SU758097A1

SU758097A1 - Стабилизатор переменного напряжения 1

Info

Publication number: SU758097A1
Application number: SU782636337A
Authority: SU
Inventors: Vadim V Gubanov; Aleksandr L Zarkh; Yurij M Opolonik
Original assignee: Severo Zapad Zaoch Polt Inst
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1978-06-30
Publication date: 1980-08-23

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электропитания различного рода потребителей переменным напряжением заданной формы и частоты.

Известны стабилизаторы переменного напряжения, содержащие источники переменного напряжения и нелинейный колебательный контур с управляемым тиристорным ключом [1] и

м.

Основной недостаток таких стабилизаторов — значительные размеры и масса на низких частотах выходного напряжения. Это объясняется тем, что на низкой частоте масса и объем электромагнитных элементов и конденсаторов нелинейного колебательного контура значительны и составляют основную часть массы и объема всего устройства,

Кроме того, в таких устройствах форма выходного напряжения может быть получена только синусоидальной или близкой к ней вследствие свой-, ства фильтра, характерного для указанного нелинейного колебательного контура. Получение другой формы выходного напряжения, отличной от си2

нусоидальной (например треугольной, пилообразной) в такой схеме невозможно, что ограничивает область их применения.

5 Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор, который содержит инвертор, систему управления инвертором, выход которого соединен с входом нелинейЮ ного колебательного контура, состоящего из последовательно соединенных линейного дросселя и конденсатора, параллельно которому подключены выходной трансформатор и пос.ледователь15 но соединенные вспомогательный дроссель и встречно-параллельно включенные тиристоры с системой управления тиристорами [3] .

Однако такой стабилизатор не

20 обеспечивает получения заданной

формы выходного низкочастотного переменного напряжения и имеет значительную массу и объем.

Целью изобретения является полу25 чение заданной формы выходного низкочастотного' переменного напряжения, а также уменьшение массы и объема устройства.

Это достигается тем, что в стаби30 лизатор, содержащий инвертор, систе3

758097

му управления инвертором, выход которого соединен с входом нелинейного колебательного контура, -состоящего из последовательно соединенных линейного дросселя й конденсатора, параллельно которому подключены выходной трансформатор и последовательно соеди- ³ненные вспомогательный дроссель.и встречно-параллельно включенные тиристоры с системой управления тиристорами, введены модулятор напряжения, широтно-импульсный модулятор, электронные ключи и реверсивный выпрямитель на тиристорах с фильтром нижних частот, при этом один выход модулятора напряжения подключен к системе управления тиристорами нелинейного 15 колебательного контура и широтноимпульсному модулятору, который включен между выходом системы управления инвертором и управляющим входом инвертора, другой выход - к управляю- 20 щим входам электронных ключей, причем выход нелинейного колебательного контура через реверсивный выпрямитель на тиристорах с фильтром нижних частот соединен с выходными выводами стабили-25 затора, а управляющие электроды тиристоров реверсивного выпрямителя подсоединены к источникам питания через электронные ключи.

На фиг. 1 дана структурная схема 30 стабилизатора переменного напряжения/ на фиг.2 — приближенные эпюры сигналов на выходе основных блоков стабилизатора ("а" - эпюра сигнала на выходе модулятора напряжения, соединенного 35 с входом системы управления тиристорами нелинейного колебательного контура и блоком широтно-импульсной модуляции; "б" - эпюра сигнала на выходе модулятора напряжения, соединенного с управляемыми входами электронных ⁴⁰ключей,' "в" - эпюра напряжения на выходе нелинейного колебательного контура; "г" - эпюра выпрямленного напряжения на выходе реверсивного выпрямителя без учета влияния фильтра 45 нижних частот/ "д”· - эпюра напряжения на выходе от аб ил и затор а.

