RU2468411C1 - Stabiliser of single-phase voltage in network - Google Patents
Stabiliser of single-phase voltage in network Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468411C1 RU2468411C1 RU2011129149/08A RU2011129149A RU2468411C1 RU 2468411 C1 RU2468411 C1 RU 2468411C1 RU 2011129149/08 A RU2011129149/08 A RU 2011129149/08A RU 2011129149 A RU2011129149 A RU 2011129149A RU 2468411 C1 RU2468411 C1 RU 2468411C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- load
- main
- transformer
- stabiliser
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания, и предназначено для использования в системах электроснабжения с целью стабилизации однофазных источников электроэнергии переменного тока промышленной частоты.The invention relates to electrical engineering, in particular to sources of secondary power supply, and is intended for use in power supply systems in order to stabilize single-phase AC power sources of industrial frequency.
Известно аналогичное устройство - однофазный стабилизатор напряжения [1], состоящий из однофазного трансформатора, двух оптосимисторов и системы управления стабилизатором напряжения, включающей в себя блок питания, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, компаратор и два формирователя импульсов. Недостатком аналога является то, что при его работе возможны искажения формы кривой напряжения.A similar device is known - a single-phase voltage stabilizer [1], consisting of a single-phase transformer, two opto-sims and a voltage stabilizer control system, including a power supply, a zero-organ, a sawtooth voltage generator, a comparator and two pulse shapers. The disadvantage of the analogue is that during its operation, distortions of the shape of the voltage curve are possible.
Известен стабилизатор переменного напряжения [2], включающий повышающий трансформатор, две катушки, намотанные на один замкнутый сердечник, переменный резистор и блок управления сопротивлением резистора. Недостатком данного стабилизатора является то, что он эффективен для стабилизации напряжения на нагрузке, потребляющей большую мощность (от нескольких киловатт и выше).Known AC voltage stabilizer [2], including a step-up transformer, two coils wound around one closed core, a variable resistor and a resistor resistance control unit. The disadvantage of this stabilizer is that it is effective for stabilizing the voltage at a load that consumes more power (from several kilowatts and above).
Известно устройство, реализующее способ защиты нагрузки от аномальных напряжений в сети [3]. Данное устройство, предназначенное для регулирования напряжения в цепях переменного и постоянного тока, состоит из регулируемого элемента, порогового элемента нижнего допустимого значения, устройства контроля верхнего допустимого значения, детектора допустимых значений, схемы выделения переднего фронта, таймера, логического элемента "Сложение по модулю 2", инвертора, усилителя и выходного коммутирующего реле. Недостатком устройства могут являться коммутационные помехи при срабатывании реле.A known device that implements a method of protecting the load from abnormal voltage in the network [3]. This device, designed to regulate the voltage in the AC and DC circuits, consists of an adjustable element, a threshold element of the lowest permissible value, a device for monitoring the upper permissible value, a detector of permissible values, a leading edge allocation circuit, a timer, and the "Modulo 2" logic element , inverter, amplifier and output switching relay. The disadvantage of this device may be switching interference when the relay is triggered.
