатор, одна из связанных свходными выводами обмоток которого.выполнена из регулировочных секций,включенные каждая в диагональ переменного тока однофазного тиристорного моста, причем все мосты соединеныпо постоянному току последовательно,другая же, выполненная нерегулируемой,связана с входными выводами через дополнительный однофазный тиристорный 5мост, в диагональ постоянного токакоторого включена цепь, образованнаяосновными мостами 1.Наиболее близкии к предлагаемомуявляется стабилизатор переменногоналряжения, содержащий регулирующийорган в виде вольтодобавочных трансформаторов с двумя группами выключателей в первичных обмотках, и схему управления с измерительным орга-. 25нам, пороговыми элементами, мультивибратором, схемами совпадения, инверторами, схемой ИЛИ, реверсивнымдвоичным счетчиком и усилителямиуправления, причем вторичные обмотки вальтодабавочных трансформатороввключены последовательно с источником регулируемого переменного напря-.жения, а первичные при помощи однойгруппы выключателей соединены с выходом устройства и шунтированы второй группой выключателей, взаимнасблокированяых с.первой группойвыключателей, причем обе группы выключателей через усилитель управления соединены с триггерами реверсивного двоичного счетчика, которыйчерез схему совпадения подключен кмультивибратору и при помощи релевремени и схемы ИЛИ - к пороговымэлементам один из которых через 45инвертар соединен с шинкой уменьшения напряжения двоичного счетчика,а через другие инверторы - с шинкойувеличения напряжения двоичногосчетчика, через регулировочные резис- оторы, делитель напряжения, выпрямитель, фильтр и согласующий трансформатор пороговые элементы соединеныс выходом устройства 23,Недостатком данного стабилизатора является неудовлетворительная форма кривой напряжения на выходе из-за дискретного переключения коэффициента передачи регулирующего органа. 6 ОЦель изобретения - улучшение формы кривой выходного напряжения.Поставленная цель достигается тем, чта в стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий 65 орган дискретного действия, входамисоединенный с входными выводами, аодним из выходов - с первым выходнымвыводом, реверсивный счетчик, подключенный одним входом к выходупервого конъюнктора, а выходами черезсоответствующие усилители управле-ния . - к соответствующим управляющимвходам регулирующего органа дискретного действия, измерительный орган,входом соединенный с выходом регулирующего органа, а выходом связанныйс первым входом первого конъюнкторачерез первый пороговый элемент ичерез второй пороговый элемент подключенный к входу первого инвертара,второй инвертар и первый двзъюнктор,введены кампаратор, трансформатор стремя обмотками, форьврователь импульсов, семь конъюнкторов, второйдизъюнктар, два ключа и конденсатор, причем первая обмотка трансформатора включена между другим выходомрегулирующего органа дискретногодействия и вторым выходным выводам,параллельно второй обмотке включенконденсатор, а третья обмотка средним выводом падсоединена к одномуиз введенных выводов для подключения к источнику постоянного напряжения, другой вывод которых черезсоответствующие ключи соединен сдвумя крайними выводами третьейобмотки, выход первого инверторасоединен с первым входом второгоконъюнктора, выход которого подключен к другому входу реверсивного счетчика, вторые входы первогои второго конъюнктарав соединеныс выходом компаратора, с входомформирователя .импульсов, с входомвторого инвертора и с первыми входами третьего и четвертого конъюнктаров, вход кампаратара подключенк выходу регулирующего органа дискретного действия, при этом второйвход третьего и верный вход пятого конъюнкторов соединены с выходомпервого порогового элемента, выходпервого инвертара подключен кпераому входу шестага конъюнктараи к второму входу четвертого кань-,юнктора, вторые входы пятого и шестого конъюнкторав подключены к выходу, второго инвертора, выходы третьего и шестого конъюнктораэ соединены с соответствующими входами первого дизъюнктора, выход которогоподключен к первому входу. седьмого конъюнктора, выходы четвертогои пятого конъюнкторов соединены ссоответствующими входами второгодизъюнктара, выход которого подключен к первому входу восьмого коньюнктора, вторые входы седьмого ивосьмого конъюнкторов соединены свыходом формирователя импульсов,а выходы указанных конъюнкторов подключены к управляющим входам соответствующих ключей.