Устройство стабилизации переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дли стабилизации и регулирования переменного напряжения в цепях питания радиоэлектронных устройств. Цель изобретения - снижение уровня гармонических составлягацих основной частоты выходного напряжения и стабилизация действзпощего значения выходного напряжения. При увеличении входного напряжения увеличивается дейст вуклцее значение тока в каждом плече измерительного моста узла 8 измерения , сопротивление лампочек накаливания 12, 13 возрастает. Сигнал рассогласования с вторичной обмотки трансформатора 14 и активного фильтра 15 первой гармоники основной частоты подается на парафазный усилитель 26, который формирует два сдвинутых на 180 переменных напряжения основной частоты. Величина этих напряжений определяет величину токов баз и коллекторов транзисторов 5,6 двухтактного усилителя мощности. Таким образом, на вторичной обмотке 2 вольтодобавочного трансформатора 1 возникает переменное синусоидальное напряжение, величина которого определяется величиной напряжения рассогласования с узла 8 измерения, а фаза - знаком отклонения заданного выходного напряжения от входного. При уменьшении входного напряжения фаза напряжения рассогласования на илходе узла 8 измерения изменяется на 180°, изменяется и фаза напряжения вторичной обмотки 2 трансформатора 1-также на 180. 1 з.п.лы, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1394205 А1 (58 4 G 05 F 1/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 40811 87/24-07 (22) 02.07.86 (46) 07 ° 05.88. Бюл. У 17 (72) В.Г. Махонин, М.А. Лебедев, А.К. Соболь и Н .С. Глущенко (53) 621.3)6.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 396674, кл. G 05 F 1/30, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1065832, кл. G 05 F 1/20, 1982. (54) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации и регулирования переменного напряжения в цепях питания радиоэлектронных устройств. Цель изобретения — снижение уровня гармонических составляющих основной частоты выходного напряжения и стабилизация действующего значения выходного напряжения. При увеличении входного напряжения увеличивается действующее значение тока в каждом плече измерительного моста узла 8 измерения, сопротивление лампочек накалит вания 12, 13 возрастает. Сигнал рассогласования с вторичной обмотки трансформатора 14 и активного фильтра 15 первой гармоники основной частоты подается на парафазный усилитель 26, который формирует два сдвинутых на 180 переменных напряжения основной частоты. Величина этих напряжений определяет величину токов баз и коллекторов транзисторов 5 ° 6 двухтактного усилителя мощности. Таким образом, на вторичной обмотке

2 вольтодобавочного трансформатора

1 возникает переменное синусоидальное напряжение, величина которого определяется величиной напряжения рассогласования с узла 8 измерения, а фаза — знаком отклонения заданного выходного напряжения от входного.

При уменьшении входного напряжения фаза напряжения рассогласования иа выходе узла 8 измерения изменяется на 180, изменяется и фаза напряжения вторичной обмотки 2 трансформатора 1-также на 180 . 1 s.ï.ф-ж, 1 ил.

1394205

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации и регулирования переменного напряжения в цепях питания радиоэлектронных и других устройств, требующих малого уровня гармонических составляющих основной частоты и повышенную мощность величины действующего значения питающего перемен- 10 ного напряжения.

Цель изобретения — снижение уровня гармонических составляющих основной частоты выходного напряжения и ста- 5 билизация действующего значения выходного напряжения.

На чертеже приведена функциональная схема устройства стабилизации переменного напряжения. . О

Устройство содержит вольтодобавочный трансформатор 1, в котором вторичная обмотка 2 соединена с входным и выходным выводами устройства. Первичные обмотки 3 и 4 соединены последовательно, а их свободные выводы соединены с коллекторами регулирующих транзисторов 5 и 6, которые представляют собой регулирующий орган, выполненный в виде двухтактного усилителя мощности. Общая точка обмоток 3 и

4 соединена с выходом (+) диодного моста 7. Выход (-) диодного моста соединен с эмиттерами транзисторов

5 и б, соединенных вместе. Входы () диодного моста подключены к входным выводам устройства.

Узел 8 измерения подсоединен параллельно выходным выводам устройства,.выполнен в виде измерительного 40 моста, который состоит из линейных элементов (резисторов) 9-11 и нелинейных элементов с переменным сопро" тивлением, в качестве которых применены лампы 12 и 13 накаливания. В левое плечо моста включены последовательно резистор 9 и лампочка 13 накаливания. В правом плече моста соединены последовательно лампочка

12 накаливания,< переменный резистор 10 и резистор 11. В диагональ моста между точками а и. б включена первичная обмотка трансформатора 14, вторичная обмотка которого соединена с входом фильтра 15 первой гармоники основной частоты, выполненным по схеме усилителя на транзисторе 16 с нагрузкой 17. Нагрузка 17 одним выводом соединена с коллектором транзистора 16> вторым — с конденсатором 18.