Наиболее близким по технической реализации к предлагаемому изобретению является стабилизатор переменного напряжения сети [4]. Данный стабилизатор содержит первичный автотрансформатор, первичный и три вторичных выпрямителя, три оптоэлектронных ключа, источник пороговых напряжений, два компаратора, детектор нуля входного напряжения сети, дешифратор, три Д-триггера, три диодных мостовых схемы и три мощных полевых транзистора. В прототипе переключение обмоток автотрансформатора для регулирования напряжения на нагрузке осуществляется мощными полевыми транзисторами, управляемыми соответствующими логическими элементами. Недостатком прототипа является наличие в нем силовых переключающих элементов (мощных полевых транзисторов), работа которых неизбежно будет приводить к некоторым искажениям синусоидального напряжения. Кроме того, при переключении больших мощностей транзисторы будут находиться в тяжелом тепловом режиме. Это потребует реализации для них некоторого облегченного режима работы или принудительного охлаждения, что повлечет за собой снижение надежности работы стабилизатора в целом.Closest to the technical implementation of the present invention is an AC voltage stabilizer [4]. This stabilizer contains a primary autotransformer, a primary and three secondary rectifiers, three optoelectronic switches, a threshold voltage source, two comparators, a zero input voltage detector, a decoder, three D-flip-flops, three diode bridge circuits and three powerful field-effect transistors. In the prototype, the switching of the autotransformer windings for regulating the voltage at the load is carried out by powerful field-effect transistors controlled by the corresponding logic elements. The disadvantage of the prototype is the presence in it of power switching elements (powerful field effect transistors), the operation of which will inevitably lead to some distortion of the sinusoidal voltage. In addition, when switching large powers, the transistors will be in severe thermal conditions. This will require the implementation for them of some lightweight mode of operation or forced cooling, which will entail a decrease in the reliability of the stabilizer as a whole.
Целью изобретения является сохранение формы стабилизируемого напряжения и повышение надежности работы стабилизатора за счет исключения из схемы силовых элементов большой мощности.The aim of the invention is to maintain the shape of the stabilized voltage and increase the reliability of the stabilizer due to the exclusion from the circuit of power elements of high power.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый стабилизатор состоит из двух каналов: основного и дополнительного управляемого каналов. Оба канала связаны между собой последовательным соединением нагрузки и вторичных обмоток двух трансформаторов так, чтобы выходные напряжения этих обмоток на нагрузке складывались. Непосредственно регулирование напряжения на нагрузке происходит в низковольтном управляемом добавочном канале только за счет увеличения или уменьшения "вольтодобавки" к изменившемуся напряжению в основном канале. Предлагаемый стабилизатор однофазного напряжения сети содержит выпрямитель, основной и добавочный трансформаторы, мостовой измерительный элемент, делитель напряжения и усилитель мощности, причем нагрузка подключена к последовательно соединенным вторичным обмоткам основного и добавочного трансформаторов, к нагрузке подключен выпрямитель, выход которого соединен с первой диагональю мостового измерительного элемента, одно плечо которого содержит последовательно соединенные резистор и стабилитрон, а второе - два резистора, во вторую диагональ моста включен светодиод резисторной оптопары, фоторезистор которой включен в делитель напряжения на дополнительной обмотке основного трансформатора, а фоторезистор оптопары подключен ко входу усилителя мощности, к выходу которого подключена первичная обмотка добавочного трансформатора.This goal is achieved by the fact that the proposed stabilizer consists of two channels: the main and additional controlled channels. Both channels are connected by a series connection of the load and the secondary windings of the two transformers so that the output voltages of these windings on the load add up. Directly regulating the voltage at the load occurs in the low-voltage controlled auxiliary channel only by increasing or decreasing the "voltage boost" to the changed voltage in the main channel. The proposed single-phase network voltage stabilizer contains a rectifier, main and auxiliary transformers, a bridge measuring element, a voltage divider and a power amplifier, the load being connected to the secondary windings of the main and additional transformers connected in series, a rectifier connected to the load, the output of which is connected to the first diagonal of the bridge measuring element , one shoulder of which contains a resistor and a zener diode connected in series, and the second - two resistors, in the second the diagonal of the bridge is the LED of the resistor optocoupler, the photoresistor of which is included in the voltage divider on the additional winding of the main transformer, and the photoconductor optocoupler is connected to the input of the power amplifier, to the output of which the primary winding of the additional transformer is connected.
Принцип работы стабилизатора однофазного напряжения сети поясняется фиг.1, на которой представлена его электрическая функциональная схема.The principle of operation of the single-phase voltage stabilizer is illustrated in figure 1, which presents its electrical functional diagram.
