Регулятор напряжения с непрерывным регулированием

Союз Советсиик

Соцналистическ их

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6) ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 03.0130 (21) 2861831/24-07 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет—

Опубликовано 230881. Бюллетень Мо 31

Дата опубликования описания 23.0881 (51)М. Кл.

H 02 Р 13/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 316. .722.1 (088.8) (54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ С НЕПРЕРЫВНЫМ

P ЕГУЛИ РОВАНИЕМ

Изобретение относится к электротехнике.

Известен регулятор напряжения с непрерывным регулированием, трансформатор обмотки которого через выпрямительный мост соединен последовательно с .транзисторным регулятором непрерывного действия (1 ).

Недостатками этого регулятора являются низкий КПД, увеличенные вес, габариты и динамическая нестабильность.

Наиболее близким к предлагаемому является регулятор напряжения с непре.рывным регулированием, содержащий вольтовычитающий трансформатор, первичные обмотки которого соединены последовательно с обмотками силового трансформатора, а вторичные сбмотки подключены к диагонали переменного тока выпрямительного моста, к диагонали постоянного тока которого подключен выход транзисторного регулятора.

При этом, поскольку в контур регулирования выходного напряжения вхо- дит только индуктивность рассеяния одного регулировочного трансформатора, составляющая 5-10% от индуктивности силового трансформатора, то в этом устройстве существенно повышено быстродействие контура регулирования, ЗО т. е. уменьшена динамическая нестабильность. Особенно она мала при питании схемы (фи=. 5) от высокочастотного инвертора j2j.

Нецостатком известного регулятора является низкий КПД, вызванный тем, что весь диапазон изменения входного напряжения (с учетом коэффициента трансформации вольтовычитающего транс. форматора) приложен к транзисторному регулятору, работающему в линейном режиме .

Цель изобрете ния — повыше ние КПД устроиства.

Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе напряжения с непрерывным регулированием, содержащем силовой трансформатор, вольтовычитающий трансформатор, первичные обмотки которого соединены последовательно с обмотками силового трансформатора, а вторичные обмотки подключены к диагонали переменного тока выпрямительного моста, к диагонали постоянного тока которого подключен выход транзисторного регулятора, обмотки силового трансформатора выполнены с N отпайками и дополнительно введены и вольтовычитакищих трансформаторов, первичная обмотка каждого из которых подсо 858204 единена к соответствующей отпайке силового трансформатора и к выходному выводу регулятора, при этом вторичная обмотка включена в диагональ переменного тока одного из соответствующих

N дополнительно введенных выпрямительных мостов, последовательно с диодами катодной группы каждого из которых включены управляемые ключи, при этом к каждому из управляемых электродов последних подключена цепь из последовательно соединенных диода, дополнительной обмотки силового трансформатора и резистора, причем в диагональ постоянного тока каждого из дополнительно введенных выпрямительных мостов включен выход соответствующего дополнительного транзисторного регулятора, вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом устройства переключения.

На фиг. 1 показан пример выполне- 20 ния предлагаемого регулятора; на фиг. 2-4 — диаграммы его работы; на фиг. 5 — вариант схемы в однофазном исполнении.

Регулятор содержит трехфазный си- 75 ловой трансформатор (или три однофазных) с первичными 1, вторичными 2 и дополнительными 3 обмотками, выходной выпрямитель 4, трехфазный мостовой выпрямитель 5, трехфазные мостовые запираемые выпрямители б и 7 с ключами (тиристорами) в катодной группе вентилей, выходы выпрямителей 5, б и

7 шунтированы транзисторными регуляторами 8, 9 и 10, трехфазный основной З5 вольтовычитающий трансформатор (или три однофазных) с первичными 11 и вторичными 12 обмотками, два дополнительных вольтовычитающих трансформатора с с обмотками 13, 14 и 15, 16. Перечисленные узлы составляют силовую часть стабилизатора. Остальные узлы составляют схему управления. Блок 17 для управления выходом подключен к устройству 18 переключения. Диоды 19, резисторы 20-22 составляют цепи уп- 45 равления тиристорами выпрямителей 6 и 7.

Транзисторные регуляторы могут быть выполнены на основе составного транзистора, причем входящие транзис- gp торы могут быть одного или разных типов проводимости. Блок 17 обычно состоит из источника опорного напряжения, делителя напряжения, схемы сравнения и усилителя постоянного тока.

Устройство 18 переключения в простейшем виде может состоять из диодов, резисторов и источника напряжения. На

Фиг. 5 использован только один дополнительный контур регулирования (узлы .13, 14, б, 9), а в качестве ключей 60 использованы транзисторы.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.

Трехфазное перемеиное напряжение через трансформатор с обмотками 1, 2 65 и выпрямитель 4 подается на выход.

Регулирование этого напряжения осуществляется узлами 5-16. Напряжение между отпайками каждой из обмоток 2 составляет 5-10% от напряжения на всей обмотке. На Фиг. 2, 3 и 4 большая синусоида соответствует линейному напряжению между концами обмоток

2, средняя — на первых отпайках, меньшая — на вторых отпайках. Для упрощения на фиг. 2-4 показана только одна фаза.

