Устройство для стабилизации выходного напряжения или тока преобразователя переменного напряжения в постоянное

Устройство для стабилизации выходного напряжения или тока преобразователя переменного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (,739501

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцкалмстмческнх

Республик

I з. 1 ь,ф (61 } Дополнительное к акт. свил-ву— ! (22) Заявлено 17.04.75 (21) 2121060 24 07 (51)М. Кл. с присоединением заявки,%

G 05 F 1/56

Гесудерстееииый комитет

СССР иа делам изооретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 05,06.80, Бюллетень Рй 21

Дата опубликования описания 05.06.8Q (53 ) У К 621.316. .722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г..Т. Степанов, А. В. Исаев и И. Г. Лилов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ ИЛИ ТОКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение предназначено для стабилизации выходных напряжений или токов тиристорных 1 преобразователей переменного напряжения (тока) в постоянное напряжение (ток) и может быть использовано при разработке источников питания, в частности для разработки прецизионных источников питания, предназначенных для широкого применения в гироскопии g специализированных ЦВМ.

Известны устройства стабилизации выходных напряжений тиристорных преобразователей 11) .

t0

Наиболее близким go технической сущности является устройство для стабилизации выходного напряжения,или тока преобразователя переменного напряжения в постоянное, содержащее

15 соединенный входом с выводами для подключения к питакяцей,. сети регулируемый выпрямительный мост, выход которого через оглаживающий фильтр соединен с выводами для подключения нагрузки, к которым подключен вход

20 измерительно-усилительного узла, и формирователь управляющих импульсов, восход которого соединен с управляющей цепью регулируемого вьптрямительного моста (2) .

В этом устройстве сравнение части постоянной составляющей выходного сигнала с опорным сигналом производится в базово-эмиттерной дети транзистора. В результате такого сравнения меняется проводимость коллекторно-эмиттерной цепи транзистора, шунтирующего цепь заряда конденсатора, и изменяется момент времени переключения динистора. Вследствие этого за счет энергии заряда конденсатора, стоящего в цепи динистора, формируются сигналы обратной связи для соответствующей временной коммутации тиристоров.

Однако отмечается низкое быстродействие, вызванное самим принципом осуществления в нем операций сравнения и формирования сигналов в цепях постоянного тока. Это приводит к появлению относительно больших, по сравнению с периодом сетевого напряжения, постоянных времени в цепях сравнения и формирования сигналов управления, что ухудшает качественные показатели этого устройства и ограничивает его применение вследствие потери управляемости при повышенных частотах сетевого питания.

739501

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности процесса стабилиза- ции выходных напряжений (токов) и расширение области применения тиристорных стабили. заторов на более высокие частоты сетевого напряжения.

Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержащем соединенный входом с выводами для подключения к питающей сети регулируемый выпрямительный мост, выход которого через 10 сглаживающий фильтр соединен с выводами для подключения нагрузки, к которым подключен вход измерительно-усилительного узла, и формирователь управляющих импульсов, выход которого соединен с управляющей цепью регули- 15 руемого выпрямительного моста, формирователь управляющих импульсов выполнен на базе безынерционного. ключевого усилителя мощности, „ силовой вход которого подключен к общему положительному выходу регулируемого выпрями-20 тельного моста, а управляющий вход — к выходу измерительно-усилительного узла.

Йа фиг. 1 изображена схема устройства; на фнг. 2 — эпюры напряжений в отдельных точках схемы. 2S

Стабилизатор содержит регулируемый выпрямительный мост с выводами для подключения питающей сети на тнристорах 1 и 2 и диодах

3 и 4, индуктивно-емкостной сглаживающий фильтр на дросселе 5, конденсаторе 6 и демп- Зо фирующем диоде 7. Иэмерительно-усилительный узел состоит из подстроечного делителя на резисторах 8-10; релейно-усилительного элемента 11 на базе интегральной схемы 1УТ401Б и диодов 12, 13; опорного элемента на базе ° 3s стабилнтронов 14, 15 и резисторов 16, 17; согласующего элемента, реализованного по схеме эмитгерного повторителя на транзисторе 18 и резисторах 19 и 20; промежуточного усили- тельного элемента по схеме коллекторного усилителя с фиксированным ограничителем на транзисторе 21, стабилитроне 22 и резисторах

23-25.

Кроме того, стабилизатор включает безынерционный ключевой усилитель мощности на транзисторах 26 и 27, резисторах 28-31 и дио- дах 32 ограничивающий резистор 35.

Основной и дополнительный (второй) входы релейно-усилительного элемента — интегральной схемы 1УТ401Б подключены соответственно к .части подстроечного делителя и общей точке стабилитрона 14 н резистора 16 опорного элемента.

Выход релейно-усилительного элемента— интегральной схемы 1УТ401Б подключен к ба- 5з эе транзистора 18 согласующего элемента, Выход согласующего элемента подключен к базе транзистора 21 промежуточного усилителя.

Силовой вход безынерционного ключевого усилителя мощности подключен к общему положительному выходу регулируемого выпрямительного моста, а управляющий вход через резистор 25 — к выходу измернтельно-усилительного узла.

Выход безынерционного ключевого усилителя мощности через резисторы 30 и 31 и диоды 33 и 34 подключен к управляющим электродам тиристоров 2 н 1.