Стабилизатор содержит основной (входной) трансформатор 1 с первичной обмоткой 11 и вторичными обмотками 12 и 13; добавочный (выходной) трансформатор 2 с первичной 21 и вторичной 22 обмотками; выпрямитель 3; мостовой измерительный элемент 4, одно плечо которого содержит последовательно соединенные резистор R41 и стабилитрон VD42, второе плечо содержит два резистора R43 и R44, а в одну диагональ моста включен светодиод резисторной оптопары VS45; делитель напряжения 5, состоящий из резистора R51, и фоторезистора оптопары VS45; усилитель мощности 6 и нагрузку RH 7.The stabilizer contains a primary (input) transformer 1 with a primary winding 1 1 and secondary windings 1 2 and 1 3 ; additional (output) transformer 2 with primary 2 1 and secondary 2 2 windings; rectifier 3; a bridge measuring element 4, one arm of which contains a resistor R 41 and a Zener diode VD 42 connected in series, the second arm contains two resistors R 43 and R 44 , and a resistor optocoupler VS 45 is included in one diagonal of the bridge; a voltage divider 5, consisting of a resistor R 51 , and a photoconductor optocoupler VS 45 ; power amplifier 6 and load R H 7.
Перечисленные элементы образуют два канала стабилизатора: основной и добавочный (управляемый канал вольтодобавки). Основной канал состоит из вторичной обмотки 12 входного трансформатора 1, выпрямителя 3, мостового измерительного элемента 4 и непосредственно нагрузки RH 7. Управляемый канал вольтодобавки состоит из вторичной (дополнительной) обмотки 13 входного трансформатора 1, делителя напряжения 5, усилителя мощности 6 и добавочного трансформатора 2.These elements form two channels of the stabilizer: the main and additional (controlled channel voltage boost). The main channel consists of a secondary winding 1 2 of the input transformer 1, a rectifier 3, a bridge measuring element 4 and the direct load R H 7. The controlled channel of the voltage boost consists of a secondary (additional) winding 1 3 of the input transformer 1, voltage divider 5, power amplifier 6 and auxiliary transformer 2.
Оба канала связаны между собой последовательным соединением нагрузки RH 7 и вторичных обмоток 12 и 22 так, чтобы выходные напряжения этих обмоток на нагрузке складывались.Both channels are connected by a series connection of the load R H 7 and the secondary windings 1 2 and 2 2 so that the output voltages of these windings on the load add up.
Выпрямитель 3 подключен параллельно нагрузке 7. Выход выпрямителя связан с первой диагональю мостового измерительного элемента 4. Ко вторичной обмотке 13 подключен делитель напряжения 5, в котором фоторезистор оптопары VS45 подключен ко входу усилителя мощности 6, а выход усилителя мощности соединен с первичной обмоткой 21, выходного добавочного трансформатора 2.The rectifier 3 is connected in parallel with the load 7. The output of the rectifier is connected to the first diagonal of the bridge measuring element 4. A voltage divider 5 is connected to the secondary winding 1 3 , in which the photoconductor VS 45 optocoupler is connected to the input of the power amplifier 6, and the output of the power amplifier is connected to the primary winding 2 1 , output incremental transformer 2.
Стабилизатор работает следующим образом.The stabilizer works as follows.
Входное напряжение сети прикладывается к первичной обмотке 11, основного трансформатора. Преобразованное в трансформаторе до соответствующего значения напряжение со вторичной обмотки 12 с напряжением вторичной обмотки 22 добавочного трансформатора 2 прикладывается к нагрузке RH. Это напряжение также прикладывается и к выпрямителю 3. Выпрямленное постоянное напряжение поступает на первую диагональ мостового измерительного элемента 4. Во вторую диагональ этого элемента включен светодиод резисторной оптопары VS45.The input mains voltage is applied to the primary winding 1 1 of the main transformer. Converted in the transformer to the appropriate value, the voltage from the secondary winding 1 2 with the voltage of the secondary winding 2 2 of the auxiliary transformer 2 is applied to the load R H. This voltage is also applied to the rectifier 3. The rectified direct voltage is applied to the first diagonal of the bridge measuring element 4. The LED of the resistor optocoupler VS 45 is turned on in the second diagonal of this element.
