Ключевой стабилизатор переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - снижение установленной мощности и повышение КПД при несимметричных отклонениях сетевого напряжения. На первичной обмотке силового трансформатора 6 напряжение является алгебраической суммой двух напряжений: напряжения сети и напряжения, снимаемого со. вторичной обмотки трансформатора 1. Результирующее напряжение стабилизируется на уровне значения, равного полусумме максимально и минимально допустимых значений сетевого напряжения , фильтруется от высших гармоник интегрирующим LC-фильтром 4,5 и подается через дополнительную вольтодобавочную обмотку силового трансформатора 6 на нагрузку 10 уже увеличенным до требуемого номинального значения . Блок управления, состоящий из блока сравнения 8 и широ тно-импульсного модулятора 9, так воздействует на управляющие входы двухтактного реверсивного усилителя, выполненного на высокочастотных ключах 2 и 3, что выходное напряжение поддерживается на заданном уровне, 2 ил. с о (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Q 05 F 1 44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 792233 (21) 4) 82774/24-07 (22) 16.01.87 (46) 15.08.88, Бюл. Р 30 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводнико" вой техники (72) В.Н.Филатов (53) 62).316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 792233, кл. G 05 F 1/44, 1978. (54) КЛОЧЕВОИ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения— снижение установленной мощности и повышение КПД при несимметричных отклонениях сетевого напряжения. На первичной обмотке силового трансформато„„SU„„1416956 А 2 ра 6 напряжение является алгебраической суммой двух напряжений: напряжения сети и напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора 1.

Результирующее напряжение стабилизи" руется на уровне значения, равного полусумме максимально и минимально допустимых значений сетевого напряжения, фильтруется от высших гармоник интегрирующим LC-фильтром 4,5 и подается через дополнительную вольтодобавочную обмотку силового трансформа тора 6 на нагрузку 10 уже увеличен" ным до требуемого номинального значения. Блок управления, состоящий из блока сравнения 8 и широтно-импульсного модулятора 9, так воздействует на управляющие входы двухтактного ре- g+ версивного усилителя, выполненного на высокочастотных ключах 2 и 3, что („ выходное напряжение поддерживается на заданном уровне. 2 ил.

1416956

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — снижение установленной мощности и повышение КПД при несимметричнык отклонениях сетевого напряжения от номинального значения. 10

На фиг,1 приведена принципиальная схема ключевого стабилизатора переменного напряжения; на фиг. 2 " диаграммы напряжений, характеризующие его работу, 15

Стабилизатор содержит вольтодобавочный трансформатор 1, высокочастотные ключи 2 и 3, дроссель 4, конденсатор 5, силовой трансформатор 6, выпрямитель 7, блок 8 сравнения, ши- 20 ротно-импульсный модулятор 9 и работает на нагрузку 10.

Вольтодобавочный трансформатор 1 с высокОчастотными ключами - транэисторФ М 2 и 3 образуют регулирующий 25 орган. Вторичная обмотка вольтодоба вочуого трансформатора 1 включена в силовую цепь стабилизатора последова ельн,е-дросселем 4 интегрирующего выходного ЬС-фильтра 4,5, вольтодо- 30 бавочной секцией первичной обмотки силового трансформатора б и нагрузкой

10, Двухполупериодный неуправляемый выпрямитель 7 предназначен для пита" ния двухтактного реверсивного усилителя на высокочастотных ключах 2 и 3 и подключен входом к вторичной обмотке силового трансформатора б, одним выходом — к средней точке первичной обмотки, а другим — через транзистор- 0 ные ключи 2 и .3 к ее концу и началу.

Блок 8 сравнения и широтно-импульсный модулятор 9 образуют высокочастотный блок управления стабилизатором, выходом подключенный к управляю- <5 щим входам двухтактного реверсивного усилителя к базам транзисторов 2 и 3, а входом связанный с выходными Клеммами стабилизатора.

Стабилизатор работает следующим. образом.

При подключении стабилизатора к питающей сети на синусоиду сетевого напряжения накладываются через вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора 1 смодулированные по полусинусоидам высокочастотные импульсы напряжения. Результирующее напряжение, являющееся их алгебраической суммой, стабилизируется на уровне значения, равного полусумме допустимых максимального U< „ и минимального U „значений сетевого напряжения, фильтруется от высших гармоник интегрирующим LC-фильтром 4,5 и подается через вольтодобавочную обмотку силового трансформатора 6 U< на нагрузку 10, уже увеличенным до требуемого номинального значения (фиг.2).

Допустим, в момент t = 0 напряжение сети U ниже номинального и даже ниже полусуммы его максимального и минимального значений. Напряжение с блока 8 сравнения высокочастотного блока управления воздействует на модулятор 9, который вырабатывает напряжение типа меандр, симметричное относительно нуля, синфаэное с напряжением сети, с высокочастотной широтно-импульсной модуляцией, которое подается на управляющие входы ключей

2 и 3 двухтактного реверсивного усилителя, Усилитель запитан пульсирующим напряжением от двухполупериодного выпрямителя 7, что обеспечивает .модуляцию высокочастотных вольтодобавочных импульсов по полусинусоидам.

