Стабілізатор напруги

Реферат: Стабілізатор напруги з корекцією форми живильного струму містить діодний міст, до виходу якого приєднані датчик вихідної напруги моста та середня точка первинної обмотки силового трансформатора, два електронних ключі, входи яких приєднані до різних кінців первинної обмотки силового трансформатора а виходи ключів - до датчика струму, датчика вихідної напруги стабілізатора, вихід якого з'єднаний із входом підсилювача сигналу розбалансу, другий вхід якого з'єднано з виходом датчика опорної напруги, а вихід підсилювача сигналу розбалансу з'єднано з одним із входів множника напруги, а другий вхід множника напруги з'єднаний з датчиком напруги моста, а вихід - з одним із входів схеми порівняння по струму, двополярні випрямлячі, приєднані до виходу вторинних обмоток силового трансформатора. Додатково введені інвертор, два кіп-реле і дві схеми співпадіння. Вихід схеми порівняння по струму з'єднано з входом інвертора, одним з кіп-реле та одною зі схем співпадіння, а вихід інвертора з'єднано з іншим кіп-реле і іншою схемою співпадіння, а виходи схем співпадіння з'єднано з входом електронних ключів. UA 105658 U (54) СТАБІЛІЗАТОР НАПРУГИ UA 105658 U UA 105658 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до стабілізаторів напруги з корекцією форми живильного струму, і може бути використана як ефективне вторинне джерело живлення електронної апаратури різноманітного призначення, що забезпечує високу ефективність її роботи та якість споживаної електричної енергії. Відомі стабілізатори напруги містять пасивні коректори форми живильного струму, які основані на компенсації зсуву фаз відповідним ввімкненням ємкісних або індуктивних елементів, які зменшують зсув фази живильного струму відносно діючої напруги, що підвищує їх коефіцієнт корисної дії. Але стабілізатори напруги з пасивними коректорами використовують лише у приймачів (споживачів) електроенергії з переважно індуктивною складовою навантаження: електричних машинах, електромагнітних баластах розрядних ламп та ін., оскільки мають низький рівень стабілізації [1]. Сучасні стабілізатори напруги містять активні коректори форми живильного струму, які мають більш високий коефіцієнт стабілізації і кращі показники що до енергоефективності [2]. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого пристрою є стабілізатор напруги з корекцією форми живильного струму, що містить діодний міст, до виходу якого приєднані датчик вихідної напруги моста та середня точка первинної обмотки силового трансформатора, два електронних ключі, входи яких приєднані до різних кінців первинної обмотки силового трансформатора а виходи ключів - до датчика струму, датчика вихідної напруги стабілізатора, вихід якого з'єднаний із входом підсилювача сигналу розбалансу, другий вхід якого з'єднано з виходом датчика опорної напруги, а вихід підсилювача сигналу розбалансу з'єднано з одним із входів множника напруги, а другий вхід множника напруги з'єднаний з датчиком напруги моста, а вихід - з одним із входів схеми порівняння по струму, двополярні випрямлячі, приєднані до виходу вторинних обмоток силового трансформатора [3]. Недоліком такого стабілізатора напруги є недостатня енергоефективність, пов'язана зі значними втратами електроенергії при перемиканні силових елементів електронних ключів, що пов'язано з протіканням через них наскрізних струмів внаслідок того, що при ввімкненні одного з них, інший не встигає вимкнутися завдяки тривалим перехідним процесам в ділянці "базаемітер" транзисторів, що призводить до зменшення надійності роботи та строку служби пристрою. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення стабілізатора напруги з корекцією форми живильного струму в якому, за рахунок введення додаткових функціональних елементів, досягається зменшення втрат електроенергії, підвищення надійності роботи та строку служби стабілізатора за рахунок виключення наскрізних струмів в силових елементах електронних ключів. Поставлена задача зменшення втрат електроенергії, підвищення надійності роботи та строку служби вирішується тим, що в стабілізатор напруги з корекцією форми живильного струму, який містить діодний міст, до виходу якого приєднані датчик вихідної напруги моста та середня точка первинної обмотки силового трансформатора, два електронних ключі, входи яких приєднані до різних кінців первинної обмотки силового трансформатора, а виходи ключів - до датчика струму, датчика вихідної напруги стабілізатора, вихід якого з'єднаний із входом підсилювача сигналу розбалансу, другий вхід якого з'єднано з виходом датчика опорної напруги, а вихід підсилювача сигналу розбалансу з'єднано з одним із входів множника напруги, а другий вхід множника напруги з'єднаний з датчиком напруги моста, а вихід - з одним із входів схеми порівняння по струму, двополярні випрямлячі, приєднані до виходу вторинних обмоток силового трансформатора, згідно з корисною моделлю додатково введені інвертор, два кіпреле і дві схеми співпадіння, причому вихід схеми порівняння по струму з'єднано з входом інвертора, одним з кіп-реле, та одною зі схем співпадіння, а вихід інвертора з'єднано з іншим кіп-реле і іншою схемою співпадіння, а виходи схем співпадіння з'єднано з входом електронних ключів. Суть корисної моделі полягає в зменшенні втрат електроенергії за рахунок виключення наскрізних струмів при перемиканні електронних ключів, що досягається веденням в пристрій інвертора, двох кіп-реле та двох схем співпадіння що призводить до зменшення втрат електроенергії, підвищення енергоефективності, надійності роботи та збільшення строку служби