СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для регулирования напряжения, в частности, в точных, быстродействующих стабилизаторах переменного напряжения.
Наиболее близким по технической сущности - прототипом является стабилизатор напряжения включающий входной и выходной выводы, общую точку, первый трансформатор, имеющий основную обмотку, подключенную между входным выводом устройства и общей точкой и секционированную обмотку, отпайки которой подключены к соответствующим входам управляемого коммутатора, второй трансформатор, вторичная обмотка которого включена между входным и выходным выводами устройства, управляемый фазовращатель, через который первичная обмотка второго трансформатора подключена к выходу управляемого коммутатора, посредством первого входа фазовращателя, и к общей точке, посредством второго входа фазовращателя, первый трансформатор выполнен повышающим напряжение не менее чем в 2 раза величины диапазона регулирования напряжения, а второй трансформатор выполнен понижающим напряжение соответственно, а также узел управления, содержащий последовательно соединенные измерительный орган, компараторы, реверсивный счетчик и дешифратор, выходы которого являются выходами узла управления и подключены к соответствующим входам управляемого коммутатора и фазовращателя, а вход измерительного органа подключен к выходу стабилизатора (см. Фиг.2 описания к патенту РФ №2245600 на изобретение «Устройство для ступенчатого регулирования переменного напряжения» по кл. Н 02 М 5/12, опубл 27.01.2005 г., бюлл..№3).
Известный стабилизатор позволяет осуществлять стабилизацию напряжения в некотором диапазоне, при этом дешифратор, реверсивный счетчик, коммутаторы и измерительный орган представляют собой узел управления, формирующий сигналы управления коммутаторами, в зависимости от величины выходного напряжения.
Недостатком известного устройства является низкий диапазон стабилизации напряжения, обусловленный величиной динамического диапазона второго трансформатора, за пределами которого регулирование напряжения и стабилизация
становятся неэффективными, что в свою очередь приводит к ограничению области использования известного стабилизатора.
Задачей изобретения является расширение области применения известного стабилизатора.
Техническим результатом является расширение диапазона регулирования и стабилизации напряжения.
Указанный результат достигается тем, что в стабилизатор переменного напряжения содержащий входной и выходной выводы, общую точку, управляемые ключи, трансформатор, управляемый фазовращатель, узел управления, один вход которого подключен к выходу стабилизатора, а выходы к входам управления соответствующих ключей, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой выводы которой соединены между собой через первый ключ, первичная обмотка трансформатора подключена к выходам фазовращателя через второй ключ, трансформатор вместе с первым и вторым ключами образуют трансформаторно-коммутационный элемент, количество трансформаторно-коммутационных элементов определяется дискретностью и диапазоном регулирования, последовательно соединенные вторичные обмотки трансформаторов трансформаторно-коммутационных элементов включены между входным выводом и через согласующий автотрансформатор с выходным выводом стабилизатора, первый вход фазовращателя подключен ко входному выводу, второй вход фазовращателя подключен к выходу последовательного соединения вторичных обмоток трансформаторов, второй вход узла управления подключен к входному выводу стабилизатора.
Кроме того:
- фазовращатель выполнен состоящим из четырех ключей соединенных по схеме моста, суммирующее плечо первой диагонали которого подключено к первому входу фазовращателя, вычитающее плечо первой диагонали подключено ко второму входу фазовращателя, а вторая диагональ подключена к выходу фазовращателя,
- узел управления содержит измеритель входного напряжения, вход которого подключен к второму входу узла управления, измеритель выходного напряжения, вход которого подключен к первому входу узла управления и схему сравнения, входы которой подключены к выходам измерителей входного и выходного напряжений, а выходы являются выходами узла управления.
Изобретение поясняется с помощью чертежа, где показана структурная схема стабилизатора переменного напряжения.
Стабилизатор переменного напряжения содержит входной 1 и выходной 2 выводы, общую точку 3, управляемые ключи 4, 5, трансформаторы 6, с первичными 7 и вторичными 8 обмотками, управляемый фазовращатель 9, узел управления 10, один вход которого подключен к выходу стабилизатора, а выходы к входам управления соответствующих ключей и фазовращателя, трансформатор снабжен дополнительной 11 обмоткой выводы которой соединены между собой через первый 4 ключ, первичная обмотка трансформатора подключена к выходам фазовращателя через второй 5 ключ, трансформатор вместе с первым и вторым ключами образуют трансформаторно-коммутационный элемент 12, количество которых определяется дискретностью и диапазоном регулирования напряжения, последовательно соединенные вторичные обмотки трансформаторов трансформаторно-коммутационных элементов включены между входным 1 выводом и через согласующий автотрансформатор 13 с выходным 2 выводом, первый вход фазовращателя подключен к входному выводу, второй вход фазовращателя подключен к выходу последовательного соединения вторичных обмоток трансформаторов, второй вход узла управления подключен к входному выводу стабилизатора.