При максимальном напряжении пропускают силовой ток и осуществляют регулирование обмотки 15 и 16, выпрямитель 7 и регулятор 10. При этом на обмотках 15 остается вершина синусоиды, заштрихованная на Фиг. 2. При увеличении по какой-либо причине выходного напряжения увеличивается выходной ток блока 17, в связи с чем уменьшается ток базы регулятора 10, напряжение на нем увеличивается, что приводит к увеличению напряжения на обмотках 16 и 15 и к уменьшению выходного напряжения до исходного значения. Через управляющие электроды тиристоров выпрямителей б и 7 протекает ток управления по цепям 3, 19, 21, 22 и 20 через каждый в течение своей трети периода, в связи с чем тиристоры в это время могут начать проводить ток.

Напряжения на выходах выпрямителей б и 5 определяются вершинами двух других синусоид (фиг. 2), срезанными до уровня 08 >„. С учетом коэффициента трансформации обмоток 11, 12 и 13, 14 это напря>кение величиной 40-60 В приложено к регуляторам 8 и 9, которые при этом закрыты запирающим (на схеме положительным) смещением на базах, образованным падениями напряжений на диодах переключателя 18.

При монотонном уменьшении входного напряжения вь,>чале приближается к насыщению регулятор 10. Потом амплитуда малой синусоиды опускается ниже уровня О Bblx выходное напря>кение стабилизатора уменьшается в пределах заданной нестабильности, уменьшается ток на выходе блока 17, переключатель 18 через средний резистор начинает пропускать ТоК базы регулятора

9, который открывается и обеспечивает регулирование в этом диапазоне входного напряжения (фиг. 3) . Регулятор 10 продолжает оставаться открытым, однако тока не пропускает, т.-.к как заперт выпрямитель 7. Для пояснения этого точками на фиг. 1 обозначены электрические начала обмоток, относящихся к одной фазе. В период времени среза вершины синусоиды регулятором 9 (фиг. 3) на электрических началах обмоток 2, 13 и 14 относительно концов имеется полбжительный потенциал, на началах обмоток 11 и

12 он еще более положителен, а на на858204 чалах обмоток 15 и 16 он отрицателен, в связи с чем нарушено совпадение во времени открытого состояния тиристора и положительного напряжения на его аноде. При дальнейшем уменьшении входного напряжения (фиг. 4) ток блока 17 еще более уменьшается, открывается регулятор 8, выпрямитель 6 запирается иэ-за опрокидывания фазы напряжения на обмотках 14.

Изменением величины сопротивлений можно несколько подстраивать время проводящего состояния тиристора от

1/3 периода при близких нулю сопротивлениях -резисторов 21 и 22 до 1/2 периода при равном нулю сопротивлении резистора 20. Если выбранный тип ти- 15 ристора допускает обратное напряжение на нем при протекании тока управления, то диоды последовательно с тиристорами могут не устанавливаться.

Ширина полосы пропускания частот блока 17 может быть сделана уже установкой конденсаторов и, если при этом еще на ныходе стабилизатора установлена большая емкость, то в каждом диапазоне входного напряжения работает только один регулятор. Если х<е блок

17 быстродействующий, то при максимальном входном напряжении работают все три регулятора н течение каждой части периода питающего напряжения.

В предлагаемом устройстве потери мощности на регулирование уменьшены по сравнению с известным в несколько раз, поскольку лишь часть диапазона изменения входного напряжения (с учетом коэффициента трансформации) 35 приложена к очередному регуля ору.

Потери мощности н диодах и тиристорах выпрямителей 5-7 малы, так как через них проходит ток примерно в 50 раз меньше, чем на выходе стабилизатора. 4()

Потери мощности в пропускающем ток регулировочном трансформаторе не более 1-1,5Ъ от выходной мощности стабилизатора. Таким образом, в предлаустройстне по сравнению с из 45 вестным значительно повышен КПД, величина которого приближается к КПД нерегулируемого выпрямителя.

Радиатор регуляторов, занимающий в известном устройстве около полонины всего объема, здесь уменьшен в несколько раэ, что приводит к уменьшению веса и габаритов всего стабилизатора.

Формула изобретения

Регулятор напряжения с непрерывным регулированием, содержащий силовой трансформатор, вольтонычитающий трансформатор, первичные обмотки которого соединены последовательно с обмотками силового трансформатора, а вторичные обмотки подключены к диагонали переменного тока ныпрямительного моста, к диагонали постоянного тока которого подключен выход транзисторного регулятора, .о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, обмотки силового трансформатора выполнены с М отпайками и дополнительно введены М вольтовычитающих трансформаторов, первичная обмотка каждого иэ которых подсоединена к соответствующей отпайке силового трансформатора и к выходному выводу регулятора, при этом сго вторичная обмотка включена н диагональ переменного тока одного из соответствующих и доПолнительно введенных ныпрямительных мостов, последовательно с диодами катодной группы каждого из которых включены управляемые ключи, к каждому из управляемых электродов последних подключена дополнительно введенная цепь из последовательно соединенных диода, дополнительной обмотки силового трансформатора и резистора, причем в диагональ постоянного тока каждого из дополнительно введенных выпрямительных мостов включен выход соответствующего дополнительно транзисторного регулятора, вход каждого из котоply соединен с соответствующим выходом дополнительно введенного устройства переключения.

Источники информации, flpHHRTbIe во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 645145, кл. G 05 F 1/56, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 383022, кл. G 05 F 1/30, 1970.

858204 фиг. К

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 72б4/90

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

Составитель И. Головинова

Редактор Н. Егорова Техред Н.Ковалева Корректор С. шекмар.