Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока (его варианты)

Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий силовой трехфазный трансформатор, первичная трехфазная обмотка которого первыми выводами подключена к входным выводам, а вторыми выводакш через ;первый трехфазный выпрямитель - к силовым выводам ключевого регулирующего элемента, управляияцим входом соединен ноге с первым выходом блока управления , а вторичная трехфазная обмотка подключена к входу второго трехфазного выпрямителя, выходом соединенного через фильтр с выходными выводами, к которым подключен вход измерительно-усилительного блока,выходом соединенного с входом блока управления, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходной мощности, регулирующий элемент выполнен на тиристоре, зашунтированном блоком принудительной конденсаторной коммутации , управляющий вход которого подключен к введенному второму выходу блока управления, соединенного Л введенным третьим выходом с управляющим входом введенного транзисторного ключа, подключенного силовыми выводами к выходу второго трехфазного выпрямителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цд) а 05 Г 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21 ) 3490690/24-07 (22) 17.09.82 (46) 30.03.84. Бюл.9 12 (72) В.В.Калиниченко (71) Объединенный институт ядерных исследований (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 408437, кл. Н 02 М 7/12, 1974.

2. Белопольский И.И. и др. Стабилизаторы низких и милливольтовых напряжений. М., "Энергия", 1974, с.149, рис.72. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ.ПОСТОЯННОГО ДОКА (ЕГО BAPHAHTH). (57) 1. Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий силовой трехфазный трансформатор, первичная трехфазная обмотка которого первыми выводами подключена к вход-. ным выводам, а вторыми выводами черЕз первый трехфазный выпрямитель - к си1 ловим выводам ключевого регулирующего элемента, управляющим входом соединен ного с первым выходом блока управления, а вторичная трехфазная обмотка подключена к входу второго трехфазного выпрямителя, выходом соединенного через фильтр с выходными выводами, к которым подключен вход измерительно-усилительного блока, выходом соединенного с входом блока управления, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходной мощности, регулирующий элемент выполнен на тиристоре, зашунтированном блоком принудительной конденсаторной коммутации, управляющий вход которого подключен к введенному второму выхо- ф ду блока управления, соединенного введенным третьим выходом с управляющим входом введенного транзисторного ключа, подключенного силовыми выводами к выходу второго трехфазного выпрямителя.

1083168

2. Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий силовой трехфазный трансформатор, первичная трехфазная обмотка которого первыми выводами подключена к входным выводам, а вторыми выводами через первый трехфазный выпрямитель к силовым выводам ключевого регулирующего элемента, управляющим входом соединенного с первым выходом, блока управления, а вторичная трехфазная обмотка подключена к входу второго трехфазного выпрямителя, выходом соединенного через фильтр с выходными выводами, к которым подключен вход измерительно-усилительного блока, выходом соединенного с

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам питания постоянного тока, и может быть использовано для создания сильноточных выпрямителей с низковольтным выходным напряжением.

Известен сильноточный низковольтный импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий си-: 10 ловой трансформатор, первичная обмотка которого связана с зажимами для, подключения сети через тиристорные ключи, управляющие входы которых подключены к выходам блока управ- 15 ления, вход которого подсоединен к выходу измерительно-усилительного блока, вход последнего подключен к выходным зажимам устройства, вторич- ная обмотка силового трансформатора подключена к входным выводам выпрямителя, выходные выводы которого через фильтр соединены с выходными эажимамю устройства (11 .

Недостатками указанного устройства Z5 являются плохие массогабаритные показатели, так как при глубоком регулировании выпрямленного напряжения его форма резко искажается и коэффициент пульсаций сильно возрастает, поскольку частота основной гармоники пульсации невысока, то для обеспечения низкого уровня пульсаций напряжения на нагрузке требуется громоздкий фильтр. Кроме того, для многофаэного устройства требуется относительно сложная схема управления тиристорными ключами с большим чис-. лом изолированных выходов. . Наиболее близким к предлагаемому является импульсный стабилизатор иа- 40 пряжения постоянного тока, содержащий силовой трехфазный трансформатор,первходом блока управления, о т л и ч а ю шийся тем, что, .с целью увеличения выходной мощности, регулирующий элемент выполнен на тиристоре, зашунтированном блоком принудительной конденсаторной коммутации, управляющий вход которого подключен . к введенному второму выходу блока управления, соединенного введенным третьим выходом с управляющим входом

-введенного транзисторного ключа, подключенного силовыми выводами к выходу введенного третьего трехфазного выпрямителя, к входу которого подключена введенная дополнительная трехфаэная обмотка укаэанного трансформатора. вичная трехфазная обмотка которого первыми выводами подключена к входным выводам импульсного стабилизатора, а вторыми выводами через первый трехфазный выпрямитель — к силовым выводам ключевого регулирующего элемента, управляющим входом соединенного с пер.вым выходом блока управления, а вторичные трехфазная обмотка подключена к входу второго трехфазного выпрямителя, выходом соединенного через фильтр с выходными выводами импульсного стабилизатора, к которым подключен вход иэмерительно-усилительного блока, выходом соединенного с входом блока управления f2/ .

