Устройство для регулирования и стабилизации напряжения

Устройство для регулирования и стабилизации напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социапистичоск их республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii951627 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 26. 11. 79 (2l ) 2843077/24-07 с присоединением заявки М (5 t ) M. Кл.

H 02 P 13/14

/И 05 F 1/22

3Ъеударстеенлый квинтет ссср до делам наабретеннй и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15. 08 82; Бюллетень ¹ 30 (53) УДК 621.314. .722(088.8) Дата опубликования описания 15. 08. 82 (72) Автор изобретения

С. К. Земан

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматйзйрованных систем управления и радиоэлектроники (7)) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электро-

I, технике, в частности к регуляторам и стабилизаторам напряжения, и может найти применение при регулировании и стабилизации напряжения в широком

5 диапазоне изменения входного напряжения с сохранением высоких энергетических показателей, а также в .тех случаях, когда требуется высокое быстродействие регулирования и мини- 1о мальные масса и габариты регуляторов.

Известны регуляторы, содержащие звено повышенной частоты, как переменного, так и постоянного напряжения (1-3) .

Отличительной чертой перечислен" ных решений является большой диапазон регулирования выходного напряжения, причем чем больше диапазон 20 регулирования, тем значителЪней возрастает содержание искажающих гармоник, что в сочетании с большой амплитудой пульсаций выходного напряже2 ния приводит к существенному ухудшению энергетических показателей, увеличению массы и,габаритов выходных фильтров и соответственному снижению быстродействия регулирования выходного напряжения.

Известно также устройство, которое свободно от указанных недостат"

- 141

Однако структурная организация этого устройства не во .всех случаях применения обеспечивает приемлемый КПД.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является регулятор напряжения со звеном повышенной частоты, содержащий согласующий трансформатор, первичной обмоткой подключенный к выходу инвертора, управляющие входы ключа которого под. соединены к одному из выходов задаю щего генератора, и дополнительных ин- верторных ячеек, управляющие входы которых подключены к выходам соответ.. з 9516 ствующих фазосдвигающих узлов, причем одни входы последних подсоединены к другим выходам задающего генератора, а другие через пороговые элементы - к управляющему входу устройства. Вторичные обмотки и трансформаторов дополнительных инверторных ячеек соединены последовательно с вторичной обмоткой согласующего трансформатора и через коммутатор lo вторичной цепи подключены к нагрузке (5).

Основным недостатком регуляторов подобного типа является то, что при большом диапазоне изменения входно,го напряжения особенно при стабили зации заданного значения выходного напряжения) установленная мощность согласующего трансформатора значительно превосходит номинальную, что

26 в конечном счете приводит к возрастанию массы и габаритов и снижению

КПД устройства в целом.

Цель изобретения — повышение энергетических показателей и снижение установленной мощности элементов устройства.

Цель достигается тем, что в устройстве для регулирования и стабилизации напряжения, содержащем согласузо ющий трансформатор, первичной1обмоткой связанный с выходом основного инвертора, управляющие входы ключа которого подсоединены к выходу задающего генератора, и дополнительных инверторных ячеек, управляющие входы которых подключены к выходам сост" ветствующих фазосдвигающих узлов, причем одны входы последних подсоединены к выходу задающего генератора, лв а другие пороговые элементы подключены к другим его выходам и к управляющему входу устройства, вторичные обмотки и трансформаторов дополнительных инверторных ячеек соединены последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора.

Кроме того, при необходимости восп роизведения формы питающего напряжения (постоянного и переменного) вто" ричная обмотка согласующего трансформатора подключена к выходным выводам через коммутатор на ключевых элементах, переключаемых синхронно с ключами .основного инвертора..

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства для регулирования стабилизации напря27 4 жения с промежуточным высокочастотным преобразованием.

