Стабилизатор переменного напряжения

,801104484 СНИХсних РЕСПУБЛИК С 05 Р 1/44 А ытийОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ госуда ственный комитет сссрПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ"Энергия", 1979, с. 358, рис. 5-29.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3369781/24-07,кл. С 05 Р 1/44, 1981.(54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГОНАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый линейный дроссель, включенный между соот-ветствующими входной и выходнойклеммами, соединенные с выходнымиклеммами конденсатор и компенсаторреактивной мощности, выполненный наоснове второго линейного дросселя,последовательно включенного с двумявтречно параллельно соединенными тиристорами, управляющие электроды которых соединены с узлом управления,первый выпрямительный мост, вход ко-.торого шунтирует первый линейныйдроссель, коммутирующий тиристор,силовые электроды которого подключены к выходу первого выпрямительногомоста, первый усилитель, выход которого подключен к управляющему переходу коммутирующего тиристора, датчик выходного напряжения, который входом подключен к выходным клеммам и выполнен на втором выпрямительном мосте и первом пороговом элементе, один вывод которого. подключен к плюсовому выводу второго выпрямятельного моста, а другой вывод - к плюсовому входному выводу первого усилителя, минусовой входной вывод которого соединен с минусовым выводом второго выпрямитель- ного моста, о т л и ч а ю щ.и й с я тем, что, с целью повышения надежности стабилизации и уменьшения искажения формы кривой тока, в него введе- Ое ны шунтирующий резистор, второй усилитель, второй пороговый элемент датчика выходного. напряжения, причем один вывод второго порогового элемен- Св та подключен к плюсовому выводу вто.рого выпрямительного моста, а другой вывод - к плюсовому входному выводу второго усилителя, минусовой входной ффффф вывод которого соединен с минусовым 1) выводом второго выпрямительного мос-, 4 аЬта, второй усилитель выходными выво- фЬ дами через шунтирующий резистор сое- (ф динен с выходом первого выпрямитель- ф, ного моста.04484 звеньев для устойчивости стабилиза-.15 тора при высоком коэффициенте усиле 20 25 30 35 45 50 55 1 11Изобретение относится к электротехнике, а именно к мощным стабилизаторам переменного напряжения,в частности к таким стабилизаторам,от которых требуется высокая стабилизация и низкие коэффициенты нелинейных искажений форм кривых входного и выходного напряжений, и может быть использовано в тех устройствах, где требуется высокая стабильность напряжения питания в условияхзначительных изменений нагрузок ивходного напряжения.Известен стабилизатор переменного напряжения, содержащий первыйлинейный дроссель, конденсатор икомпенсатор реактивной мощности,выполненный на основе второго ли"нейного дросселя, включенного последовательно со встречно параллельносоединенными тиристорами, служащимидля регулирования индуктивностивторого линейного дросселя, т.е,выходного напряжения стабилизатора Г 13,Недостатком такого стабилизатораявляется то, что он не обеспечиваетпри быстроменяющихся нагрузках иливсплесках напряжения достаточногобыстродействия отслеживания напряжения на выходе и имеет сравнительнобольшие уровни нелинейных искаженийформы кривой тока,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является стабилнзатор, содержащий первый линейный дроссель, включенный между соответствующими входной и выходной клем.мами, соединенные с выходными клеммами конденсатор и компенсатор реактивной мощности, выполненный на основе второго линейного дросселя, после.довательно включенного с двумявстречно параллельно соединеннымитиристорами, первый выпрямительныймост, вход которого шунтирует первыйлинейный дроссель, коммутирующийтиристор, силовые электроды которогоподключены к выходу первого выпрямительного моста, усилитель, выходкоторого подключен к управляющемупереходу коммутирующего тиристора,датчик выходного напряжения, которыйвходом подключен к выходным клеммами выполнен на втором выпрямительноммосте и пороговом элементе, одинвывод которого подключен к плюсовому выводу выпрямительного моста,а другой вывод - к плюсовому входному вывод 1 усилителя, минусовой входной вывод которого соединен с минусовым выводом второго выпрями- тельного моста 23.