RU2280271C1 - Стабилизатор переменного напряжения - Google Patents
Стабилизатор переменного напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2280271C1 RU2280271C1 RU2004136780/09A RU2004136780A RU2280271C1 RU 2280271 C1 RU2280271 C1 RU 2280271C1 RU 2004136780/09 A RU2004136780/09 A RU 2004136780/09A RU 2004136780 A RU2004136780 A RU 2004136780A RU 2280271 C1 RU2280271 C1 RU 2280271C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- load
- stabilizer
- output
- control unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного питания. Технический результат - повышение КПД, уменьшение искажений формы кривой выходного напряжения и упрощение схемного решения, что повышает эксплуатационную надежность. Сущность изобретения состоит в том, что нагрузка подключается к выходу повышающего трансформатора последовательно с двумя параллельно включенными катушками различной индуктивности, намотанными на одном замкнутом ферромагнитном сердечнике, причем последовательно с катушкой с большей индуктивностью включен переменный резистор, регулируемый блоком управления, вход которого подключен к выходу стабилизатора. 4 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности ко вторичным источникам электропитания - стабилизаторам переменного напряжения.
Известны аналогичные устройства [1, 2, 3, 4], обладающие одним общим недостатком: они не обеспечивают стабилизацию переменного напряжения на нагрузке, потребляющей мощность несколько киловатт, при высоких требованиях к КПД и форме кривой выходного синусоидального напряжения.
Основной проблемой в условиях значительной мощности и жестких требований к форме кривой выходного напряжения стабилизаторов является проблема построения регулируемого элемента. Активные и пассивные резистивные регулируемые элементы в этих условиях практически неприемлемы ввиду больших необходимых мощностей рассеивания, искажения формы кривой и значительного снижения КПД стабилизатора.
Наиболее близким по техническому использованию к предлагаемому устройству (прототипом) является стабилизатор переменного напряжения [5], в котором в качестве регулируемого элемента использованы рабочие обмотки магнитного усилителя, что не позволяет в принципе получить неискаженную кривую выходного напряжения, поскольку магнитный усилитель искажает форму протекающего в его рабочих обмотках тока по принципу своей работы.
Недостатком прототипа является существенное искажение формы выходного напряжения стабилизатора и невысокий КПД в условиях значительных мощностей.
Предлагаемый стабилизатор переменного напряжения предназначен для стабилизации напряжения на нагрузке, потребляющей мощность порядка нескольких киловатт, повышения КПД и уменьшения коэффициента несинусоидальности выходного напряжения.
Сущность изобретения заключается в том, что стабилизатор содержит регулируемый блоком управления элемент, включенный между входным повышающим трансформатором и нагрузкой, выполненный следующим образом. На замкнутом ферромагнитном (стальном) сердечнике намотаны две параллельные обмотки, причем последовательно с одной из обмоток включен переменный резистор, изменяющий свое активное сопротивление блоком управления. Входным сигналом блока управления является напряжение на нагрузке. Входы обмоток подключены к выходу повышающего трансформатора, а выходы обмоток связаны с выходом стабилизатора.
Схема электрическая функциональная предлагаемого стабилизатора переменного напряжения представлена на фиг.1. На фиг.2 и 3 представлены поясняющие принцип работы стабилизатора схемы: соответственно схема регулируемого элемента и его схема замещения, на фиг.4 - графики зависимости полного сопротивления регулируемого элемента от величины активного сопротивления переменного резистора.
Стабилизатор содержит повышающий трансформатор 1, подключенный своими входными клеммами 2 к сети. К выходам трансформатора подключены: последовательно соединенные нагрузка 3 и две параллельно соединенные катушки 4 и 5 с индуктивностями соответственно L1 и L2, намотанные на замкнутом ферромагнитном (стальном) сердечнике, что обеспечивает их сильную магнитную связь. Последовательно с катушкой, имеющей значительно бóльшую индуктивность, например с катушкой 5 (L2≫L1), включен переменный резистор 6, регулируемый блоком управления 7. Входы блока управления соединены с выходными клеммами стабилизатора 8.
