Стабилизатор напряжения переменного тока
"1
О П И С -"А" Н И Е 00 537334
ИЗОБРЕТЕНИ
Сове. Ооеетаин
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 29.09.75 (21) 2175290, 07 (51) М. Кл."- G 05Г 1/44 с присоединением заявки №
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 30.11.76. Бюллетень № 44
Дата опубликования описания 03.12.76 (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) (72) Автор изобретения
С. П. Парников
Рязанский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕН ИЯ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Изобретение относится к области электротехники и автоматики и может быть использовано, например, при разработке вторичных источников электропитания.
Известен стабилизатора переменного напряжения со звеном повышенной частоты, содержащий вольтодобавочный трансформатор, на первичной обмотке которого выполнен инвертор входного напряжения, вторичная обмотка включена в диагональ ключевого моста и схему управления. 11ричем стабилизация производится за счет широтно-импульсной модуляции напряжения повышенной частоты 1J.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий ключевой мост, одной диагональю включенный последовательно с выходом стабилизатора, вольтодобавочный трансформагор, первичная обмотка которого через инвертор педключена ко входным зажимам, а вторичная соединена с другой диагональю указанного моста, и блок управления (2), Недостатком известного устройства являются значительные искажения формы выходного напряжения и высокий уровень радиопомех.
Целью изобретения является уменьшение искажений выходного напряжения и уровня радиопомех. Это достигается тем, что вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора выполнена в виде секций, соединенных последовательно через ключевые элементы, управляющие входы которых подключены к выходам блока управления, при этом последовательно с секциями вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и выходом стабилизатора включены дополнительно введенные датчики тока, подключенные ко
10 входам блока управления.
Секции вторичной обмотки с ключевыми элементами могут выполняться в различных вариантах. Особенностью их является то, что напряжения секций соотносятся между собой как весовые коэффициенты цифрового кода.
Под действием сигналов блока управления напряжения секций могут быть либо исключены из последовательной цепи диагонали секций, либо присутствовать в ней в различных
20 комбинациях состояний ключей, в результате чего вольтодобавочное напряжение секций может изменяться дискретно и иметь число уровней, определяемое числом разрядов и видом кодирования. Необходимый уровень вольтодобавочного напряжения секций суммируется со входным напряжением, осуществляя стабилизацию. Переключение ключевых элементов производится в моменты перехода токов через нулевой уровень.
30 На фиг. 1 приведена принципиальная схема
537334 стабилизатора напряжения переменного тока; на фиг. 2 — возможные варианты выполнения секций вторичной обмотки с ключевыми элементами; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.
Стабилизатор содержит вольтодобавочный трансформатор 1, первичная обмотка которого через инвертор 2 подключена к входным зажимам, ключевой мост 3, одна диагональ которого, состоящая из ключей 4, 5, включена последовательно с выходом стабилизатора.
Другая диагональ ключевого моста 3 состоит из последовательно соединенных секций 6, которые включают в себя вторичную обмотку
7 (обмотка может быть и с отводами) вольтодобавочного трансформатора 1 и ключи 8, управляющие входы которых подключены к выходам блока управления 9. При этом последовательно с секциями 6 вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 1 и выходом стабилизатора включены дополнительно введенные датчики тока 10, подключенные к входам блока управления 9. Стабилизатор содержит также нагрузку 11.
В замкнутых контурах секций не возникает короткого замыкания в рабочих режимах работы.
Устройство работает следующим образом.
Входное переменное напряжение U» (фиг.
3, а) подается на инвертор 2 и преобразуется в напряжение повышеннои частоты, которое на вторичных разделенных обмотках 7 вольтодобавочного трансформатора 1 имеет форму, указанную на фиг. 3, б и в соответственно для правой и левой ветвей секций 6 диагонали моста 3. Ветви секций 6 работают периодически соответственно с полупериодами напряжения повышенной частоты. Суммарное напряжение последовательно включенных секций в диагонали моста может изменяться дискретно и иметь ряд уровней в зависимости от состояния ключей 8, на которые подаются сигналы управления с блока управления 9, Под воздействием сигналов блока управления 9 в зависимости от величины выходного напряжения U „на зажимах диагонали секций образуется напряжение, необходимое для компенсации отклонения U», от заданного уровня.
Пусть ключи 4 моста 3 предназначены для работы в положительный полупериод входного напряжения, а ключи 5 — в отрицательный (полярность напряжения на обмотках 7 и на входе U» в начальный полупериод напряжения повышенной частоты соответствует указанной на фиг. 1). Тогда выходное напряжение У„,» устройства образуется сложением напряжения U,x с напряжением положительных полупериодов разделенных подсекций диагонали моста 3 (фиг. 3, г). На фиг. 3, г буквами «П» и «Л» обозначены соответственно правая и левая рабочие ветви разделенных подсоединений. Синхронизация работы устройства осуществляется датчиками тока 10, 5
4 воздействующими на блок 9 в моменты пере. хода токов через нулевой уровень.
Пунктиром на фиг. 3, б и в показаны некоторые из целого ряда уровней суммарных напряжений секций b.
Таким образом на выходе устройства получаем заданный уровень выходного напряжения (фиг. 3, г), форма которого практически повторяет форму входного напряжения. Величина радиопомех в предложенном устройстве гораздо меньше, чем в известном, Объяснить это можно тем, что ток по ветвям секций течет всегда в одном направлении вдоль диагонали моста, а переключение осуществляется лишь с ветви на ветвь секций 6. Если, допустим, по правой ветви секций 6 течет ток, то вначале включается левая ветвь и только это включение служит причиной запирания правой ветви под действием обратного напряжения. (Заметим, что в известном варианте необходимо вначале прервать ток, а затем возможно переключение). Это бывает лишь в моменты переключения ветвей секций при изменении знака сигнала повышенной частоты в определенной зоне либо в конце полупериода, либо в начале следующего (что зависит от включения секций на сложение или на вычитание) .
11ри широтно-импульсной модуляции такие случаи ограничены из-за самого принципа
ШИМ стабилизации, при котором момент переключения определяется сигналом рассогласования выходного напряжения от заданного уровня и не может выбираться желаемым.
Ф ор мул а из о бр етени я
Стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий ключевой мост, одной диагональю включенный последовательно с выходом стабилизатора, вольтодо авочный трансформатор, первичная обмотка которого через инвертор подключена ко входным зажимам, а вторичная — соединена с другой диагональю указанного моста, и блок управления, отлич ающи и ся тем, что, с целью уменьшения искажений выходного напряжения и уровня радиопомех, вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора выполнена в виде секций, соединенных последовательно через ключевые элементы, управляющие входы которых подключены к выходам блока управления, при этом последовательно с секциями вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и выходом стабилизатора включены дополнительно введенные датчики тока, подключенные ко входа блока управления.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Авт. св. № 291300, кл. Н 02Р 13/16, 1969.
2. Кобзев А. В. и др. Характеристики преобразовательных систем с регулирующими органами переменного тока в звене высокой частоты. В сб.: Современные задачи преобразовательной техники. Киев, 1975, т. 3, с. 320—
325 (прототип).