Динамические процессы, происходящие во временной области при функционировании предлагаемого устройства, представлены на зпюрах напряжений, изображенных на фиг. 2, а, б, в, г, представляющих собой осциллограммы следующих напряжений.

Кривая 36 — осциллограмма напряжения на основном входе релейно-усилительного элемента на 1УГ401Б.

Прямая 37 — осциллограмма напряжения на втором, опорном, входе 1УТ401Б (на опорном элементе) .

Пунктирная кривая 38 — осциллограмма входного напряжения, условно наложенная на процесс на основном входе 1УГ401Б.

Ступенчатая эпюра 39 — осциллограмма напряжения на входе эмиттерного повторителя (на эмиттере транзистора 18).

Ступенчатая эпюра 40 — осциллограмма напряжения на выходе промежуточного усилителя (на коллекторе транзистора 21).

Кривая 41 — осциллограммы напряжений на выходе безынерционного ключевого усилителя мощности,на коллекторах транзисторов 26 и 27 и на выходе регулируемого выпрямительного моста соответственно.

Кривая 42 — осциллограмма выходного напряжения нерегулируемого выпрямительного моста. I

При колебании стабилизируемого напряжения (эпюра 36) относительно опорного напряжения (эпюра 37) на каждом из полуинтервалов Ю периода 2 Я сетевого напряжения в рассматриваемом замкнутом контуре управления тиристорным стабилизатором напряжения происходят следующие процессы.: .

В момент tt в точке "a" осциллограмма напряжения 36 (фиг. 2а) при понижении его величины пересекает осциллограмму напряжения

37. Это приводит к мгновенному срабатыванию релейно-усилительного элемента на 1УТ401Б, выходной сигнал которого приводит в насыщение транзистор 18 эмиттерного повторителя.

В результате этого напряжение на входе эмиттерного повторителя падает до нуля (см. ступенчатую эпюру осциллограммы 39 на фиг. 2б). Вследствие этого транзистор 21 промежуточного усилителя открывается, а напряжение

5 739501 6 на его коллекторе, на выходе промежуточного тока преобразователя переменного напряжения усилителя, резко возрастает (см. ступенчатую в постоянное обеспечивает повышение его быст. энюру 40 на фиг. 28). родействня, точности процесса стабилизации

Указанные процессы приводят к срабатыва- и значительно расширяет область применения нию в момент tq безынерционного ключевого за счет освоения разработок на более высоких усилителя мощности и открыванию соответ- частотах сетевого питающего напряжения. ствующего тиристора 1 (или 2) регулируемого выпрямительного моста.

В момент тз осциллограмма напряжения 36 4 о р M у л а и э о б р е т е н и я вторично на том же полуннтервале а, периода

2 )Г пересекает в точке "б" осциллограмму Устройство для стабилизации выходного напря37, но уже при повышении величины этого нз- жения или тока преобразователя переменного напряжения. пряжения в постоянное, содержащее соединенный

В результате все описанные выше процессы входом с выводамн для подключения к питаюпротекают в обратном порядке, но при этом ty щей сети регулируемый выпрямнтельный мост, тиристор 1 (нли 2) вследствие присущих ему выход которого через сглаживающий фильтр свойств остается открытым до конца полунери- соединен с выводами для подключения нагрузода. ки, к которым подклняен вход измерительноВо второй полупериод все описанные выше усилительного узы, и формирователь управляюпроцессы повторяются в изложенной носледова- >О щих импульсов, выход которого соединен с уптельности, но при этом открывается второй равляющей цепью регулируемога выпрямитель(или первый) тиристор регулируемого выпрями- ного моста, о т д и ч а ю щ е e c я тем, что; тельного мората. с целью новьнпания быстродействия, точности

При изменении входного напряжешш сети и расширения частотного дианаэона питавлцего вследствие уклонений пульсаций выходного сиг- gg напряжения, формйрователь управляющих имнала (кривая 36) стабилизатора относительно пульсов выполнен на базе безынерционного опорного сигнала (прямая 37) изменяется и мо- ключевого усилителя мощности, силовой вход мент времени начала и конца формирования . которого подключен к общему положительному сигналов (эпюра 39), (эпюра 40) и эпюра 41. выходу регулируемого выпрямительиого моста, В результате этого изменяется и длитель- gg а управляияций вход — к выходу измерительноность интервала открытого состояния тиристо- yeamrreaaего узла. ров 1 и 2 на каждом из полуинтервалов 0- 1Г Источники информации, н K -2Ж их функционирования, что приводщ пршагтыа во внимание при экспертизе к мгновенному (на том же полуинтервале) 1. Грейвер Е. С. Ключевые стабилизаторы восстановлению стабилизируемого напряжения напряжения постоянного тока. М., "Связь", по отнсипейию к уровню опорного сигнала (зпю- 1970, с. 127, рис. 6.15. . ра 37). 2. Иванчук Б. Н. и др. Тиристорные и магИспользование предлагаемого устройства . нитные стабилизаторы напряжений. М., "Энердяя стабилизации выходного напряжения илй гия", 1968, е, 84, рис.-45.

739501

Ъи

4 Iaix

Йаауи

Редактор О. Филиппова ТехредО.Андрейко Корректор M. щарощи

Заказ 3552/58 Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

1 (3035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

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