Стабилизатор переменного напряжения

Союз СоввтскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАКИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двтовскомь сеидеи:.льстец пи 900270(5)М. Кл. С 05 Г Уй(1 Ьеуааретеаювй квинтет СССР ло делам вэобретений и отрцтнйОпубликовано 23,01.82, Бюллетень И 3 Дата опубликования описания 23.01,82Институт электродинамики АН Украинской ССР(5 Й) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам регули. рования электрических величин (напряжения) и мс ет быть использовано в электротехнических устройствах и цепях электропитания, предъявляющих повышенные требования к весогабаритным характеристикам аппаратуры и к форме стабилизированного напряжения, например в источниках питания систем автоматики.ОИзвестен стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулятор, состоящий из И трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены пос 15 ледовательно между собой и с нагрузкой, и И ключей, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления 11.Наиболее близким по техническойЮ сущности к предлагаемому является стабилизатор, содержащий выпрямитель, входом через трансформатор соединенный с входными клеммами, а выходом 2включенный в цепь питания транзистор"ного инвертора, управляющие цепи которого соединены с выходом широтноимпульсного модулятора 2,Недостатком известного стабилизатора является то, что он не обеспечивает требуемой формы стабилизированного напряжения во всем диапазоневходных напряжений. Такой стабилизатор обеспечивает кривую выходногонапряжения синусоидальной формы приминимальном, номинальном и максимальном значениях входного напряжения,отличающуюся от синусоиды при промежуточных значениях входного напряже 1ния. Общим недостатком известных стабилизаторов являются их значительные весогабаритные характеристики, что обусловлено наличием в схемах стабилизаторов нескольких силовых трансформаторов, работающих на частоте стабилизируемого напряжения, 900270Цель изобретения - улучшение формы выходного напряжения, уменьшение коэффициента нелинейных искаений, веса и габаритов стабилизатора,Поставленная цель достигается тем что в стабилизатор переменного напряжения введены узел запуска, генератор эталонного синхронизированного с входным напряжением, узел сравнения, низкочастотный и высокочастотный ЕС-фильтры и рекуперационные тиристоры, причем клеммы питания транзисторного инвертора соединены через низкочастотный ЕС-Фильтр с вы- ходом выпрямителя, встречно-парал,лельно диодам которого включены рекуперационные тиристоры, управляющие электроды которых подключены к выходам устройства запуска, входы которого подключены к входным клеммам, куда также подключен вход генератора эталонного синхронизированного с входным напряжением, выход которого подключен к одному из входов узла сравнения, другой вход которого соединен с выходной клеммой, а выход подключен ко входу широтно-импульсного модулятора, при этом выход транзисторного инвертора через высокочастотный ЕС-фильтр подключен к выходным клеммам. 1(роме того, генераторэталонного синхронизированного свходным напряжением выполнен на пос" ледовательно соединенных фильтре нижних частот, управляемом аттенюаторе,дополнительном выпрямителе и интеграторе, выход которого подключен кодному из входов дополнительного узла сравнения, другой вход которогосоединен с клеммой для подключенияисточника опорного напряжения, а выход подключен к управляемому антенюатору.На Фиг. 1 представлена Функциональная схема стабилизатора переменного напряжения;.на Фиг. 2 - эпюрынапряжений, поясняющие работу стабилизатора; на Фиг, 3 - вариант генератора эталонного синхронизированного с выходным напряжением,Стабилизатор переменного напряжения содержит выпрямитель 1, к диодам2 и 3 которого встречно-параллельноподключены рекуперационные тиристоры4 и 5, Управляющие электроды тиристоров подключены к выходам узла запуска 6, вход которого соединен совходами клеммами, с которыми такжесоединен и генератор 7 эталонного 5 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 синхронизированного с входным напряжением, Выход генератора 7 подключен к одному из входов узла сравнения8, Другой вход узла сравнения связанс выходной клеммой стабилизатора, авход - со входом широтно-импульсного модулятора 9, Выходы узла 9 подключены к управляющим цепям транзисторного инвертора 10, который по цепи питания через низкочастотный ЕСфильтр 11, 12 связан с выпрямителема выход инвертора через высокочастотный 1.С-фильтр 13, 14 подключен к нагрузке.Генератор 7 эталонного синхронизованного с входным напряжением выполнен на последовательно вкпюченных, фильтре низких частот 15, управляемом аттенюаторе 16, выпрямителе 17 и интеграторе 18, к выходу которого подключен узел сравнения 19,связанный с источником опорного напряжения (не показан) и с управляемыматтенюатором 16,Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.