B цепь отрицательной обратной связи усилителя между коллектором и базой транзистора 16 включен двойной Т-образный мост, состоящий из резисторов 19-21 и конденсаторов

22-24.

Выход активного фильтра 15 с коллектором транзистора 16 через разделительный конденсатор 25 соединен с входом парафазного усилителя 26 (баsa транзистора 27). Активный фильтр

15 и парафазный усилитель 26 представляют собой блок регулирования. Па. рафазный усилитель 26 выполнен по схеме дифференциального усилителя на транзисторах 27 и 28 с обратной связью в цепи эмиттеров через резистор 29. Резисторы 30 и 31 соединены последовательно, общая точка соединения подключена к базе транзистора

28. Свободный вывод резистора 30 подключен к конденсатору 18 свободный вывод резистора 31 подключен к выходу (-) диодного моста 7.

Резисторы 32 и 33 соединены последовательно, общая точка соединения подключена к базе транзистора 27, Свободный вывод резистора 32 подклочен к конденсатору 18, свободный вывод 33 резистора подключен к выходу (-) днодного моста 7. Нагрузки парафазного усилителя — резисторы 34 и

35 одними выводами подключены к конденсатору 18, вторым выводом резистор

34 соединен с коллектором транзистора 28, а резистор 35 — с коллектором транзистора 27.

Нагрузка 34 левого плеча парафазного усилителя соединена через разделительный конденсатор 36 с базой транзистора 5. Нагрузка 35 правого плеча парафазного усилителя соединена через разделительный конденсатор

37 с базой транзистора 6.

Диоды 38 и 39 соединены вместе и подключены к выходу (-) диодного моста 7. Свободный вывод диода 38 подключен к базе транзистора 5, а свободный вывод диода 39 — к базе транзистора 6. Конденсатор 40 подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора 14 и совместно с индуктивностью вторичной обмотки трансформатора 14 образуют параллельный контур, настроенный на частоту первой гармоники.

13942

Конденсатор 41 подключен параллельно выходным выводам устройства и совместно с индуктивностью вторичной обмотки 2 трансформатора 1 образует

- последовательный контур на частоту третьей гармоники.

Резисторы 42 и 43 соединены после" довательно, свободный вывод резистора 42 подключен к выходу (+) диод- 10 ного моста 7, а свободный вывод резистора 43 — к конденсатору IS. Средняя точка резисторов 42 и 43 соединена с конденсатором 44. Свободные вы воды конденсаторов 18 и 44 соединены с выходом (-) диодного моста 7.

Устройство стабилизации переменного напряжения работает следующим образом.

Узел 8 измерения формирует перемен10 ное напряжение рассогласования . величина которого изменяется прямо пропорционально величине отклонения входного напряжения от заданного выходного напряжения, а фаза изменяется на 180 при изменении знака отклонения входного напряжения от заданного выходного. В левом плече моста соединены последовательно линейный элемент (резистор) 9 и лампочка 13 30 накаливания (нелинейный элемент) . В правом плече моста соединены последовательно лампочка 13 накаливания и линейные элементы (резисторы) 10 и 11. Сопротивление лампочек накаливания изменяется прямо пропорционально величине действующего значения тока, проходящего через них. Величина рабочего тока лампочек накаливания выбирается равной 35-40_#_ номинально- 40 го значения.

Устанавливают величину входного напряжения, равную заданной величине выходного напряжения, и переменным резистором 10 устанавливают равенст- 45 во напряжений между точками а и б узла 8 измерения. При этом напряжение рассогласования переменного напряжения основной частоты на выходе узла 8 измерения равно нулю. S0

При увеличении входного напряжения увеличивается действующее значение тока в каждом плече моста 1, .сопротивление лампочек накаливания возрастает, напряжение в точке а Bos- 5r растает, в точке б убывает. Разность напряжений U с вторичной обмотки трансформатора 14 и фильтр

15 первой гармоники подается на пара05

4 фазный усилитель 26, который формирует два,сдвинутых по фаза на 180а переменных напряжения основной частоты. Величина этих напряжений опре- деляет величину токов базы транзисторов 5 и 6, а соответственно, и величину их коллекторных токов. Поскольку напряжения на базах транзистоо ров 5 и 6 сдвинуты по фазе на 180 то через каждый транзистор поочередно протекает,синусоидальный импульс тока, создавая, таким ооразом, во вторичной обмотке 2 трансформатора 1 переменное синусоидальное напряжение, величина которого определяется величиной напряжения. рассогласования с узла 8 измерения, à фаза:напряжения определяется знаком отклонения заданного выходного напряжения от входного.