Суммарное высокочастотное напряжение первичных полуобмоток вольтодобавочного трансформатора 1 трансформируется на его вторичную обмотку, складывается с напряжением сети и увеличивает его до значения, равного полусумме допустимых максимального и минимального значений сетевого напряжения (фиг.2а). Величину добавляемого напряжения можно регулиро" вать в широких пределах, изменяя скважность высокочастотного заполнения.

При увеличении напряжения сети выше полусуммы допустимых его максимального и минимальных значений блок

8 сравнения воздействует на модуля" тор 9 так, что на его выходе первая а гармоника смодулированного напряже" ния становится противофаэной относительно напряжения питающей сети и вычитается из него, снижая суммарное результирующее напряжение до средне" арифметического от минимально и мак-симально допустимых его зчачений, Следовательно, основным отличием предлагаемого устройства является стабилизация напряжения на выходе собственно стабилизатора (до транс56

3 14169 форматора) на уровне ие номинального значения, а на уровне полусуммы его максимально и минимально допустимых значений с последующим доведением его с помощью вольтодобавки трансформатора до номинального значения на нагрузке.

Допустим, напряжение в сети колеблется от +15 до -25 от номи- 10 нального значения и надо его стабилизировать на уровне номинального (например, с точностью Т 0,5 ).Для известного устройства напряжение первичной обмотки силового трансфор- 15 матора 6 в этом случае должно быть рассчитано на величину Ч„, напря" жение выпрямительной обмотки силового трансформатора 6 первичных полуобмоток и вторичной обмотки вольто- 20 добавочного трансформатора 1 — на ве" личину максимального отклонения сетевого напряжения от его номинального эначения, т.е. íà 0 25 Ч„ „.

В предлагаемом устройстве первич- 25 ная обмотка силового трансформатора

6 также рассчитана на Ч„,„, но уже в сумме с вольтодобавочной секцией, а без нее " только до полусуммы действующих максимально и минимально 30 допустимых значений сетевого напряжения т p pp Ч ° HoM ю ном

I 75V о + 0 75Ч о о ср. 2

35 отличающийся тем, что, с целью снижения установленной мощ= 0,95 Ч„ . Напряжение же остальных вышеуказанных обмоток выбирается уже не из величины максимального отклоПодключение входа высокочастотного блока управления регулятором к выходным клеммам стабилизатора может быть осуществлено не непосредственно, а через дополнительную вторичную обмотку силового трансформатора

6, что позволяет осуществить гальваническую развязку и согласование напряжений беэ использования собственного трансформатора блока управления. Но этот вопрос решается отдельно в каждом конкретном случае.

Особенностью предложенного устройства является наложение на функции силового трансформатора еще и функций выходного вольтодобавочного трансформатора (автотрансформатора)стабилизатора с новым неожиданным эффектом — возможностью стабилизации напряжения регулятором не на уровне номинального сетевого напряжения, а на уровне полусуммы его максимального и минимального допус тимых значений, что в реальных условиях эксплуатации с несимметрией отклонений сетевого напряжения, кратной 1,5-2, позволяет снизить установленную мощность силового оборудования стабилизатора на 15-25 . формула изобретения

Ключевой стабилизатор переменного напряжения по авт.св. Ф 792233, 40 нения сетевого напряжения, а из полусуммы максимального и минимального отклонений, т.е. V

0 25Veee + 0,)5Vgo÷

2 = Ов2 Чном (фиг,2б,в).

Следовательно, установленная мощность вольтодобавочного трансформатора 1 и выпрямительной обмотки трансформатора 6 снизились на 25 ..

За счет снижения глубины модуляции на 25 соответственно снизилась мощ- ность LC èëüòðà 4,5 и электрические потери за счет снижения на 25 уровня высших гармоник, циркулирующих в контуре стабилизатора.

50 ности и повышения К1Ц при несимметричных отклонениях сетевого напряжения, его силовой трансформатор снабжен дополнительной вольтодобавочной обмоткой, которая подключена к выходным выводам или выполнена в виде секционированной части первичной обмотки силового трансформатора, вместе с которой подключена к выходным клеммам, при этом уровень напряжения на первичной обмотке силового трансформатора выбран равным величине полусуммы максимально и минимально допустимых значений сетевого напряже" ния с учетом нагрузочной характеристики стабилизатора, 1416956

Составитель А.Волкова Техред Л.Сердюкова

Корректор М.Максимншинец

Редактор Л.Пчолинская

Подписное

Тираж 866

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изооретенйй и открытий

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

Заказ 4065/45

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4