При номинальном напряжении на нагрузке будет номинальным и напряжение в первой диагонали мостового элемента 4. Соответственно номинальным будет напряжение во второй диагонали элемента 4, номинальным будет свечение светодиода оптопары VS45, а значит, номинальным будет и значение сопротивления фоторезистора оптопары VS45 в делителе напряжения 5. В этом случае напряжение на выходе усилителя мощности 6 будет таким, чтобы результирующее напряжение на нагрузке от основного канала и от канала вольтодобавки также было номинальным.At the rated voltage at the load, the voltage in the first diagonal of the bridge element 4 will also be rated. Accordingly, the voltage in the second diagonal of the element 4 will be rated, the luminescence of the LED of the optocoupler VS 45 will be rated, which means that the resistance value of the photoconductor VS 45 optocoupler in the voltage divider 5 will also be rated. In this case, the voltage at the output of the power amplifier 6 will be such that the resulting voltage on the load from the main channel and from the voltage boost channel is also nominal.
Если, например, результирующее напряжение нанагрузке повысилось, то добавочное напряжение управляемого канала вольтодобавки уменьшится настолько, чтобы результирующее напряжение от двух каналов на нагрузке стало близким к номинальному. В этом случае при повышении напряжения на выходе обмотки 12 повысится постоянное напряжение и на выходе выпрямителя 3, которое прикладывается к первой диагонали мостового элемента 4. Так как в левое плечо моста включен стабилитрон, то потенциал в точке а) всегда будет оставаться постоянным. В нашем случае произойдет повышение потенциала в точке б). Светодиод оптопары VS45 станет светиться ярче, а сопротивление фоторезистора этой же оптопары в делителе напряжения 5 будет соответственно уменьшаться. При уменьшении сопротивления фоторезистора на входе усилителя мощности 6 уменьшится его выходное напряжение, а значит, напряжение на выходе обмотки 22, являющееся вольтодобавкой к напряжению основного (первого) канала, также уменьшится. В результате результирующее напряжение на нагрузке станет близким к номинальному.If, for example, the resulting voltage on the load increases, then the additional voltage of the controlled channel of the voltage boost will decrease so that the resulting voltage from the two channels on the load becomes close to the nominal. In this case, when the voltage at the output of the winding 1 2 increases, the constant voltage increases at the output of the rectifier 3, which is applied to the first diagonal of the bridge element 4. Since the zener diode is connected to the left shoulder of the bridge, the potential at point a) will always remain constant. In our case, there will be an increase in potential at point b). The LED of the VS 45 optocoupler will glow brighter, and the resistance of the photoresistor of the same optocoupler in the voltage divider 5 will decrease accordingly. With a decrease in the resistance of the photoresistor at the input of the power amplifier 6, its output voltage will decrease, which means that the voltage at the output of the winding 2 2 , which is a voltage addition to the voltage of the main (first) channel, will also decrease. As a result, the resulting voltage at the load will become close to the rated voltage.