На чертеже изображена структур-. ная схема стабилизатора.устройство содержит регулирующий 5 орган 1 дискретного действия, усилители 2 управления, реверсивный счетчик 3, измерительный орган 4, первый и второй пороговые элементы 5 и б, первый и второй инвер О торь 1 7 и 8, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и .восьмой конъюнкторы 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, трансформатор 17, конденсатор 18, первый и второй 15 дизъюнкторы 19 и 20, первый и второй ключи 21 и 22, компаратор 23 и формирователь 24 импульсов. Трансформаторный регулирующий орган 1 дискретного действия подключен к входным выводам стабилизатора. Реверсивный счетчик 3 соединен одним входом с выходом конъюнктора 9, другим - с выходом конъюнктора 10, а выходами через усилители 2 управления - с 25 соответствующими входами регулирующего органа 1. Вход измерительного органа 4 подключен к выходу регулирующего органа 1, а выход к входу конъюнктора .9 - через пороговый элемент 5, к входу конъюнктора 10 - через пороговый элемент 6 и инвертор 7. Первая обмотка трансформатора 17 включена между выходными выводами стабилизатора и. выходом регулирующего органа 1, параллельно второй обмотке подключен конденсатор 18, а третья обмотка средним выводом подсоединена к одному из выводом источника постоянного напряжения, другой. вывод которого через ключи 40 21 и 22 соединен с двумя крайними выводами третьей обмотки, Третий и четвертый конъюнкторы 11 и 12 подключены первыми входами через Формирователь 24 импульсов и комнара тор 23 к выходу регулирующего органа 1, вторыми входами к выходам дизъюнкторов.19 и 20 соответственно, а выходами - к соответствующим входам ключей 21 и 22. Входы дизъюнк О тора 19 подключены к выходам конъюнкторов 13 и 14, входы дизъюнктора 20 к выходам конъюнкторов 15 и 16.Регулирующий орган 1 может быть выполнен на основе трансформаторов с коммутируемыми контактными или бесконтактными ключами, обмотками. Усилители 2 управления представляют собой транзисторные .усилители. .Счетчик 3 выполнен на основе микросхемы К 155 ИЕ 7, пороговые элементы 6 О 5 и б - К 155 ТЛ 1, компаратор - К 521 САЗ.Измерительный орган 4 представля- еТ собой выпрямитель в виде диодного моста с фильтрующим конденсатором 65 и токоограничивающим резистором,Конъюнкторы, дизъюнкторы и инверторыисполнены на микросхемах К 155 ПЗ,К 155 ЛЕ 1. Ключи 21 и 22 представляютсобой транзисторые усилители, нагрузкой которых являются обмотки трансформатора 17. В качестве источникапостоянного напряжения, к которомуподсоединены ключи 21 и 22 совместнос третьей обмоткой трансформатора 1,может быть использован маломощныйисточник питания схемы управления.формирователь 24 импульсов выполнен на основе конъюнктора, инвертораи линии задержкиВходом Формирователя 24 при этом является вход инвертора, выходом - выход конъюнктора,Один из двух входов конъюнктора подключен к выходу инвертора, другойчерез линию задежки - к входу инвертора. В качестве линии задержкииспользуется КС-цепь.Стабилизатор работает следующимобразом,При напряжении на выходе С, превышающем верхний пороговый уровень, сигнал логической ф 1" с выхода порогового элемента 5 поступает на вход конъюнктора 10 и разрешает прохождение прямоугольных импульсов с выхода компаратора 23 на вычитающий вход счетчика 3, Под действием этих импульсов состояние счетчика изменяется. Это изменение передается усилителями управления 2 регулирующему органу 1, осуществляя уменьшениеего коэффициента передачи до тех пор,пока выходное напряжение 0 не станет меньше порогового уровня, Далее процесс уменьшения коэффициента передачи трансформаторного регулирующегооргана 1 прекращается, так как сигнал логического "0" с выхода порогового элемента 5 запрещает прохождение импульсов на счетчик 3.Если напряжение на выходе стабилизатора переменного напряжения ниже некоторого порогового уровня, определяемого пороговым элементом 6, сигнал логической ф 1" с выхода инвертора 7 разрешает прохождение импульсов на суммирующий вход .счетчика 3,Состояние счетчика 3 изменяется. Приэтом возрастает коэффициент передачи регулирующего органа 1 до тех пор, пока выходное напряжение не превысит нижний пороговый уровень, установленный элементом б. Состояние реверсивного счетчика 3 считается неизменным до тех пор, пока на его суммирующий (вычитающий) вход не поступят импульсы, т,е, покавыходное напряжение не превысит верхний граничный уровень (станет меньше нижнего граничного уровня).