Недостатком известного импульсного стабилизатора 2 является ограничение

его выходной мощности, поскольку регулирующиЛ элемент выполнен на транзисторе, мощность переключения которого больше 12 кВт.

Цель изобретения- увеличение выходной мощности импульсного стабилиза тора постоянного тока.

Для достижения поставленной цели в импульсном стабилизаторе напряжения постоянного тока, содержащем силовой трехфазный трансформатор, первичная трехфазная обмотка которого первыми выводами подключена к входным выводам импульсного стабилизатора, а вторыми выводами через первый трехфазный выпрямитель — к силовым выводам ключевого регулирующего элемента, управляющим входом соединенного с первым выходом блока управления, а вторичные трехфазная обмотка подключена к входу второго трехфазного выпрямителя, выходом соединенного через фильтр с выходными выводами импульсного стабилизатора, к которым подключен вход иэмерительно-усилительного

1083168,блока, выходом соединенного с входом блока управления, регулирующий элемент, выполнен на тиристоре, зашунтированном блоком принудительной конденсаторной коммутации, управляющий вход которого подключен к введенному второ-5 му выходу блока . †.Равления, соединенного введенным третий выходом с управляющим входом введенного транзисторного ключа, подключенного силовыми выводами к выходу второго трехфазно- 10 го выпрямителя.

Указанная цель достигается тем, что в импульсном стабилизаторе напряжения постоянного тока, содержащем силовой трехфазный трансформатор,первичная трехфазная обмотка которого первыми выводами подключена к входным выводам импульсного стабилизатора, а вторыми выводами через первый трехфазный выпрямитель — к силовым выво- 20 дам ключевого регулирующего элемента, управляющим входом соединенного с первым выходом блока управления, а вторичная трехфазная обмотка подключена к входу второго, трехфазного вы- 25 прямителя, выходом соединенного через фильтр с выходными выводами импульсного стабилизатора, к которым подключен вход измерительно-усилительного блока, выходом соединенного с входом З0 блока управления, регулирующий элемент выполнен на тиристоре, зашунтированном блоком принудительной кон- . денсаторной коммутации, управляющий вход которого подключен к введеннОму З5 второму выходу блока управления, соединенного введенным третьим выходом с управляющим входом введенного транзисторного ключа, подключенного силовыми выводами к выходу введенного третьего трехфазного выпрямителя,к входу которого подключена введенная дополнительная трехфаэная обМотка укаэанного трансформатора.

На фиг.1 и 2 представлены принцы- 45 пиальные электрические схемы, на фиг.3 — эпюры напряжений и токов. в некоторых цепях устройств.

Стабилизатор (фиг.1) содержит силовой трехфазный трансформатор 1, первый трехфазный мостовой выпрямитель 2, ключевой регулирующий элемент 3, второй трехфазный мостовой выпрямитель 4, фильтр 5, выходные выводы 6 устройства, измерительно-усилительный блок 7, блок 8 управления,.55 тиристор 9, узел 10 принудительной ,конденсаторной коммутации, транзис:торный ключ 11, первичную 12 и вто-, ричную 13 обмотки силового трансформатора 1. 60

Стабилизатор на фиг.2 кроме перечисленных выше элементов содержит дополнительную вторичную обмотку 14. силового трансформатора 1 и третий трехфазный мостовой выпрямитель 15. 65

На фиг.3 представлены н — напряжение на нагрузке; U>z — номинальное значение величины уставки напряжения;, 3 и П вЂ” импульсы напряжения соответственно на первом,:втором и третьем выходах блока 8 управления; напряжение на выводах постоянного тока первого трехфазного мостового выпрямителя 2; i — ток в силовой цепи транзисторного ключа 11.

В зависимости от структуры блока

8 управления в устройствах могут быть реализованы различные методы импульсного регулирования напряжения на нагрузке. Допустим, что структура блока 8 управления соответствует широтно-импульсному регулированию.

Стабилизатор работает следующим образом.

Пока тиристор 9 заперт, первичная обмотка 12 отключена, напряжение на вторичной обмотке 13 отсут ствует,а напряжение на выходных выводах б и ток в нагрузке поддерживается за счет энергии, накопленной в фильтре

5 в течение предыдущего открытого состоянии тиристора 9. При этом в конденсаторе узла принудительной конденсаторной коммутации 10 накоплена соответствующая энергия. В момент времени tl на управляющий электрод тиристора 9 с первого выхода блока 8 управления поступает управляющий импульс, тиристор 9 отпирается и первичная обмотка 12 подключается к сети.