Если, например, результирующее напряжение на нагрузке уменьшилось, то добавочное напряжение управляемого канала вольтодобавки должно увеличиться настолько, чтобы результирующее напряжение от двух каналов на нагрузке стало близким к номинальному. В этом случае при уменьшении напряжения на выходе обмотки 12 понизится постоянное напряжение на выходе выпрямителя 3 и произойдет понижение потенциала в точке б). Светодиод оптопары VS45 станет светиться менее ярко и сопротивление фоторезистора этой же оптопары в делителе напряжения 5 будет соответственно увеличиваться. При увеличении сопротивления фоторезистора на входе усилителя мощности 6 увеличится его выходное напряжение, а значит, напряжение на выходе обмотки 22, являющееся вольтодобавкой к напряжению основного (первого) канала, также увеличится. В результате результирующее напряжение на нагрузке аналогично станет близким к номинальному.If, for example, the resulting voltage on the load decreases, then the additional voltage of the controlled voltage boost channel should increase so that the resulting voltage from the two channels on the load becomes close to the rated voltage. In this case, when the voltage at the output of the winding 1 2 decreases, the constant voltage at the output of the rectifier 3 decreases and the potential decreases at point b). The LED of the VS 45 optocoupler will glow less brightly and the resistance of the photoresistor of the same optocoupler in the voltage divider 5 will increase accordingly. With increasing resistance of the photoresistor at the input of the power amplifier 6, its output voltage will increase, which means that the voltage at the output of the winding 2 2 , which is a voltage addition to the voltage of the main (first) channel, will also increase. As a result, the resulting voltage at the load likewise becomes close to the nominal.
Таким образом, при изменении напряжения на нагрузке его компенсация в предлагаемом стабилизаторе осуществляется не за счет изменения режимов работы силовых элементов основного канала, как это происходило ранее, а за счет соответствующего изменения вольтодобавки дополнительного низковольтного управляемого канала к напряжению основного питающего нагрузку канала. Такое техническое решение позволяет исключить из схемы силовые элементы большой мощности, что существенно повышает надежность работы стабилизатора в целом. Кроме того, исключение из схемы управляемых силовых элементов позволяет также сохранять синусоидальную форму стабилизируемого напряжения.Thus, when the voltage at the load changes, its compensation in the proposed stabilizer is not due to changes in the operating modes of the power elements of the main channel, as happened earlier, but due to a corresponding change in the voltage addition of the additional low-voltage controlled channel to the voltage of the main channel supplying the load. This technical solution allows you to exclude high power elements from the circuit, which significantly increases the reliability of the stabilizer as a whole. In addition, the exclusion of controlled power elements from the circuit also allows you to save a sinusoidal shape of the stabilized voltage.
В конечном итоге предложенный стабилизатор однофазного напряжения сети позволит существенно повысить качество электроэнергии и надежность вторичных источников питания систем электроснабжения различного назначения.Ultimately, the proposed single-phase voltage regulator will significantly improve the quality of electricity and the reliability of secondary power supplies of power supply systems for various purposes.
Источники информацииInformation sources
1. Григораш О.В., Цыганков Б.К. и др. Однофазный стабилизатор напряжения. Патент РФ №2282886, 2006.1. Grigorash OV, Tsygankov B.K. et al. Single-phase voltage stabilizer. RF patent No. 2282886, 2006.
2. Расщепляев Ю.С., Посупонько Н.В., Вербов В.Ф., Вербов А.В. Стабилизатор переменного напряжения. Патент РФ №2280271, 2006.2. Rascheplyaev Yu.S., Posuponko N.V., Verbov V.F., Verbov A.V. AC voltage stabilizer. RF patent No. 2280271, 2006.
3. Расщепляев Ю.С., Посупонько Н.В., Вербов В.Ф., Вербов А.В. Способ защиты нагрузки от аномальных напряжений в сети. Патент РФ №2280292, 2006.3. Rascheplyaev Yu.S., Posuponko N.V., Verbov V.F., Verbov A.V. A way to protect the load from abnormal voltage in the network. RF patent No. 2280292, 2006.