Для более наглядного отражения принципа работы устройства отношение частоты напряжения на выходе стаби- 50 лиэатора (эпюра "д" на фиг.2) к частоте переменного напряжения на выходе нелинейного колебательного контура (эпюра "в" на фиг.2) является больше, чем в реальном устройстве. 55

Стабилизатор напряжения содержит инвертор 1, выходом подключенный к входу нелинейного колебательного контура 2. Нелинейный колебательный контур 2 содержит линейный дроссель 3, конденсатор 4, выходной транс- 60

форматор 5, вспомогательный дроссель 6, тиристоры 7,8. Выход трансформатора 5 соединен с входом реверсивного выпрямителя 9 на тиристорах 10-13. Каждый тирйстор подключен уп- 65

равняющим электродом к одному из соответствующих электронных ключей 14-17. При этом выход реверсивного выпрямителя 9 подключен к фильтру нижних частот 18. В стабилизатор также входит система управления 19 тиристорами нелинейного колебательного контура, к управляющему входу которой подключен один из выходов модулятора напряжения 20. Этот же выход модулятора напряжения соединен с управляемым входом блока широтно-импульсной модуляции 21, включенным в систему управления 22 инвертором 1. Второй выход модулятора напряжения 20 подключен к управляемым входам электронных ключей 14-17.

Устройство работает следующим образом.

Инвертор 1 преобразует постоянное напряжение, поступающее на его вход, в напряжение прямоугольной формы, которое поступает на вход нелинейного колебательного контура 2. Нелинейный колебательный контур 2 преобразует напряжение, генерируемое инвертором 1, в переменное напряжение той же частоты, но по форме,- близкое к синусоидальной. Амплитуда этого напряжения может изменяться в зависимости от фазы включения тиристоров, входящих в управляемый нелинейный колебательный контур 2. Одновременно модулятор напряжения 20 генерирует низкочастотное напряжение заданной формы и частоты, например треугольное. При этом на одном из выходов модулятора напряжения 20, который соединен с системой управления 19 тиристоров нелинейного колебательного контура 2 и широтно-импульсным модулятором 21, появляется однополярное напряжение заданной формы (треугольной) и удвоенной частоты (эпюра "а" на фиг.2). Это напряжение может быть получено, например, с .помощью двухполуперйодного выпрямителя, входящего. в состав модулятора напряжения.

На выходе этого выпрямителя образуется однополярное переменное напряжение удвоенной частоты и заданной формы (треугольной).

Однополярное переменное напряжение заданной формы удвоенной частоты управляет через систему управления 19 фазой включения тиристоров нели- нейного колебательного контура 2 относительно времени прохождения напряжения на выходе через нулевое значение. Чем раньше включается соответствующий тиристор, тем большее время конденсатор нелинейного колебательного контура 2 и выход нелинейного колебательного контура оказываются закороченными последовательной цепью, состоящей из вспомогательного дросселя 6 и включенного

5

758097

6

соответствующего тиристора 7 или 8 и тем меньше амплитуда высокочастотного напряжения на выходе трансформатора 5, входящего в состав нелинейного колебательного контура, и наоборот. Поэтому огибающая амплитуда этого высокочастотного напряжения повторяет форму и частоту напряжения, поступающего. с модулятора напряжения 20.

Кроме того, напряжение с выхода модулятора напряжения 20 треугольной формы и удвоенной частоты через блок широтно-импульсной модуляции 21 и систему управления 22 инвертором 1 управляет шириной импульсов прямоугольного высокочастотного напряжения на выходе инвертора 1. Следовательно, изменяется амплитуда первой гармоники напряжения на входе нелинейного колебательного контура 2.

При этом регулирование осуществляется так, что при увеличении амплитуды, высокочастотного напряжения на выходе нелинейного колебательного контура 2 за счет управления фазой включения его тиристоров увеличивается амплитуда первой гармоники на выходе инвертора 1 (входе нелинейного колебательного контура 2) и наоборот, при уменьшении амплитуды напряжения на выходе нелинейного колебательного контура 2 за счет управления фазой включения его тиристоров уменьшается амплитуда первой гармоники на выходе инвертора 1. Такой закон регулирования выходного напряжения на выходе инвертора 1 обеспечивает оптимальный режим работы нелинейного колебательного контура 2 и позволяет изменять амплитуду высокочастотного напряжения на его выходе от максимального до значения, близкого к нулевому, без' значительного увеличения реактивной составляющей входного тока и искажения формы выходного напряжения.