стабілізатора. Наведена схема пояснює особливості функціонування запропонованого пристрою. Функціональна схема стабілізатора напруги містить діодний міст 1, до виходу якого приєднані датчик вихідної напруги моста 2, датчик струму 3 та середня точка первинної обмотки силового трансформатора 4, вхід і вихід якої приєднано до входів електронних ключів 5 та 6, виходи яких приєднані до входу датчика струму 3, вихід якого приєднано до входу схеми порівняння по струму 7, вихід якої приєднано до інвертора 8, кіп-реле 9 та схеми співпадіння 10, вихід кіп-реле 1 UA 105658 U 5 10 9 приєднано до схеми співпадіння 12, до другого входу якої приєднано вихід з інвертора 8 причому вихід інвертора 8 також приєднано до входу кіп-реле 11, вихід якого приєднано до схеми співпадіння 10, причому виходи схем співпадіння 10 та 12 приєднані до входів електронних ключів 5 і 6, вихід датчика опорної напруги 14 приєднано до входу підсилювача сигналу розбалансу 15, до іншого входу якого приєднано вихід генератора опорного сигналу 16, вихід підсилювача сигналу розбалансу 15 приєднано до одного із входів множника напруги 13, до іншого входу якого приєднано вихід датчика вихідної напруги моста 2, двополярні випрямлячі 17 та 18, входи яких приєднані до вторинних обмоток силового трансформатора 4, а виходи - до навантажень. Робота пристрою відбувається наступним чином. При подачі випрямленої напруги живильної мережі з виходу діодного моста І і подачі сигналів запуску на вхід електронного ключа 5 в ланцюгу, що містить первинну обмотку силового трансформатора 4, електронний ключ 5 та датчик струму 3 починає протікати електричний струм, що змінюється в часі t по закону: I( t )  15 20 25 30 35 40 45   Uм 1  e  t /  , Re де Uм - вихідна напруга діодного мосту, R e - сумарний опір вихідної обмотки силового трансформатора 4 та його еквівалентний опір, приведений до первинної обмотки. Після досягнення амплітудою сигналу з датчика струму 3 рівня, що задається датчиком вихідної напруги 2 (з корекцією її блоками множника напруги 13 та підсилювача сигналів розбалансу 15), вимикається електронний ключ 5 і одночасно на виході інвертора 8 з'являється сигнал запуску електронного ключа 6. Але запуск цього ключа відтерміновується на деякий час t за рахунок роботи кіп-реле 9 та схеми співпадіння 12. Аналогічно після досягнення амплітудою сигналу з датчика струму 3 нового рівня вихідної напруги з блока 2 з'являється сигнал запуску на схемі порівняння по струму 7, але запуск електронного ключа 5 також відбувається із затримкою на деякий час t за рахунок роботи кіп-реле 11 та схеми співпадіння 10. Внаслідок залежності вихідної напруги стабілізатора від навантаження її рівень зберігається за рахунок ланцюга зворотного зв'язку, що складається з датчика вихідної напруги 14, сигнал з якого подається до підсилювача сигналу розбалансу 15, де він порівнюється з сигналом датчика опорної напруги 16 і після підсилення подається до множника напруги 13, в якому сигнал з виходу датчика струму 3 після множника напруги 13 корегується до досягнення мінімуму на виході блока сигналу розбалансу 15. Вихідна напруга після двостороннього детектування блоками 17, та 18, що з'єднані із вторинними обмотками силового трансформатора 4 буде стабільною при достатній величині ємностей фільтра. Підвищення енергоефективності (за рахунок зменшення втрат електроенергії) роботи стабілізатора напруги досягається за рахунок схеми управління електроннимиключами 5 та 6, при якій відбувається автоматичне перемикання ключів із затримкою ввімкнення їх через проміжок часу t , який формується роботою кіп-реле, що дорівнює тривалості протікання перехідних процесів в силових елементах електронних ключів. При цьому досягається виключення комутаційних (наскрізних) струмів електронних ключів 5 та 6 і як наслідок, підвищення енергоефективності, надійності роботи та строку служби запропонованого стабілізатора напруги. Таким чином, запропонований стабілізатор напруги з корекцією форми живильного струму забезпечує зменшення втрат електроенергії, підвищення енергоефективності, надійності роботи та строку служби. Джерела інформації: 1. А.С. СССР № 95194, Н02В 13/18, бюл. № 30, 1982. 2. Семенов Б.Ю. Силовая электроника. - М.: Энергия. 2002. - С. 297. 3. Патент України UA H02M 5/04 № 98843, від 12.05.2015, бюл. № 9. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Стабілізатор напруги з корекцією форми живильного струму, який містить діодний міст, до виходу якого приєднані датчик вихідної напруги моста та середня точка первинної обмотки силового трансформатора, два електронних ключі, входи яких приєднані до різних кінців первинної обмотки силового трансформатора, а виходи ключів - до датчика струму, датчика вихідної напруги стабілізатора, вихід якого з'єднаний із входом підсилювача сигналу розбалансу, другий вхід якого з'єднано з виходом датчика опорної напруги, а вихід підсилювача сигналу розбалансу з'єднано з одним із входів множника напруги, а другий вхід множника напруги з'єднаний з датчиком напруги моста, а вихід - з одним із входів схеми порівняння по 2 UA 105658 U 5 струму, двополярні випрямлячі, приєднані до виходу вторинних обмоток силового трансформатора, який відрізняється тим, що в нього додатково введені інвертор, два кіп-реле і дві схеми співпадіння, причому вихід схеми порівняння по струму з'єднано з входом інвертора, одним з кіп-реле та одною зі схем співпадіння, а вихід інвертора з'єднано з іншим кіп-реле і іншою схемою співпадіння, а виходи схем співпадіння з'єднано з входом електронних ключів. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3