При каждом изменении коэффициента передачи регулирующего органас помощью импульса, подаваемого втретью обмотку трансформатора 17 отформирователя 24 импульсов, во второйобмотке возникают затухающие колебания. Эти колебания трансформируются в первую обмотку и складываются(или вычитаются) с выходным напряжением, При этом сглаживается скачокизменения выходного напряжений таккак максимальная амплитуда трансформируемых колебаний равна единичномускачку напряжения регулирующего органа. Частота затухающих колебанийсовпадает с рабочей частотой стабилизатора, причем возможные небольшиеотклонения .рабочей частоты не вносят 15существенного нарушения в работу стабилизатора, Переключение коэффициента передачи регулирующего органавозможно только в момент переходасинусоиды выходного напряжения че Орез ноль, так как на выходе компаратора напряжение имеет форму прямоугольных импульсов, причем при положительной полуволне выходное напряжение соответствует уровню логической 25"1", при отрицательной полуволнелогическому "О". Переключение состояний счетчика происходит по перепадувыходного напряжения компаратора отлогической "1 ф в логический "О". Вэто же время появляется импульс навыходе формирователя импульсов:, который в момент переключения регули-.рующего органа открывает один изключей 21 и 22 и в одну из половинтретьей обмотки подается импульс,который вызывает затухающие колебания во второй обмотке. Импульс отформирователя 24 подается на входключа 21 в следующих случаях: счетчик 3 изменяет свое состояние в сто Орону уменьшения кода и после переключения следует положительная полуволна напряжения на выходе регулирующего органа 1; счетчик 3 изменяет свое состояние в сторону увеличения кода и после переключения следует отрицательная полуволна напряжения на выходе регулирующего органа 1,Импульс от Формирователя подает Ося на вход ключа 22 в следующих случаях: счетчик 3 изменяет свое состояние в сторону увеличения кода ипосле переключения следует положительная полуволна напряжения на выходе регулирующего органа 1; счетчик 3 изменяет свое состояние всторону уменьшения кода и послепереключения следует отрицательнаяполуволна напряжения на выходе регулирующего органа 1,Такое регулирование необходимо для того, чтобы при уменьшении коэффициента передачи регулирующего органа 1 затухающие колебания складывались с выходным напряжением (импульс подается в согласно включенную обмотку). При увеличении коэффици-ента передачи колебания вычитаются из выходного напряжения (импульс подается во встречно включенную .обмотку), Такое управление ключами 21 и 22 осуществляют логические элементы 8, 11, 12, 13, 14, 15., 16, 19, 20, которые включены в соответ-. ствии с логическими формуламих = (А кч ке)г,У = (АБАКУ КЕ)еГгде Х и У - входы ключей 21 и 22соответственно;Д - вход конъюнктора 9;В - вход конъюнктора 10;К ввыход компаратора 23;Г - выход формирователя24 импульсов;. - знак конъюнкции;Ч в . знак дизъюнкции; знакнад буквой означает логическоеотрицание.Таким образом, при дискретном переключении коэффициента передачи регулирующего органа 1 напряжение на выходе стабилизатора переменного налряжения изменяется плавно.Предлагаемый стабилизатор выгодно отличается от известного, так как напряжение на выходе стабилизатора по известной схеме изменяется скачкообразно из-за дискретного переключения.обмоток трансформатора регулирующего органа. В предлагаемом стабилизаторе скачки напряжения устранены благодаря подключению на выходе стабилизатора .дополнительного трансформатора и логической схемы, управляющей подключением трансформатора. Логическая схема остается неизменной при любой мощности стабилизатора, а дополнительный трансформатор рассчитывается на напряжение, равной одной дискрете регулирования выходного напряжения и имеет небольшие массогабаритные показатели. Следовательно, массо" габаритные показатели предлагаемого стабилизатора возрастают незначитель но, а форма колебаний выходного напряжения. существенно улучшается.1026123 Составитель С. ЧернышеваСереда Техред А.Бабннец . Корректор Г. Решетн едак ка ная: с ал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. П 58/40 Тираж 874 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Ра