Принцип действия предлагаемого стабилизатора основан на компенсации колебаний напряжения на нагрузке, вызванных дестабилизирующими факторами, за счет изменения падения напряжения на регулируемом элементе (фиг.2). Изменение падения напряжения на регулируемом элементе происходит за счет изменения его полного комплексного сопротивления при изменении активного сопротивления переменного резистора Rp. Принципиально важным является то, что соотношение токов обмоток W1 и W2 может быть выбрано таким, что ток обмотки W2 окажется значительно меньше тока обмотки W1. Это позволяет обеспечить пренебрежимо малые потери мощности в регулируемом переменном резисторе Rp, что значительно повышает КПД стабилизатора в целом и упрощает задачу практической реализации управляемого резистора. Катушки индуктивности работают в линейном режиме, что позволяет получить практически гармоническую форму выходного напряжения стабилизатора.
На схеме (фиг.3) обозначено: L1 и L2 - индуктивности первой и второй катушек с коэффициентом связи Ксв≈1, r1 и r2 - активные (омические) сопротивления катушек, R - активное (омическое) сопротивление переменного резистора, - комплексное значение входного напряжения; и - комплексные значения токов в соответствующих ветвях.
Для данной схемы справедливы соотношения:
Знак "+" соответствует согласному включению катушек, "-" - встречному включению.
Здесь "-" соответствует согласному, а "+" - встречному включению катушек.
Из (2) получаем:
Отсюда полное сопротивление регулируемого элемента записывается в виде:
Из (2) находим соотношение токов:
Из полученных соотношений вытекает следующий основной вывод:
выбором индуктивностей L1 и L2 можно обеспечить существенное различие модулей токов и (в нашем случае и осуществить регулирование полного сопротивления за счет изменения сопротивления R резистора, стоящего в слаботочной цепи.
Для иллюстрации сказанного на основании (4) рассчитаем соотношение
при следующих значениях параметров: ω=314 1/C, L1=0,1 Гн, L2=100 Гн, R=103 Ом, r1=r2≈0.
В результате получим:
Этот расчет показывает, что ток в обмотке с индуктивностью L2 составляет незначительную часть тока нагрузки. Это дает возможность, во-первых, обеспечить малые потери в регулируемом элементе при больших мощностях нагрузки и, во-вторых, успешно решить проблему практической реализации регулируемого элемента.
С целью оценки эффективности регулирования модуля полного сопротивления регулируемого элемента стабилизатора за счет изменения активного сопротивления R слаботочной цепи на ПЭВМ рассчитаны графики зависимости для согласного (1) и встречного (2) включения катушек при r1=0,1 Ом, r2=5 Ом, L1=0,1 Гн, L2=10 Гн, ω=314 1/C (см. фиг.4). Из графиков следует, что регулирование модуля полного сопротивления цепи за счет изменения R оказывается весьма эффективным. Экспериментальные исследования подтверждают результаты теоретического анализа.
В основе описанной выше возможности управления сопротивлением регулируемого элемента регулировкой сопротивления слаботочной цепи лежит сильная магнитная связь катушек индуктивности.
Из вышесказанного следует, что комплексное полное сопротивление регулируемого элемента стабилизатора в пределах от R=0 до R=∞ изменяется от
до
Для увеличения наглядности описываемого эффекта отметим, что в идеальном случае - при r1=r2=0 независимо от соотношения L1 и L2
Предлагаемый стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.
Вначале рассмотрим работу при номинальном напряжении на нагрузке.
На выходе повышающего трансформатора 1 имеет место напряжение, обеспечивающее с учетом падения на регулируемом элементе номинальное напряжение на нагрузке. Блок управления 7, измеряя напряжение на нагрузке 3, устанавливает значение сопротивления переменного резистора 6, обеспечивающее такое значение полного сопротивления регулируемого элемента, при котором напряжение на нагрузке оказывается близким к номинальному.
Повышающий трансформатор 1 предназначен для создания запаса по напряжению на регулируемом элементе в случае уменьшения напряжения сети ниже допустимого уровня.
При уменьшении напряжения на нагрузке относительно номинального блок управления уменьшает значение сопротивления резистора 6, что приводит к уменьшению модуля полного сопротивления регулируемого элемента и следовательно, к уменьшению падения напряжения на нем. В результате напряжение на нагрузке возрастает.
При увеличении напряжения на нагрузке относительно номинального происходит обратный процесс: блок управления увеличивает сопротивление резистора 6, что приводит к уменьшению напряжения на нагрузке.
Блок управления 7 может быть выполнен, например, в виде аналого-цифрового преобразователя, превращающего отклонение средневыпрямленного значения напряжения на нагрузке от номинального в цифровой двоичный код. Этим кодом управляется цифровое сопротивление 6.
