Регулятор выпрямленного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Сущность изобретения: регулятор позволяет простыми средствами обеспечить расширение диапазона регулирования выпрямленного напряжения. Это достигается за счет того, что в регуляторе, выполненном на основе трансформатора 1 и тиристоров 2, подключенных к отводам вторичной обмотки трансформатора, используют диоды 3, 4, подключенные к крайним выводам вторичной обмотки, направление которых встречно по отношению к подключенным тиристорам 2, и дополнительную обмотку 6 трансформатора 1, сигнал с которой свидетельствует о направлении прохождения тока через вторичную обмотку и обеспечивает подачу управляющего сигнала на соответствующий тиристор 2 для формирования заданного выходного напряжения. При этом нагрузка 5 включена между объединенными электродами тиристоров 2 и диодов 3 и 4. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования или стабилизации выпрямленного напряжения (тока).

Известен регулятор выпрямленного напряжения дискректного действия [1] состоящий из отдельных трансформаторов, первичные обмотки которых включены последовательно, а вторичные обмотки через выпрямительные схемы включены параллельно. Регулировка напряжения осуществляется выбором соответствующей комбинации разомкнутых и замкнутых ключей, шунтирующих первичные обмотки.

Использование отдельных трансформаторов ухудшает массогабаритные показатели регулятора. Кроме того, подключение выпрямителей к выходу каждого трансформатора увеличивает количество необходимых вентилей.

Известны тиристорно-трансформаторные регуляторы переменного напряжения дискретного действия [2] содержащие трансформатор с отводами и двухполярные тиристорные ключи. Регулировка напряжения достигается изменением коэффициента трансформации и осуществляется переключением тиристорных ключей по сигналам блока управления в момент перехода сетевого напряжения через нулевой уровень.

При использовании таких регуляторов вместе с выпрямителем для регулирования выпрямленного напряжения количество необходимых вентилей оказывается большим.

Наиболее близким к заявленному по совокупности признаков является регулятор выпрямленного напряжения [3] содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена с отводами, расположенными симметрично относительно крайних выводов, и с заземленной средней точкой, однополярные тиристорные ключи, соединенные анодами с отводами, а катодами с общей точкой соединения всех тиристоров, и устройство управления, подключенное к управляющим электродам тиристоров.

В этом устройстве диапазон регулировки напряжения не превышает половины полного выпрямленного напряжения вторичной обмотки трансформатора, а количество тиристоров велико и равно удвоенному числу дискретных значений напряжения на выходе регулятора.

Изобретение направлено на упрощение регулятора и на расширение диапазона регулирования выпрямленного напряжения.

Указанный технический результат достигается тем, что регулятор, содержащий трансформатор с симметричными отводами во вторичной обмотке, тиристоры, подключенные одноименными электродами к отводам трансформатора, другие электроды которых соединены между собой, и два диода, введена дополнительная обмотка трансформатора, подключенная через выпрямитель к формирователю импульсов, который соединен с одним из входов дешифратора, другие входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика, при этом выходы дешифратора подсоединены к управляющим электродам тиристоров, два диода подключены к крайним выводам вторичной обмотки трансформатора электродами, полярность которых противоположна полярности подключенных к ним тиристоров, другие электроды диодов соединены вместе, а нагрузка включена между объединенными электродами диодов и тиристоров.

При таком включении каждая пара симметрично расположенных тиристоров может использоваться дважды, обеспечивая два различных значения коэффициента трансформации, таким образом уменьшается число тиристоров, упрощается устройство.

Изменение коэффициента трансформации при работе одной и той же пары тиристоров осуществляется изменением порядка их включения (в четные и нечетные полупериоды сетевого напряжения) в зависимости от полярности сетевого напряжения. Учет полярности сетевого напряжения осуществляется с помощью введенной в регулятор обмотки трансформатора, подключенной через выпрямитель к синхронизирующему входу блока управления.

Расширение диапазона регулировки обеспечивается за счет того, что может использоваться все напряжение вторичной обмотки. При этом благодаря наличию двух диодов, подключенных к крайним выводам вторичной обмотки трансформатора в полярности, противоположной полярности подключенных к отводам трансформатора тиристоров, нагрузка может подключаться между крайними выводами вторичной обмотки через соответствующую открытую пару диода и тиристора, подключенных к противоположным крайним выводам обмотки. Наличие общей точки соединения диодов как и общей точки соединения тиристоров, между которыми подключена нагрузка, позволяет сохранить выпрямленный характер напряжения при изменении полярности сетевого напряжения благодаря отпиранию другой пары диод-тиристор, подключенной к крайним выводам.

В процессе проведенного анализа уровня техники не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками изобретения, а сравнение предлагаемого решения с наиболее близким по совокупности признаков аналогом позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков при достижении технического результата. Следовательно, изобретение соответствует требованию "новизна".

Анализ источников информации показал, что изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не выявлены технические решения, в которых обеспечивается упрощение регулятора за счет возможности использования полностью вторичной обмотки в обоих полупериодах преобразования напряжения. Следовательно, изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На чертеже представлена схема заявленного регулятора выпрямленного напряжения.