4. Расщепляев Ю.С., Вербов В.Ф., Вербов М.В. Стабилизатор переменного напряжения сети. Положительное решение на выдачу патента на изобретение от 18.11.2010 по заявке №2010119476/07(027680), 2010.4. Rascheplyaev Yu.S., Verbov V.F., Verbov M.V. AC voltage stabilizer. A positive decision on the grant of a patent for an invention dated 11/18/2010 by application No. 20101919476/07 (027680), 2010.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129149/08A RU2468411C1 (en) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | Stabiliser of single-phase voltage in network |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129149/08A RU2468411C1 (en) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | Stabiliser of single-phase voltage in network |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2468411C1 true RU2468411C1 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=49254996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011129149/08A RU2468411C1 (en) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | Stabiliser of single-phase voltage in network |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2468411C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU468227A1 (en) * | 1973-07-02 | 1975-04-25 | AC Voltage Regulator | |
| US4896092A (en) * | 1988-10-12 | 1990-01-23 | Power Distribution, Inc. | Voltage regulator for AC single phase and three phase systems |
| WO2007108427A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Kagoshima University | Voltage regulator |
| RU82886U1 (en) * | 2008-04-28 | 2009-05-10 | Федеральное Космическое Агентство Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Головное Особое Конструкторское Бюро "Прожектор" | AC VOLTAGE REGULATOR |
-
2011
- 2011-07-13 RU RU2011129149/08A patent/RU2468411C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU468227A1 (en) * | 1973-07-02 | 1975-04-25 | AC Voltage Regulator | |
| US4896092A (en) * | 1988-10-12 | 1990-01-23 | Power Distribution, Inc. | Voltage regulator for AC single phase and three phase systems |
| WO2007108427A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Kagoshima University | Voltage regulator |
| RU82886U1 (en) * | 2008-04-28 | 2009-05-10 | Федеральное Космическое Агентство Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Головное Особое Конструкторское Бюро "Прожектор" | AC VOLTAGE REGULATOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9929663B1 (en) | Inductor protection during fast transient response in isolated voltage converters | |
| US20160295657A1 (en) | Led lighting device and led illuminating device | |
| US20110109248A1 (en) | Dc/dc converter with multiple outputs | |
| US9306461B2 (en) | LED driver with small output ripple without requiring a high-voltage primary-side electrolytic capacitor | |
| CN103763830A (en) | Light-emitting element driving system and drive and control circuit and driving method | |
| KR101925182B1 (en) | Inductive Power Supply based on Current Transformer | |
| JP5586732B1 (en) | LED lighting device | |
| US9712063B2 (en) | Apparatus and method for loosely regulated power converters | |
| BRPI0600947A (en) | control circuit for controlling the output voltage of a primarily controlled switching power supply, switching power supply and method for controlling the output voltage of a primarily controlled switching power supply | |
| KR101388766B1 (en) | Multi output power supplying apparatus | |
| RU2468411C1 (en) | Stabiliser of single-phase voltage in network | |
| US8947895B2 (en) | Two-peak current control for flyback voltage converters | |
| KR101651506B1 (en) | Dimming Type LED Lighting Device Including Element for providing Power with Electrolysis Capacitor-less | |
| KR200403819Y1 (en) | Power Control Circuit for Power Saving Mode | |
| KR100959376B1 (en) | Power supply for led traffic light able to adjust brightness | |
| KR101898117B1 (en) | Automatic voltage regulator having ac switch | |
| RU161624U1 (en) | TRANSMISSION UNIT POWER SUPPLY | |
| KR20140011242A (en) | Power supply circuit | |
| RU180775U1 (en) | CURRENT STABILIZATION DEVICE WITH CORRECTOR OF POWER COEFFICIENT AND GALVANIC SEPARATION OF INPUT AND OUTPUT | |
| Kangarlu et al. | Operation of AC chopper as downstream fault current limiter and overvoltage compensator | |
| RU2371751C2 (en) | Stabilised voltage discrete source | |
| RU2419830C1 (en) | Stabiliser of alternating voltage of network | |
| RU2666927C1 (en) | Adjustable reactor unit | |
| RU2159459C1 (en) | Method for controlling three-phase voltage stabilizer with amplitude-phase control | |
| KR100769350B1 (en) | Apparatus for controlling output voltage of smps |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130714 |