Однако известное устройство не обеспечивает быстродействия коррекции выходного напряжения при работе на нагрузку с широким диапазоном изменения или при значительном всплеске сетевого напряжения, таккак система управления стабилизатораимеет сравнительно малое быстродействие из-эа наличия корректирующих ния в цепи обратной связи системы управления. Кроме того, изменениевыходного напряжения стабилизатораза счет управления компенсатором реактивной мощности более чем на 10%ведет к резкому увеличению входного реактивного тока, а следовательно,и к большему искажению формы кривойтока. Поэтому выбросы напряжения,возникающие на выходе стабилизатора,имеют большую длительность и амплитуду и недопустимы в определенныхусловиях эксплуатации. Максимальныеперенапряжения при этом составляютполуторакратную величину при колебательном характере переходного процесса. Чтобы предотвратить выход изстроя элементов аппаратуры и обеспечить нормальную работу, приходится дополнительно стабилизировать и фильтровать цепи питания, что уменьшает надежность аппаратуры и значительно усложняет и удорожает ее.Целью изобретения является повышение надежности стабилизации и уменьшение искажений формы кривой тока.Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор переменного напряжения, содержащий первый линейный дроссель", включенный между соответствующими входной и выходной клеммами, соединенные с выходными клеммами конденсатор и компенсатор реактивноймощности, выполненный на основе второго линейного дросселя, последовательно включенного с двумя встречнопараллельно соединенными тиристорами,управляющие электроды, которых соединены с узлом управления, первый выпрямительный мост, вход которого шунтирует первый линейный дроссель, коммутирующий тиристор, силовые электроды которого подключены к выходупервого выпрямительного моста, первый усилитель, выход которого подклю.чен к управляющему переходу коммутирующего тиристора, датчик выход"ного напряжения, который входом подключен к выходным клеммам и выполнен на втором выпрямительном мостеи первом пороговом элементе, одинвывод которого подключен к плюсовому выводу второго выпрямительногомоста, а другой вывод - к плюсовомувходному выводу первого усилителя,минусовой входной. вывод которого соединен с минусовым выводом второго,выпрямительного моста, введены шунтирующий резистор, второй усилитель,второй пороговый элемент датчикавыходного напряжения, причем одинвывод второго порогового элементаподключен к плюсовому выводу второговыпрямительного моста, а другой вывод - к пдюсовому входному выводувторого усилителя, минусовой входнойвывод которого соединен с минусовымвыводом второго выпрямительного моста, второй усилитель выходными выводами через шунтирующий резистор соединен с выходом первого выпрямительного моста,При этом второй пороговый элементдатчика выходного напряжения можетбыть выполнен на динисторе, а второй усилитель - на транзисторной оптопаре и двух оптронных тиристорах.На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.Устройство состоит из первого линейного дросселя 1, конденсатора 2,компенсатора 3 реактивной мощности,датчика 4 выходного напряжения (выполненного на основе мостовой схемывыпрямителя и подключенных к ее полю. совому выходу первого и второго поро. гового элемента), соединенного с выходными клеммами стабилизатора, первого усилителя 5, собранного на двух оптронных тиристорах, вход которогосоответствующими выводами подсоединен к выходу датчика 4 выходного напряжения, коммутирующего тиристора б, управляющим электродом и анодом соединенного с соответствующими выходами первого усилителя 5, первого выпрями- тельного моста 7, на выходе которого включен коммутирующий тиристор б, второго порогового элемента на динис- торе, подключеннбго к плюсовому выхо. ду второго выпрямительного моста 7, , узла В управления тиристорами, вто(2) рого усилителя У, выполненного наодной транзисторной Оптопаре и двухОптронных тиристорах Одним из выводов входа подсоединенного черезрезистор к второму пороговому эле- .