Устройство содержит согласующий трансформатор 1, инвертор на ключевых элементах 2 и 3, управляющие входы которых подключены к выходу задающего генератора 4,, и дополнительных инверторных ячеек, выполнен-, ных на ключевых элементах 5-12 и трансформаторах 13 и 14, вторичные обмотки которых соединены последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора 1, причем его вторичная обмотка через коммутатор на ключевых элементах 15 и 16 подсоединена к нагрузке 17. Управляющие входы ключевых элементов 5-12 подклю-, чены к выходам - фазосдвигающих узлов

18-21, одни из входов которых подсоединены к выходу задающего генератора 4, а другие через пороговые элементы 22 и 23 - к управляющему входу устройства.

Регулятор напряжения работает. следующим образом.

При минимальном входном питающем напряжении и отсутствии напряжения управления Uy ключевые элементы 2 и 3, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 1О, 11 и 12 всех инверторов синфазно замыкаются, ЭДС вторичных обмоток 13 и 14 и дополнительных трансформаторов при этом суммируется с питающим напряжением и прикладывается к первичной обмотке согласующего трансформатора 1. При возрастании входного питающего. напряжения и подаче йапряжения управления U>, .превышающего по величине задаваемый пороговыми элементами 22 и

23 уровень, происходит сдвиг выход". ных импульсов фазосдвигающих блоков !

8-21 и, соответственно, поочередный вывод из питающей цепи первичной обмотки согласующего трансформатора 1

ЭДС вторичных обмоток дополнительных трансформаторов с последующим их реверсированием. При максимальном входном питающем напряжении ключевые элементы 5- 12 всех и дополнительных инверторных ячеек замыкаются в противо. такте с ключевыми элементами 2 и 3 основного инвертора и ЭДС вторичных обмоток 12 и 14 дополнительных трансформаторов вычитается из питающего напряжения, прикладываемого к первичной обмотке согласующего трансформатора 1.

При питании от источника постоянного напряжения и формирования пос951 тоянного напряжения на выходе устройства вторичную обмотку согласующего трансформатора подключают к наг рузке через неуправляемый выпрямитель, а ключевые элементы инверторов выполняют на ключах постоянного тока.

При питании от источника переменного напряжения и формировании переменного напряжения на нагрузке ключевые элементы инверторов и коммутатора вторичio ной цепи выполняют на ключах переменного тока.

Таким образом, предлагаемое устройство для регулирования и стабилизации напряжения при меньшей массе 15 и габаритах имеет более высокие энергетические показатели. Так, напри-. мер, в выполненном таким образом стабилизаторе напряжения при колебании напряжения питающей сети +20 уста- 20 новленная мощность трансформаторного оборудования на 303 меньше, чем s известном устройстве при одновременном повышении КПД на 2/o и одинаковой установленной мощности ключевых элемен- 25 тов.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования и зо стабилизации напряжения, содержащее согласующий трансформатор, первичной обмоткой связанный с выходом основного инвертора, управляющие входы ключа которого подсоединены к вы ходу задающего генератора, и дополнительных инверторных ячеек, управляющие входы которых подключены к выхо627 6 дам соответствующих фазосдвигающих узлов, причем одни входы последних подсоединены к выходу задающего генератора, а другие через пороговые элементы подключены к другим его выходам и к управляющему входу устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей и снижения установленной мощности элементов, вторичные обмотки и трансформаторов дополнительных инверторных ячеек соединены последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью воспроизведения формы питающего напряжения, вторичная обмотка согласующего трансформатора подключена к выходным выводам через коммутатор на ключевых элементах, переключаемых синхронно ключами основного инвертора. !

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ромаш Э. M. Транзисторные преобразователи в устройствах питания

f радиоэлектронной аппаратуры. М., "Энергия", 1975.

2. Патент США Й 3517300, кл. 321-60, 1969

3. Патент США N 3840796, кл. 321-2, 1972.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 2735094/07, 11.03.79.

5. Авторское свидетельство ССС по заявке N 2480779/07, 26.04 77

951627

Составитель Г. Иыцык

Техред Т.Иаточка Корректор M. Шароши:

Редактор М. Келемеш филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5968/71 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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