однофазный стабилизатор напряжения

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий два оптосимистора и систему управления, отличающийся тем, что используется однофазный трансформатор, причем выводы первичной обмотки трансформатора подключаются к источнику электроэнергии и являются первым и вторым входом системы управления, вторичная обмотка трансформатора имеет три вывода, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с первым выводом для подключения нагрузки стабилизатора напряжения, второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен со вторым выводом для подключения нагрузки через первый оптосимистр, а третий вывод вторичной обмотки трансформатора соединен со вторым выводом для подключения нагрузки через второй оптосимистр, управляющие входы первого и второго оптосимисторов подключаются к первому и второму соответственно выходам системы управления, система управления содержит блок питания, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, первый и второй формирователи импульсов и компаратор, причем первый и второй входы системы управления являются входами блока питания, первый выход блока питания соединен с входом нуль-органа, а второй его выход соединен со вторым входом компаратора, выход нуль-органа соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого является первым выходом системы управления и через генератор пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, выход компаратора соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого является вторым выходом системы управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам напряжения переменного тока, и предназначается для использования в системах электроснабжения для стабилизации однофазного напряжения источника электроэнергии переменного тока.

Известный стабилизатор напряжения переменного тока содержит трансформатор, тиристорные ключи для бесконтактного переключения ответвлений трансформатора и систему управления стабилизатором, которая содержит блок питания, нуль-орган и формирователь импульсов (Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. - М.: Энергоатомиздат, 1992, рис.5.9, с.238). Недостатками стабилизатора являются низкая надежность и КПД.

Наиболее близким по техническому решению является стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий автотрансформатор, два оптосимистора со схемой управления (патент РФ №2216032, МКИ 7 G 05 F 1/20, 2003 г.). Недостатком стабилизатора является необеспечение гальванической развязки между источником электроэнергии и нагрузкой.

Техническим решением поставленной задачи является обеспечение гальванической развязки стабилизатором напряжения между источником и нагрузкой.

Поставленная задача достигается тем, что используется однофазный трансформатор, причем выводы первичной обмотки трансформатора подключаются к источнику электроэнергии и являются первым и вторым входом системы управления, вторичная обмотка трансформатора имеет три вывода, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с первым выводом для подключения нагрузки стабилизатора напряжения, второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен со вторым выводом для подключения нагрузки через первый оптосимистр, а третий вывод вторичной обмотки трансформатора соединен со вторым выводом для подключения нагрузки через второй оптосимистр, управляющие входы первого и второго оптосимисторов подключаются к первому и второму соответственно выходам системы управления, система управления содержит блок питания, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, первый и второй формирователи импульсов и компаратор, причем первый и второй входы системы управления являются входами блока питания, первый выход блока питания соединен с входом нуль-органа, а второй его выход соединен со вторым входом компаратора, выход нуль-органа соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого является первым выходом системы управления и через генератор пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, выход компаратора соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого является вторым выходом системы управления.

Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что в схеме стабилизатора напряжения вместо автотрансформатора используется однофазный трансформатор, вторичная обмотка которого имеет три вывода, схема также содержит два оптосимистора с системой управления.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна аналогичная заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана функциональная схема стабилизатора напряжения переменного тока. Стабилизатор напряжения переменного тока содержит однофазный трансформатор 1, к выводам первичной обмотки трансформатора 2 и 3 подключается источник электроэнергии, первый вывод вторичной обмотки трансформатора 4 подключается к первому выводу стабилизатора напряжения 9, к которому подключается нагрузка, а второй и третий выводы вторичной обмотки 5 и 6 через оптосимисторы 7 и 8 соединены с вторым выводом стабилизатора 10 для подключения нагрузки, система управления 11 стабилизатором напряжения переменного тока содержит блок питания 12, который первым и вторым входом подключен к источнику переменного тока к выводам 2 и 3, первый вывод блока питания 12 соединен с входом нуль-органа 13, выход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения 14 и входом первого формирователя импульсов 15, второй вход блока питания 12 соединен с первым входом компаратора 16, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения 14, выход компаратора 16 соединен с входом второго формирователя импульсов 17, при этом выходы первого 16 и второго 17 формирователей импульсов соединены с управляющими входами оптосимисторов 8 и 7 соответственно.

На фиг.2 показаны диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы стабилизатора напряжения переменного тока.

Стабилизатор напряжения переменного тока работает следующим образом. В номинальном режиме работы напряжение источника питания u_вх (фиг.2, а) подключается к первичным обмоткам трансформатора 1, к выводам 2 и 3 и к входу блока питания 12 системы управления 11 (фиг.1). С первого входа блока питания 12 сигнал синусоидальной формы поступает на вход нуль-органа 13, на выходе которого формируются импульсы, синхронные с нулевыми значениями напряжения источника питания u_вх (фиг.2, б). Синхронизирующие импульсы через первый формирователь импульсов 15 поступают на управляющий вход оптосимистора 7. На выходных выводах 9 и 10 стабилизатора формируется напряжение u₄₅ (фиг.2, д). Синхронизирующие импульсы поступают также на вход генератора пилообразного напряжения 14, на выходе которого формируется опорный сигнал u_OC пилообразной формы (фиг.2, в), который поступает на первый вход компаратора 16 (фиг.1). На второй вход компаратора 16 поступает ведущий сигнал u_BC1 напряжения постоянного тока (фиг.2, в), который пропорционален напряжению источника питания переменного тока. Когда величина опорного сигнала меньше, чем ведущего, т.е. когда u_OC<u_BC1, на выходе компаратора 16 формируются управляющие импульсы (фиг.2, г), которые через формирователь импульсов управления 17 поступают на управляющий вход оптосимистора 8 (фиг.1). Оптосимистр 8 включается, это приводит к естественной коммутации (закрытию) оптосимистора 7 и на выходных выводах стабилизатора 9 и 10 формируется напряжение u₄₆ (фиг.2, д). В результате при поочередной работе оптосимисторов 7 и 8 на выходе стабилизатора будет непрерывно формироваться выходное напряжение u_вых1 (фиг.2, д). Если, к примеру, напряжение источника питания уменьшится, тогда уменьшится величина напряжения источника ведущего сигнала, т.е. u_BC2<u _BC1 (фиг.2, е). Угол управления оптосимистором 8 уменьшится ( ₂< ₁, фиг.2, г, ж), напряжение на выходных выводах 9 и 10 стабилизатора увеличится u_вых2>u_вых1 (фиг.2, з).

Использование однофазного трансформатора, вторичная обмотка которого имеет три вывода, двух оптосимисторов с системой управления выгодно отличает предлагаемый стабилизатор напряжения переменного тока от известного, так как обеспечивается гальваническая развязка между источником и нагрузкой.