стабилизатор напряжения переменного тока

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий устройство питания, датчики входного и выходного напряжения, датчик тока и датчик синхроимпульсов, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен инвертором напряжения, микроконтроллером, двумя выпрямителями, устройством формирования синусоидального напряжения, драйвером и датчиком температуры транзисторов, при этом выпрямитель соединен с инвертором напряжения, выход которого соединен с выпрямителем с фильтром, который, в свою очередь, соединен с устройством формирования синусоидального напряжения, а инвертор напряжения через датчик тока и датчик температуры транзисторов соединен с микроконтроллером, входы которого соединены с датчиками входного и выходного напряжения, а выход микроконтроллера соединен с инвертором напряжения, причем устройство формирования синусоидального напряжения через датчик выходного напряжения, датчик тока и датчик температуры транзисторов соединено с драйвером, вход которого соединен с датчиком синхроимпульсов, а выход с устройством формирования синусоидального напряжения, при этом устройство питания соединено с драйвером и микроконтроллером.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к стабилизаторам напряжения и может быть использовано для автоматического поддержания в электрической сети заданного напряжения.

Известен импульсный стабилизатор напряжения, содержащий вольтдобавочный трансформатор, ключевой регулирующий элемент, сглаживающий фильтр, орган управления и синхронизированный с сетевым напряжением источник опорного синусоидального напряжения (см. патент RU №2246127, МПК⁸ G05F 1/20, опубл. 10.02.2005 г.).

Недостатками данного аналога являются большие габариты и вес, а также высокая его стоимость.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий устройство питания, устройство управления стабилизатором, датчики входного и выходного напряжения, датчик тока и датчик синхроимпульсов (см. патент RU на полезную модель №50691, МПК ⁸ G05F 1/20, H02J 3/10, H02J 3/12, опубл. 20.01.2006 г).

Недостатками данного стабилизатора напряжения являются большие габариты и вес, высокая стоимость.

Задачей предлагаемого технического решения является уменьшение габаритов, снижение массы и стоимости стабилизатора напряжения переменного тока.

Решение данной технической задачи достигается тем, что известный стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий устройство питания, датчики входного и выходного напряжения, датчик тока и датчик синхроимпульсов, согласно изобретению дополнительно снабжен инвертором напряжения, микроконтроллером, двумя выпрямителями, устройством формирования синусоидального напряжения, драйвером и датчиком температуры транзисторов, при этом выпрямитель соединен с инвертором напряжения, выход которого соединен с выпрямителем с фильтром, который соединен с устройством формирования синусоидального напряжения, а инвертор напряжения через датчик тока и датчик температуры транзисторов соединен с микроконтроллером, входы которого соединены с датчиками входного и выходного напряжения, а выход микроконтроллера соединен с инвертором напряжения, причем устройство формирования синусоидального напряжения через датчик выходного напряжения, датчик тока и датчик температуры транзисторов соединено с драйвером, вход которого соединен с датчиком синхроимпульсов, а выход с формирователем синусоидального напряжения, при этом устройство питания соединено с драйвером и микроконтроллером.

Данное устройство имеет значительно меньшие габариты и вес, практически безынерционно, т.к. является стабилизатором электронного типа непрерывного действия при отсутствии в нем коммутационных элементов, движущихся частей, позволяет снизить потери энергии, время восстановления после аварии и имеет сравнительно невысокую стоимость.

Сущность устройства поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема.

Стабилизатор напряжения переменного тока состоит из выпрямителя 1, соединенного с инвертором напряжения 2, выход которого соединен с выпрямителем 3, с фильтром, выход которого соединен с устройством формирования синусоидального напряжения 4, включающим силовые транзисторные модули, соединенные по мостовой схеме.

Инвертор напряжения 2 через датчик тока 5 и датчик температуры транзисторов 6 соединен с микроконтроллером 7, входы которого соединены с датчиком входного напряжения 8 и датчиком выходного напряжения 9, а выход микроконтроллера 7 соединен с инвертором напряжения 2.

Устройство формирования синусоидального напряжения 4 через датчик выходного напряжения 9, датчик тока 10 и датчик температуры транзисторов 11 соединено с драйвером 12, один из входов которого соединен с датчиком синхроимпульсов 13, а выход драйвера 12 в свою очередь соединен с формирователем синусоидального напряжения 4. Микроконтроллер 7 и драйвер 12 соединены с устройством питания 14.

Устройство работает следующим образом.

После включения сети напряжение подается на выпрямитель 1 и блок питания 14. С блока питания 14 напряжение подается на микроконтроллер 7 и драйвер 12. С выпрямителя 1 напряжение подается на инвертор напряжения 2 полумостового типа, работающий на повышенной частоте, и затем через выпрямитель 3 он выпрямляется, фильтруется и поступает на устройство формирования синусоидального напряжения 4. В устройстве формирования синусоидального напряжения 4 с помощью драйвера 12 формируется синусоидальное напряжение, которое со знаком (+) или (-) складывается с напряжением питающей сети и подается в нагрузку. С помощью датчика синхроимпульсов 13 и драйвера 12, при напряжении меньше заданного, происходит сложение напряжения сети с напряжением устройства формирования синусоидального напряжения 4, т.к. оба этих напряжения синфазны. При напряжении сети больше заданного из напряжения сети вычитается напряжение устройства формирования синусоидального напряжения 4, т.к. оба этих напряжения находятся в противофазе. Стабилизация напряжения в нагрузке осуществляется за счет отрицательной обратной связи через датчик выходного напряжения 9. Для ограничения тока сверх допустимого значения через инвертор напряжения 2 сигнал через датчик тока 5 поступает на микроконтроллер 2, который ограничивает ток. Контроль температуры на корпусах выходных транзисторов инвертора напряжения 2 осуществляется с помощью датчика температуры 6, сигнал с которого подается на микроконтроллер 7.

Посредством датчика выходного напряжения 9 инвертор напряжения 2 и драйвер 12 регулируют напряжение на нагрузке таким образом, чтобы оно всегда оставалось на заданном уровне.

Использование предлагаемого стабилизатора напряжения переменного тока позволит по сравнению с прототипом уменьшить габариты устройства, снизить его вес и стоимость за счет использования инвертора напряжения, работающего на повышенной частоте.