Другие варианты исполнения блока управления не рассматриваются.
Таким образом, предлагаемый стабилизатор переменного напряжения имеет следующие преимущества:
1. Примененный в нем принцип изменения сопротивления регулируемого элемента предполагает линейный режим его работы по переменному току, что обуславливает практически гармоническую форму напряжения на нагрузке.
2. Ток в регулируемой ветви выбором параметров схемы может быть сделан достаточно малым по сравнению с током нагрузки, что существенно облегчает задачу практической реализации регулируемого элемента для значительных мощностей нагрузки.
3. Регулируемая ветвь регулирующего элемента имеет в основном реактивный (индуктивный) характер, что обеспечивает незначительные потери активной мощности в этом элементе и повышение КПД стабилизатора в целом.
4. Стабилизатор имеет очень простое схемотехническое решение.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №1244645.
2. Авторское свидетельство №1458862.
3. Авторское свидетельство №1495766.
4. Авторское свидетельство №1668973.
5. Авторское свидетельство №1453379.
Claims (1)
- Стабилизатор переменного напряжения, содержащий входной повышающий трансформатор и блок управления регулирующим элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, устранения искажений формы кривой выходного напряжения и повышения эксплуатационной надежности, нагрузка подключается к выходу повышающего трансформатора последовательно с двумя параллельно включенными катушками с различными индуктивностями, намотанными на одном замкнутом ферромагнитном сердечнике, причем последовательно с катушкой с большей индуктивностью включен переменный резистор, регулируемый блоком управления, вход которого подключен к выходу стабилизатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004136780/09A RU2280271C1 (ru) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Стабилизатор переменного напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004136780/09A RU2280271C1 (ru) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Стабилизатор переменного напряжения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2280271C1 true RU2280271C1 (ru) | 2006-07-20 |
Family
ID=37028793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004136780/09A RU2280271C1 (ru) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Стабилизатор переменного напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2280271C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554712C1 (ru) * | 2014-05-27 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Электроавтоматика" | Стабилизатор - регулятор напряжения переменного тока |
-
2004
- 2004-12-15 RU RU2004136780/09A patent/RU2280271C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554712C1 (ru) * | 2014-05-27 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Электроавтоматика" | Стабилизатор - регулятор напряжения переменного тока |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4149915B2 (ja) | 絶縁切替え調整器におけるインダクタ電流感知および関連する方法 | |
US6021052A (en) | DC/AC power converter | |
US7405498B2 (en) | Multi-level active filter | |
US6339265B1 (en) | Voltage drop compensating reactor | |
CA2268480C (en) | Universal harmonic mitigating system | |
KR101292991B1 (ko) | 멀티레벨 전압 출력 및 고조파 보상기를 갖는 전력 변환기 | |
JP5134631B2 (ja) | ほとんど完全に誘導性の負荷を制御する方法と該方法を適用する装置 | |
US20200373785A1 (en) | Wireless charger for underwater vehicles fed from a constant current distribution cable | |
KR20110104471A (ko) | Ac 유도 모터들에서 전압 제어 및 역률 보정 | |
US6072708A (en) | Phase controlled switching regulator power supply | |
JP2007236183A (ja) | 電力を変換し、かつ、調整する方法および装置 | |
US20140306690A1 (en) | Apparatus for current measurement | |
SK280764B6 (sk) | Riadený napájací zdroj | |
RU2280271C1 (ru) | Стабилизатор переменного напряжения | |
KR102185658B1 (ko) | 인덕턴스 가변 장치 및 이의 제어방법 | |
KR102328616B1 (ko) | 기존의 배전용 변압기에 작은 전력 변환기를 추가한 지능형 변압기 토폴로지 | |
US20100054006A1 (en) | Controlling transient response of a power supply | |
US6441712B2 (en) | Tuned filters for electric power systems | |
JPS59156166A (ja) | 電流分散方法及び電流分散回路 | |
RU2554712C1 (ru) | Стабилизатор - регулятор напряжения переменного тока | |
RU2245600C1 (ru) | Устройство для ступенчатого регулирования переменного напряжения | |
Pejovic et al. | Three-phase rectifiers that apply optimal current injection | |
CA2216357C (en) | Dc/ac power converter | |
WO1999009569A1 (en) | Controlled ferroresonant transformer | |
KR100198831B1 (ko) | 리니어 전력제어장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071216 |