Фазовращатель представляющий собой тиристорный мост выполнен состоящим из четырех 14, 15, 16, 17 ключей, суммирующее плечо 14, 15 первой диагонали которого подключено к первому входу фазовращателя, вычитающее плечо 16, 17 первой диагонали подключено ко второму входу фазовращателя, а вторая диагональ подключена к выходу фазовращателя.
Узел управления содержит измеритель 18 входного напряжения, вход которого подключен к второму входу узла управления, измеритель 19 выходного напряжения, вход которого подключен к первому входу узла управления и схему 20 сравнения, входы которой подключены к выходам измерителей входного и выходного напряжений, а выходы являются выходами узла управления. Сама схема сравнения может быть реализована в виде запоминающего устройства, в котором каждому значению адресов входного, выходного и стабилизируемого напряжений сопоставлена совокупность управляющих сигналов, либо на основе процессора, обеспечивающего формирование управляющих сигналов, приближающих выходное
напряжение к значению стабилизируемого, учитывая при этом величину входного напряжения.
Стабилизатор содержит четыре трансформаторно-коммутационных элемента. С помощью моста стабилизатор переводится в режим повышения напряжения или в режим понижения напряжения, а трансформаторные ячейки обеспечивают дискретное изменение напряжения на выходе стабилизатора. Выходной автотрансформатор согласует симметричную работу стабилизатора с несимметричным преобразованием входного напряжения в выходное. Стабилизатор содержит драйверы ключей (на схеме не показаны) обеспечивающие работу ключей моста и работу ключей трансформаторно-коммутационных элементов, а также индикатор.
Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом. Входное переменное напряжение прикладывается между выводом 1 и общей точкой 3. Приложенное напряжение с вывода 1 подается на вход последовательного соединения вторичных обмоток трансформаторов трансформаторно-коммутационных элементов.
В первый момент после включения стабилизатора - он находится в среднем нейтральном состоянии. При этом первые ключи замыкают дополнительные обмотки трансформаторов трансформаторно-коммутационных ячеек. На выходе этих трансформаторов напряжение равно нулю. Таким образом, входное напряжение, прошедшее через вторичные обмотки этих трансформаторов, не изменится.
При изменении выходного напряжения, например вследствие изменения сопротивления нагрузки, или изменении входного напряжения, изменяется разница выходного и стабилизируемого напряжений, появляется необходимость изменения выходного напряжения. Схема сравнения обеспечивает сопоставление величин входного, выходного и стабилизируемого напряжений и на ее выходах формируются управляющие сигналы, в соответствии с которыми, мост подготовит цепь трансформаторно-коммутационных элементов для работы на повышение напряжения или для понижения напряжения. Затем первый элемент переключится из закороченного положения в рабочее и повысит или понизит напряжение, например, на 1%. При включении второго элемента напряжение изменится на 2%. При включении третьего трансформаторно-коммутационного элемента - на 4%. При включении четвертого элемента - на 8%. четыре включенных элемента увеличат напряжение в этом случае на 15%, если мост включен на увеличение напряжения и уменьшит на 15%, если мост включен на понижение напряжения. Трансформаторно-коммутащюнные элементы (ячейки) могут быть
настроены и на другое процентное соотношение, например: 0,5%, 1%, 2% и 4%, соответственно.
Стабилизатор содержит автотрансформатор, который повышает напряжение, поступившее с выходов трансформаторно-коммутационных элементов. Автотрансформатор обеспечивает согласование симметричной регулировки напряжения (±15%) с несимметричной коррекции входного напряжения (-12% и +18%).
Каждый трансформаторно-коммутационный элемент обеспечивает изменение выходного напряжения на определенную величину, а величина диапазона регулирования определяется количеством трансформаторно-коммутационных элементов, поэтому эффективность изменения напряжения в нижней точке диапазона, в средней и в верхней точках одинакова, что позволяет расширить диапазон стабилизации напряжения.
Индикатор отображает состояние, в котором находится стабилизатор с помощью отдельных светодиодов, и значение, на сколько процентов он нагружен с помощью линейки светодиодов, а также входное напряжение, выходное напряжение, величину нагрузки с помощью трехразрядного цифрового дисплея.
Предлагаемый стабилизатор переменного напряжения обеспечивает расширение области применения известного стабилизатора за счет обеспечения возможности расширение диапазона и точности регулирования и стабилизации напряжения.