Высокочастотное напряжение, промодулировэнное по амплитуде низкочастотным напряжением заданной формы (треугольной) и двойной частоты, с выхода нелинейного колебательного контура 2 через трансформатор 5 поступает на вход реверсивного выпрямителя 9 (см.эпюру "в" на фиг.2).

В то же время со второго выхода модулятора напряжения 20, соединенного с управляемыми входами электронных ключей 14-17, поступает низкочастотное напряжение требуемой формы (треугольной) и частоты (см.эпюру "б" на фиг.2). Когда с модулятора напряжения' 20 поступает положительная полуволна низкочастотного напряжения, срабатывают электронные ключи 15,17 и включают соответствующие тиристоры реверсивного выпрямителя 9. Реверсивный выпрямитель 9 выпрямляет высокочастотное напряжение, промодулированное по амплитуде и поступающее :с выхода управляемого нелинейного колебательного контура 2, образуя при этом выпрямленное напряжение, огибающая которого имеет форму положительной полуволны напряжения, генерируемого модулятором 20. Когда же с модулятора напряжения 20 поступает отрицательная полуволна низкочастотного напряжения, электронные ключи 15, 17 включаются и выключаются соответствующие им тиристоры, а электронные ключи 14,16 включаются, производя включение соответствующих им тиристоров выпрямителя. Реверсивный выпрямитель 9 начинает выпрямлять в обратном направлении высокочастотное напряжение, промодулированное по амплитуде, образуя при этом выпрямленное напряжение, у которого огибающая имеет форму отрицательной полуволны напряжения, генерируемого модулятором 20. В результате этого на выходе ревер сивного выпрямителя образуется выпрямленное высокочастотное напряжение, у которого огибающая амплитуда имеет форму низкочастотного напряжения, генерируемого модулятором 20 (см. эпюру "г" на фиг.2). Это напряжение поступает на фильтр нижних частот 18, например конденсатор, который выделяет низкочастотную составляющую напряжения, которая поступает на выход стабилизатора (эпюра "д" на фиг.2). Стабильность низкочастотного переменного напряжения по амплитуде и частоте будет в значительной степени зависеть от стабильности низкочастотного переменного напряжения, генерируемого модулятором напряжения 20. Поскольку модулятор напряжения 20 является блоком слаботочной части стабилизатора, то стабильность его выходных параметров реапизуется достаточно просто.

Таким образом, данное устройство позволяет значительно уменьшить объем и массу стабилизатора, а также получить низкочастотное переменное напряжение различной формы (треугольное, пилообразное, синусоидальное) и других с возможностью регулирования по частоте в широком диапазоне. В силовом тракте стабилизатора отсутствуют ферромагнитные элементы и конденсаторы, работающие на низкой частоте выходного напряжения, что позволит значительно сократить объем и массу устройства. На частотах ниже 50 Гц объем и масса данного устройства в несколько раз меньше, чем у аналогичных.

Claims

Формула изобретения

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий инвертор, систему

'управления инвертором, выход которо7

758097

8

го соединен с входом нелинейного колебательного контура, состоящего из последовательно соединенных линейного дросселя и конденсатора, параллельно которому подключены выходной трансформатор и последовательно 5 соединенные вспомогательный дроссель и встречно-параллельно включенные тиристоры с системой управления тиристорами, отличающийся тем,

Что,с целью получения заданной формы выходного низкочастотного переменного напряжения и уменьшения массы и объема устройства, в него введены модулятор напряжения, широтноимпульсный модулятор, электронные ключи и реверсивный выпрямитель на ¹⁵тиристорах с фильтром нижних частот, при этом один выход модулятора напряжения подключен к системе управления тиристорами нелинейного колебательного контура и широтно-импульс- 20

ному модулятору, который включен между выходом системы управления инвертором и управляющим входом инвертора, другой выход - к управляющим входа1м электронных ключей,причем выход нелинейного колебательного контура через реверсивный выпрямитель на тиристорах с фильтром нижних частот соединен с выходными выводами, а управляющие электроды тиристоров реверсивного выпрямителя подсоединены к источникам питания через электронные ключи.