Если входное напряжение Ц фиг, 2 а)меньше требуемого выходного напряжения, то схема стабилизатора рагботает в режиме вольтодобавки, выпрямленное отфильтрованное напряжениена конденсаторе 11 имеет вид, пред"ставленный на фиг. 2 б. Диоды 2 и 3выпрямителя 1 поочередно (каждый всвой полупериод) проводят ток(фиг;2 в)и подзарянают конденсатор 11, напряжение с которого поступает на входтранзисторного инвертора 10. На выходе инвертора 10 создается переменное высокочастотное напряжение, скважность которого отражает величинуотклонения выходного напряжения стабилизатора от эталонного. Управление транзисторным инвертором 10 осуществляет устройство широтно-импульсной модуляции 9, на которое с узласравнения поступает сигнал рассогласования выходных напряжений стабилизатора и генератора 7 эталонногосинхронизированного с входным напряжением. Выходное напряжение инвертора 10 поступает на высокочастотный ЕС-Фильтр. Напряжение на выходе высокочастотного 1.С-Фильтра 13, 14 (фиг. 2 г) в каждый момент времени представляет собой разность мгновенных значений входного и выходного напряжения стабилизатора. Зто напряжение добавляется к входному напрялитуде выходного сигнала аттенюатора,поступает на узел сравнения 19, кудапоступает и опорное напряжение.Сигнал, соответствующий разности этихнапряжений, поступает на управляемыйаттенюатор 16, что позволяет стабилизировать выходное напряжение генератора и обеспечить его синхронизацию с сетью.1Таким образом, применение предлагаемого стабилизатора позволяет,.уменьшить коэффициент нелинейных искажений, улучшить форму выходногонапряжения, а также уменьшить вес игабариты устройства в целом,Формула изобретения 1, Стабилизатор переменного напряжения, содержащий выпрямитель,входом через трансформатор соединенныйс входными клеммами, а выходом включенный в цепь питания транзисторно-,го инвертора, управляющие цепи которого соединены с выходом широтно-импульсного модулятора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения, умень"шения коэффициента нелинейньх искажений, веса и габаритов, " него введены узел запуска, генератор эталонного синхронизированного с входнымнапряжением, узел сравнения, низко"частотный и высокочастотный ЬС-фильтры и рекуперационные тиристоры,причем клеммы питания транзисторногоинвертора соединены через низкочастотный ЬС-Фильтр с выходом выпрямителя, встречно-параллельно диодамкоторого включены рекуперационныетиристоры, управляющие электроды которых подключены к вьходам устройствазапуска, входы которого подключенык входным клеммам, куда также под"ключен вход генератора эталонногосинхронизированного с входным напряжением, выход которого подключенк одному из входов узла сравнения,другой вход которого соединен с выходной клеммой, а выход подключенко входу широтно-импульсного модулятора, при этом выход транзисторногоинвертора через высокочастотныйЬС-фильтр:подключен к выходным клеммам,2. Стабилизатор по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что генераторэталонного синхронизированного с 5 900270 4 жению и выходное напряжение представляет собой синусоидальное напряжение(Фиг, 2 е) превышает выходное, тосхема стабилизатора работает о режиме вольтовычитания. При этом происходит подзаряд конденсатора 11 с выхода стабилизатора через инвертор.Величина этого напряжения может превысить амплитуду напряжения вторичной обмотки трансформатора (фиг.2 ж).Для того, чтобы не происходило постоянного накопления энергии на конденсаторе, параллельно диодам 2 и3 и встречно к ним включены рекуперационные транзисторы 4 и 5 , Запускающие импульсы на их управляющиеэлектроды поступают с узла запускаб в моменты времени, предшествующиесередине каждого полупериода. Когдадолжен работать диод 2 импульс запуска поступает на тиристор 4 , а вполупериод, когда должен работатьдиод 3 - на тиристор 5 . Если при 25этом напряжение на конденсаторе 11превышает амплитудное значение напряжения вторичной обмотки, то соответствующий диод оказывается запертым, тиристор отпирается и энергия ЗОрекуперирует в сеть через трансформатор. Напряжение, выделяющееся наконденсаторе 14 высокочастотногоЬС-ф.льтра 13 и 14 (фиг. 2 и) вычитается из напряжения сети и выходное35напряжение стабилизатора имеет синусоидальную форму (фиг. 2 к).Частота выходного напряжения инвертора выбирается значительно больше частоты входного напряжения стабилизатора, что позволяет осуществить практически мгновенную компенсацию отклонения напряжения сети отэталонного.Работа генератора эталонного синх 45ронизированного напряжения по предлагаемому варианту выполнения проис"ходит следующим образом.Входное напряжение поступает нафильтр 15, где происходит выделениеч50первои гармонии входного напряжения,Сигнал с выхода фильтра 15 поступает на управляемый аттенюатор 16, гдепроисходит изменение коэффициентапередачи напряжения первой гармоники.Выходнои сигнал аттенюатора 16 выпч55рямляют и интегрируют, в результатечего с выхода интегратора 18 постоянное напряжение, пропорциональное амп входным напряжением выполнен напоследовательно соединенных фильтренижних частот, управляемом, аттенюаторе, дополнительном выпрямителе и интеграторе, выход которогоподключен к одному из входов дополнительного узла сравнения, другойвход которого соединен с клеммойдля подключения истоцника опорного 900270 8напряжения, а выход подключен куправляемому аттенюатору.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Г" 19861, кл. С 05 Р 1/11, 1972.2. Авторское свидетельство СССР Ж 301696, кл. С 05 Е 1/10, 1969,