Схема содержит трансформатор 1 с отводами от витков вторичной обмотки, группу регулирующих тиристоров 2, состоящую из четного числа однополярных тиристорных ключей 2-1-2-n, два диода 3 и 4, подключенных к крайним выводам вторичной обмотки, нагрузку 5, дополнительную обмотку 6 синхронизации трансформатора 1, подключенную через выпрямитель 7 к устройству управления, в состав которого входят реверсивный счетчик 8, дешифратор 9 и формирователь 10 импульсов.

Регулятор работает следующим образом.

Выходное напряжение задается кодом реверсивного счетчика 8 по сигналам оператора и внешнего устройства управления. С выхода реверсивного счетчика этот код поступает на входы дешифратора 9. Еще один вход дешифратора 9 соединен с формирователем 10 импульсов, на выходе которого напряжение логической "1" присутствует в те полупериоды сетевого напряжения, когда его полярность на начале дополнительной обмотки 6 синхронизации трансформатора 1 (отмечено точкой на чертеже) относительно конца положительна. Здесь и далее считают эти полупериоды четными. В нечетные полупериоды сетевое напряжение отрицательно и благодаря наличию выпрямителя 7 на выходе формирователя 10 импульсов образуется напряжение логического "0". Таким образом, присутствие отпирающего напряжения на выходах дешифратора 9, подключенных к управляющим электродам группы тиристоров 2, определяется не только кодом, задаваемым реверсивным счетчиком 8, но и логическим напряжением на выходе формирователя 10 импульсов, т.е. полярностью сетевого напряжения в данный момент. При этом отпирающее напряжение в каждый полупериод подается только на один выбранный тиристор 2.

Пусть код устанавливаемого выходного напряжения соответствует максимальному напряжению на выходе регулятора, т.е. коэффициент трансформации трансформатора 1 должен быть максимален. В четные полупериоды устройство управления выдает отпирающее напряжение только на тиристор 2-1, он отпирается и ток протекает от верхнего вывода вторичной обмотки трансформатора 1 через тиристор 2-1, нагрузку 5, диод 4 к нижнему выводу вторичной обмотки. Диод 3 в это время заперт напряжением на обмотке трансформатора. В нечетные полупериоды устройство управления отпирает тиристор 2-n и ток протекает от нижнего вывода вторичной обмотки трансформатора 1 через тиристор 2-n, нагрузку 5, диод 3 к верхнему выводу вторичной обмотки. Все остальные тиристоры 2 благодаря отсутствию отпирающего напряжения на их электродах в этот полупериод остаются запертыми.

Пусть заданный код выходного напряжения соответствует напряжению регулятора, которое на один дискрет меньше максимального. В четные полупериоды устройство управления с выходов дешифратора 8 открывает тиристор 2-2 и ток протекает с отвода трансформатора 1 через тиристор 2-2, нагрузку 5, диод 4 на нижний вывод вторичной обмотки. В нечетные полупериоды ток течет через открываемый тиристор 2-(n-1), нагрузку 5, диод 3 к верхнему выводу вторичной обмотки.

Если код соответствует минимальному выходному напряжению, то поочередно включаются те же тиристоры 2, что и в предыдущем примере, однако порядок их включения другой. В четные полупериоды включается тиристор 2-(n-1) и ток протекает от анода тиристора 2-(n-1) через этот тиристор, нагрузку 5, диод 4 к нижнему выводу вторичной обмотки. В нечетные полупериоды включается тиристор 2-2 и ток протекает от анода тиристора 2-2 через тиристор 2-2, нагрузку 5, диод 3 к верхнему выводу вторичной обмотки. В этом случае коэффициент трансформации трансформатора 1 минимален.

Аналогично работают и другие пары тиристоров 2-2 и 2(n-2) при выходном напряжении регулятора на два дискрета меньше максимального и на один дискрет больше минимального и т.д. т.е. любая пара тиристоров 2, симметрично расположенных относительно крайних выводов вторичной обмотки (за исключением тиристоров 2-1 и 2-n), в зависимости от порядка их включения в четные и нечетные полупериоды сетевого напряжения способна обеспечить два различных выходных напряжения, а диапазон регулировки выходного напряжения такого регулятора лежит в пределах от минимального, равного одному дискрету, до максимального напряжения, соответствующего полному выпрямленному напряжению всей вторичной обмотки.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о возможности осуществления изобретения с помощью указанных признаков и обеспечении указанного технического результата при использовании регулятора во вторичных источниках питания. Следовательно, изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Формула изобретения

РЕГУЛЯТОР ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий трансформатор с симметричными отводами во вторичной обмотке, тиристоры, подключенные одноименными электродами к отводам обмотки трансформатора, другие электроды которых соединены вместе, два диода и блок управления, выходами подключенный к управляющим электродам тиристоров, отличающийся тем, что в регулятор введены дополнительная обмотка трансформатора, подключенная через выпрямитель к синхронизирующему входу блока управления, два диода подключены к крайним выводам вторичной обмотки трансформатора электродами, полярность которых противоположна полярности подключенных к обмотке электродов тиристоров, другие электроды диодов соединены вместе и подключены к одному выводу нагрузки, другой вывод которой подключен к точке соединения тиристоров.

РИСУНКИ

Рисунок 1