Регулятор напряжения с непрерывным регулированием

Союз Советскик Со 4 налистическик Республнк(22) Заявлено 030130 (21) 2861831/24-07с присоединением заявки Но(51)М. Кл. Н 02 Р 13/16 Госуларственный комитет СССР по аелам изобретений н открытийИзобретение относится к электротехнике.Известен регулятор напряжения с непрерывным регулированием, трансформатор обмотки которого через выпрямительный мост соединен последовательно с транзисторным регулятором непрерывного действия 1 ).Недостатками этого регулятора являются низкий КПД, увеличенные вес, габариты и динамическая нестабильность.Наиболее близким к предлагаемому является регулятор напряжения с непрерывным регулированием, содержащий вольтовычитающий трансформатор, первичные обмотки которого соединены последовательно с обмотками силового трансформатора, а вторичные сбмотки подключены к диагонали переменного тока выпрямительного моста, к диаго нали постоянного тока которого подклю. чен выход транзисторного регулятора.При этом, поскольку в контур регулирования выходного напряжения вхо- дит только индуктивность рассеяния одного регулировочного трансформатора, составляющая 5-10 от индуктивности силового трансформатора, то в этом устройстве существенно повышено быстродействие контура регулирования, ЗО т, е, уменьшена динамическая нестабильность, Особенно она мала при питании схемы (фи=, 5) от высокочастотного инвертора 2Недостатком известного регулятораявляется низкий КПД, вызванный тем,что весь диапазон изменения входногонапряжения (с учетом коэффициентатрансформации вольтовычитающего трансформатора) приложен к транзисторномурегулятору, работающему в линейномрежиме.Цель изобретения - повышение КПДустроиства,Поставленная цель достигается тем,что в регуляторе напряжения с непрерывным регулированием, содержащемсиловой трансформатор, аольтовычитающий трансформатор, первичные обмоткикоторого соединены последовательно собмотками силового трансформатора, авторичные обмотки подключены к диагонали переменного тока выпрямительного моста, к диагонали постоянного тока которого подключен выход транзисторного регулятора, обмотки силовоготрансформатора выполнены с М отпайками и дополнительно введены й вольтовычитающих трансформаторов, первичная обмотка каждого из которых подсо 858204единена к соответствующей отпайке силового трансформатора и к выходномувыводу регулятора, при этом вторичнаяобмотка включена н диагональ переменного тока одного из соответствующихМ дополнительно введенных выпрямительных мостов, последовательно с диодамикатодной группы каждого из которыхвключены управляемые ключи, при этомк каждому из управляемых электродовпоследних подключена цепь из последовательно соединенных диода, дополнительной обмотки силового трансформатора и резистора, причем в диагональ постоянного тока каждого из дополнительно введенных выпрямительныхмостов включен выход соответствующегодополнительного транзисторного регулятора, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом устройства переключения.На фиг. 1 показан пример выполнения предлагаемого регулятора; нафиг. 2-4 - диаграммы его работы; нафиг, 5 - вариант схемы в однофазномисполнении,Регулятор содержит трехфазный силовой трансформатор (или три однофазных) с первичными 1, вторичными 2 идополнительными 3 обмотками, выходнойвыпрямитель 4, трехфазный мостовойвыпрямитель 5, трехфазные мостовыезапираемые выпрямители б и 7 с ключами (тиристорами) в катодной группевентилей, выходы выпрямителей 5, б и7 шунтированы транзисторными регуляторами 8, 9 и 10, трехфазный основной З 5вольтовычитающий трансформатор (илитри однофазных) с первичными 11 и вторичными 12 обмотками, два дополнительных вольтовычитающих трансформатора сс обмотками 13, 14 и 15, 16. Перечисленные узлы составляют силоную 4 Очасть стабилизатора. Остальные узлысоставляют схему управления, Блок 17для управления выходом подключен кустройству 18 переключения. Диоды 19,резисторы 20-22 составляют цепи управления тиристорами выпрямителей 6и 7.Транзисторные регуляторы могутбыть выполнены на основе состанноготранзистора, причем входящие транзис Оторы могут быть одного или разных типов проводимости. Блок 17 обычно состоит из источника опорного напряжения, делителя напряжения, схемы сравнения и усилителя постоянного тока,Устройство 18 переключения в простейшем виде может состоять из диодов,резисторов и источника напряжения. НаФиг, 5 использован только один дополнительный контур регулирования (узлы13, 14, б, 9), а в качестве ключей 60использованы транзисторы.Предлагаемый стабилизатор работаетследующим образом,Трехфазное перемеиное напряжениечерез трансформатор с обмотками 1, 2 б 5 и выпрямитель 4 подается на выход. Регулирование этого напряжения осуществляется узлами 5-16. Напряжение между отпайками каждой из обмоток 2 составляет 5-10 Ъ от напряжения на всей обмотке, На фиг. 2, 3 и 4 большая синусоида соответствует линейному напряжению между концами обмоток 2, средняя - на первых отпайках, меньшая - на вторых отпайках. Для упрощения на фиг. 2-4 показана только одна фаза.