Индуцируемое на вторичной обмотке 13 напряжение выпрямляется выпрямителем

4 и через фильтр 5 поступает к выходным выводам б. Напряжение на нагрузке . (т.е. на конденсаторе фильтра 5) возрастает до тех пор, пока постоянная составляющая его не превысит напряжение уставки Пя, после чего напряжение на выходе измерительно-усилительного блока 7 становится таким,что под его воздействием блок 8 управления вырабатывает управляющий импульс, который с его второго выхода поступает в момент времени tg на управляющий вход узла 10 принудительной конденсаторной коммутации. При поступлении этого импульса заряженный конденсатор узла 10 подключается "минусом" к аноду и "плюсом" к катоду,тиристора

9. Ток первичной обмотки протекает через этот конденсатор, конденсатор переааряжается этим током, в процессе переэаряда к тиристору 9 прикладывается обратное напряжение, обеспечивающее его эапирание, если время действия обратного напряжения больше времени восстановления его запирающих свойств.

В блоке 8 управления вырабатыва-, ется еще один импульс, задержанный относительно момента tg . Время. задержки и длительность импульса подбираются экспериментально. Этот импульс с

1083168 третьего выхода блока 8 управления поступает на управляющий вход транзисторного ключа 11, который на вре.мя.действия импульса закорачивает выход выпрямителя 4, что равносильно. закорачиванию вторичной обмотки

13 силового трехфазного трансформатора 1 (во втором варианте транзисторный ключ при подаче на его вход укаэанного импульса эакорачивает выход выпрямителя 15, что равносильно 10 эакорачиванию дополнительной вторичной обмотки 14). При закорачивании вторичной обмотки 13 (или 14) трансформатора ток в цепи его первичной обмотки 12 резко возрастает, конден- 15 сатор узла 10 коммутации быстро переэаряжается и после окончания заряда (момент времени ty ) первичная обмотка 12 полностью обесточена, т.е. начинается интервал запертого состояния тиристора 9, с.которого начинают рассмотрение работы устройства. В момент времени t> на управляющий элентрод тиристора 9 поступает управляющий импульс, и процесс повторяется.

Как уже отмечалось выше, перезаряд конденсатора узла 10 коммутации осуществляется током первичной обмотки.

При высокоомной нагрузке стабилизатора (при малом токе в нагрузке) ток перяичной обмотки мал (он равен i +

*М где 1з - ток намагничивания трансформатора, « ц - приведенный к первичной обмотке ток нагрузки), перезаряд конденсатора идет медленно и может даже не закончиться к началу очеред- 35 ного интервала открытого состояния тиристора 9 (пунктирные кривые на эпюре Ug = i (t )(фиг.3).

В результате уменьшается глубина регулирования напряжения, а также возможны сбои, так как энергия, накопленная в конденсаторе при вялом перезаряде, может оказаться недостаточной для запирания тирнстора.

Введение транзисторного ключа 11 позволяет форсировать перезаряд конденсатора узла 10©коммутации (при за- вааканин ключа 11 ток переэаряда равен i> + i + 1,, где i „приведенный к первйчной обмотке трансформатора ток ключа 11) и при соответствующем выборе величины 1„ практически исключить влияние изменения тока нагрузки на этот процесс.

Таким образом, введение транзисторного ключе 11 .обеспечивает надежную работу стабилизатора при измене-. нии тока нагрузки. Заметим, что при увеличении тока нагрузки соответственно уменьшается требуемая величина тока через транзисторный ключ 11.

В низковольтном сильнотачном стабилизаторе (фиг.1) транзисторы в ключе 11 не могут быть использованы эффективно, так как работают нри малом напряжении в закрытом состоянии и при большом токе в открытом. В результате растут масса н габариты ключа

11, что ухудшает массогабаритные показатели устройства в целом. Введение дополнительной вторичной обмотки 14 и третьего выпрямителя 15 (фиг.2) позволяет эффективно использовать возможности клЮЧевого режима работы транзисторов, улучщить массогабарнтные показатели устройства.

Таким образом, использование изобретения позволяет увеличить выходную мощность импульсного стабилизатора постоянного тока при сохранении хороших динамических показателей в широ ком диапазоне изменения нагрузки.

1083168

tg

Рис.8

Составитель В.Цишевский

Редактор С.Квятковская Техред А.Кикемезей Корректор И.Муска

Заказ 1753/42 Тираж 842 ° ПоДписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4