менту, а другим - к минусовому выводу второго выпрямительного моста 7, шунтирующего резистора 10,соединенного через выходные выводы10 второго усилителя 9 с выходом.первого выпрямительного моста 7, Система управления стабилизатораслужит для формирования отпирающихимпульсов тиристоров компенсатора15 реактивной мощности.. Стабилизатор работает следующимобразом.При значительном сбросе нагрузкиили всплеске входного напряжения20 на выхоце стабилизатора в течениенекоторого времени развиваются полуторакратные перенапряжения (переходной процесс),Для данной цепи можно записать25 в комплексной форме"вь=Пех МЗ)(1)где Б - вектор выходного напряже-.вьиния стабилизатора;П - вектор входного напряжевх30 ния стабилизатора;Кнш) - коэффициент передачи стабилизатора по напряжению.1к (ы) = -----я 22,- + - +1)35 2, г,где 2, - комплексное сопротивлениепервого линейного дросселя;2 - комплексное общее сопротив 21ление цепей конденсатора и40 второго линейного дросселя;2 - комплексное сопротивление3нагрузки.При определенных соотношенияхуказанных сопротивлений 2 выходноенапряжение стабилизатора может бытьбольше или меньше входного напряжениясети. Изменение активной проводимос-.ти ЬС контура ведет к перемене крутизны фронтов кривых резонанса и50 установлению новых значений их максимумов, т,е. изменяется добротностьэтого контура. Чем больше активнОесопротивление этой цепи по сравнениюс волновым, тем менее выражается яв-.55 ление Резонанса,В переходном режиме работы устрой.ства на втором выпрямительном мостеразвивается напряжение, которое1044 В 4 фний, а энергия, запасенная в индуктивности первого линейного дросселя 1, порциями сбрасывается в первывыпрямительный мост 7, оптронный вы 5 ходной тиристор второго усилителя 9и шунтирующее сопротивление 1 О.Для высокоточных и высоковольткидиодов и тиристоров собственная способность к поглощению энергии на ла 1 О винном участке вольтамперных харак"теристик составляет -10 Дж. Условиемдля прекращения автоколебаний является равенство Б =По (3), где0- номинальное напряжение на выходе стабилизатора; У - напряжениесоответствующее порогу отпусканиявторого порогового элемента.Таким образом, в переходном режиме (значительный сброс нагрузки иливсплеск входного напряжения) при под.ключении шунтирующего резистора 10к первому линейному дросселю 1 устройства коэффициент передачи уменьшается, а напряжение на выходе. стад 5 билизатора убываетКак видно из (2) К(ш) при20, 7 сО и 2 фао резко уменьшаетсяс ростом общей проводимости разветвленной части цепи первого линейногодросселя 1 и шунтирующего сопротивления 1 О. При этом заметно сокращается продолжительность переходногопроцесса, так как ограничение перенапряжений происходит без запаздывания.На нагрузке в момент включенияшунтирующего резистора 10 броскитока и напряжения минимальны, а 40время переходного процесса наименьшееПриведенные зависимости (1), (2)и (4) показывают, что при подключении к первому линейному дросселю 1 45шунтирующего резистора 10 во времязначительных изменений нагрузок иливсплеска входного напряжения на выходе стабилизатора развивается напряжение, близкое к номинальному.При этом переходныйпроцесс носит более легкий, непродолжительныйхарактер.Таким образом, введение в предлагаемом устройстве дополнительныхвторого порогового элемента в датчик напряжения, второго усилителяи шунтирующего сопротивления позволяет получить во время значительно1104464 ся и защита аппаратуры от значительных перенапряжений и токов переходныхпроцессов, а коэффициент нелинейныхискажений на выходе стабилизаторапри работе на выпрямительное устройство составляет 107 го изменения нагрузки или всплескавходного напряжения выходное на"пряжение стабилизатора, близкое кноминальному, а продолжительйостьпереходного процесса значительно 5снизитьф. При этом также обеспечиваетСоставитель С.Черньппева Л.Гратилло .Техред Т.фанта Корректор М. Лемч3035 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная Т Госуд по дел сква, ЖПодписное омитета СССР ий и открытий я наб., д, 4/5