При уменьшении входного напряжения напряжение в точке а убывает, в точке б возрастает. При этом фаза напряжения рассогласования изменяется на 180О . Таким образом, выходное напряжение устройства равно .

U

U 8«õ =Пвх U *eK > при П в х П за*1 где U» — входное напряжение устрой-ства;

U „ — выходное напряжение устройства;

U>„ä — выходное напряжение, уста- навливаемое резистором 10;

U g,s — напряжение вольтодобавочного трансформатора.

В предлагаемом устройстве стабилизации напряжения ток выходных тран-. зисторов 5 и 6 измеЬяется не скачком, а плавно нарастает и падает по синусоидальному закону.

Ток транзисторов 5 и 6, протекающий поочередно по обмоткам 3 и 4 вольтодобавочного трансформатора 1 в разных направлениях,,формирует во вторичной обмотке синусоидальное напряжение с уровнем гармонических составляют щих, не превышающих IX номинального значения выходного напряжения за счет остаточного напряжения диодов моста 7:и транзисторов 5 и 6.

Линейная зависимость величины напряжения рассогласования с узла 8 измерения от разности входного напряжения с номинальным выходным напряже-. нием, обеспечивает более высокую, в сравнении с известными устройствами, 1394205 стабильность выходного напряжения.

Применение .активного RC-фильтра с двойным Т-образным RC-мостом с параллельным резонансным контуром, образованным индуктивностью вторичной обмотки трансформатора 14 и конденсатором 40, настроенным иа основную частоту переменного напряжения, позволит исключить прохождение в блок ре- 10 гулирования высших гармонических составляющих

Делителем 30 и 31 задается ток базы транзистора 28, делителем 32 и

33 задается ток базы транзистора 27.

Для получения равенства напряжений арафазного усилителя необходимо, чтобы параметры транзисторов имели небольшое расхождение.

Диоды 38 и 39 защищают входы 20 транзисторов 5 и 6 от отрицательной полуволны напряжения с выхода парафазного усилителя 26. Применение транзис" торов 5 и 6 с временем открывания и закрывания не более 10" с можно 25 обеспечить быструю реакцию устройства на изменение выходного напряжения в пределах не более одной полуволны переменного напряжения.

Конденсатор 41 совместно с вторич- 30 ной обмоткой 2 трансформатора 1 образует Г-образное звено фильтра высших гармонических составляющих. Величина емкости конденсатора 41 выбирается из условия, чтобы частота среза фильтра лежала в пределах 1,6 основной частоты.

Резисторы 42 и 43,конденсаторы

18 и 44 образуют два Г-образных зве- 40 . на фильтра высших гармоник с выхода диодного моста 7.

Емкости конденсаторов 18 и 44 должны обеспечить снижение коэффи- 45 циента пульсаций выходного напряжения диодного моста 7 до уровня мень« ше, 1 .

Таким образом, по сравнению с известным, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества: уровень гармонических составляющих и коэффициент несинусоидальности выходного напряжения устройства снижается в

4 и более pas; блок регулирования обеспечивает более высокую точность установки заданного выходного напряжения; стабилизация выходного напряжения устройства производится по действующему значению.

Формула изобретения

1. Устройство стабилизакр и переменногo H eHH, o e ee BoJIbTo» добавочный трансформатор, вторичная обмотка которого включена между вход-, ным и выходным выводами, две первичные обмотки соединены последовательно, а их свободные выводы соединены с соответствующими силовыми выводами регулирующего органа, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам блока регулирования, входоы подключенного к выходу узла измерения, отличающееся тем, что, с целью снижения уровня гармонических составляющих выходного напряжения, в блок регулирования введены последовательно соединенные активный фильтр первой гармоники основной частоты, вход которого является входом блока регулирования, и парафазный усилитель, выполненный в виде дифференциального усилителя, выходы которого являются выходами блока регулирования, узел измерения выполнен в виде измерительного моста, вход которого подключен к выходным выводам, к которым подключен первый введенный конденсатор,а выход- к введенному трансформатору, вторичная обмотка которого является выходом узла измерения, и вместе с введенным вторым конденсатором образует параллельный колебательный контур, настроен- ный на частоту. первой гармоники основной частоты, регулирующий орган

° ) выполнен в виде двухтактного усилителя мощности, кроме того, введен диодный мост, вход которого подключен к входным выводам, а выход связан с выводами питания двухтактного усилителя мощности, парафазного усилителя и активного фильтра первой гармоники.

2. Устройство по ° п. 1, о т л ичающее с я тем, что, с целью стабилизации действующего значения выходного напряжения, в противоположные плечи измерительного моста узла измерения введены нелинейные элементы, величина сопротивления которых изменяется прямо пропорционально ве" личине действующего значения переменного тока, протекающего через них.