При максимальном напряжении пропускают силовой ток и осуществляют регулирование обмотки 15 и 16, выпрямитель 7 и регулятор 10. При этом на обмотках 15 остается вершина синусоиды, заштрихованная на фиг. 2. При увеличении по какой-либо причине выходного напряжения увеличинается выходной ток блока 17, в связи с чем уменьшается ток базы регулятора 10, напряжение на нем увеличивается, что приводит к увеличению напряжения на обмотках 16 и 15 и к уменьшению выходного напряжения до исходного значения. Через управляющие электроды тиристоров выпрямителей б и 7 протекает ток управления по цепям 3, 19, 21, 22 и 20 через каждый н течение своей трети периода, в связи с чем тиристоры в это время могут начать проводить ток.Напряжения на выходах выпрямителей б и 5 определяются вершинами двух других синусоид (фиг. 2), срезанными до уровня О . С учетом коэффициента трансформации обмоток 11, 12 и 13, 14 это напрякение величиной 40-60 В приложено к регуляторам 8 и 9, которые при этом закрыты запирающим (на схеме положительным) смещением на базах, образованным падениями напряжений на диодах переключателя 18.При монотонном уменьшении входного напряжения вь,чале приближается к насыщению регулятор 10. Потом амплитуда малой синусоиды опускается ниже уровня Онк, выходное напрякение стабилизатора уменьшается в пределах заданной нестабильности, уменьшается ток на выходе блока 17, переключатель 18 через средний резистор начинает пропускать ток базы регулятора 9,который открывается и обеспечивает регулирование в этом диапазоне входного напряжения (фиг. 3) . Регулятор 10 продолжает останаться открытым, однако тока не пропускает, т.-,к как заперт выпрямитель 7. Для пояснения этого точками на фиг. 1 обозначены электрические начала обмоток, относящихся к одной фазе, В период времени среза вершины синусоиды регулятором 9 (Фиг. 3) на электрических началах обмоток 2, 13 и 14 относительно концов имеется полбжительный потенциал, на началах обмоток 11 и 12 он еще более положителен, а на началах обмоток 15 и 16 он отрицателен,в связи с чем нарушено совпадение вовремени открытого состояния тиристора и положительного напряжения на егоаноде. При дальнейшем уменьшениивходного напряжения (Фиг. 4) токблока 17 еще более уменьшается, открывается регулятор 8, выпрямитель 6запирается иэ-за опрокидывания фазынапряжения на обмотках 14.Изменением величины сопротивленийможно несколько подстраивать время 1 Опроводящего состояния тиристора от1/3 периода при близких нулю сопротивлениях резисторов 21 и 22 до 1/2периода при равном нулю сопротивлениирезистора 20, Если выбранный тип тиристора допускает обратное напряжениена нем при протекании тока управления,то диоды последовательно с тиристорами могут не устанавливаться.Ширина полосы пропускания частотблока 17 может быть сделана уже установкой конденсаторов и, если при этомеще на ныходе стабилизатора установлена большая емкость, то в каждом диапазоне входного напряжения работаеттолько один регулятор. Если хе блок17 быстродействующий, то при максимальном входном напряжении работают всетри регулятора н течение каждой части периода питающего напряжения.В предлагаемом устройстве потери ЗОмощности на регулирование уменьшеныпо сравнению с известным в несколькораз, поскольку лишь часть диапазонаизменения входного напряжения (сучетом коэффициента трансФормации) 35приложена к очередному регуля ору.Потери мощности н диодах и тиристорахвыпрямителей 5-7 малы, так как черезних проходит ток примерно в 50 разменьше, чем на выходе стабилизатора. 4 ОПотери мощности в пропускающем токрегулировочном трансформаторе не более 1-1,5 от выходной мощности стабилизатора. Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с известным значительно повышен КПД, величина которого приближается к КПДнерегулируемого выпрямителя,Радиатор регуляторов, занимающийв известном устройстве около полонины всего объема, здесь уменьшен в несколько раэ, что приводит к уменьшению веса и габаритов всего стабилизатора.Формула изобретенияРегулятор напряжения с непрерывным регулированием, содержащий силовой трансформатор, вольтонычитающий трансФорматор, первичные обмотки которого соединены последовательно с обмотками силового трансформатора, а вторичные обмотки подключены к диагонали переменного тока ныпрямительного моста, к диагонали постоянного тока которого подключен выход транзисторного регулятора, .о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, обмотки силового трансформатора выполнены с М отпайками и допол.кительно введены М вольтовычитающих трансформаторов, первичная обмотка каждого иэ которых подсоединена к соответствующей отпайке силового трансформатора и к выходному выводу регулятора, при этом сго вторичная обмотка включена н диагональ переменного тока одного из соответствующих й доПолнительно введенных ныпрямительных мостов, последовательно с диодами катодной группы каждого из которых включены управляемые ключи, к каждому из управляемых электродов последних подключена дополнительно введенная цепь из последовательно соединенных диода, дополнительной обмотки силового трансформатора и резистора, причем в диагональ постоянного тока каждого иэ дополнительно введенных выпрями- тельных мостов включен выход соответствующего дополнительно транзисторного регулятора, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом дополнительно введенного устройства переключения.Источники информации,Принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР9 645145, кл. С 05 Р 1/56, 1976.2. Авторское свидетельство СССРР 383022, кл. С 05 Г 1/30, 1970, 858204858204 Составитель И. Головинова Техред Н.Ковалева Коррек Ше кма Редактор Н. Егор Подписноекомитета СССРи открытийская наб., д, 4 Тираж 730 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рауш