Спосіб стабілізації напруги змінного струму мережі 220-380 в

Реферат: UA 104233 U UA 104233 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до силової перетворювальної техніки і призначена для покращення роботи стабілізатора напруги змінного струму мережі 220-380 В при ручному регулюванні та автоматичній електронній стабілізації і значного зменшення його маси і габаритів. Відомий спосіб побудови стабілізатора напруги змінного струму мережі 220-380 В на базі трансформатора з робочою частотою 50 Гц, в якому є кілька відводів від обмотки, які комутуються тиристорами для регулювання вихідної напруги. Аналогом такого способу побудови є спосіб, реалізований у стабілізаторі напруги змінного струму мережі 220-380 В за патентом RU 2128393. Стабілізатор дозволяє регулювати вихідну напругу за допомогою тиристорної комутації відводів обмотки трансформатора. Недоліком такого стабілізатора є стрибкоподібна зміна напруги на виході при регулюванні, а також велика маса трансформатора через низьку робочу частоту. Відомий також спосіб побудови стабілізатора напруги змінного струму мережі 220-380 В за допомогою прямого безтрансформаторного високочастотного перетворення, описаний на сайті http://forca.ru/stati/energetika/stabilizaciya-napryazheniya.html. Найбільш близьким аналогом такого способу побудови стабілізатора є спосіб, реалізований у стабілізаторі напруги торгової марки LEGAT, який є у торговій мережі. Недоліками такого стабілізатора є: - невелика вихідна потужність пристрою - до 10 кВт, - незначне зниження маси такого стабілізатора через регулювання всієї потужності, яку споживає навантаження, Таким чином ці аналоги мають недоліки, що знижують ефективність їх роботи при експлуатації та мають велику масу і габарити. Спосіб, що заявляється, направлений на підвищення ефективності при роботі стабілізаторів напруги змінного струму та зниження їх маси та габаритів. У способі побудови диференційного стабілізатора напруги змінного струму мережі 220-380 В, що заявляється, є можливість плавного ручного регулювання вихідної напруги, а також безінерційної автоматичної стабілізації вихідної напруги при зміні вхідної напруги в заданих межах. На Фіг. 1 представлено спосіб побудови диференційного стабілізатора напруги змінного струму мережі 220-380 В, на Фіг. 2 - функціональна схема такого стабілізатора, на Фіг. 3 графіки напруги в контрольних точках стабілізатора, на Фіг. 4 структурна схема пристрою для реалізації такого способу, а на Фіг. 5 - Фіг. 6 схеми і графіки для варіанту 2 стабілізатора із згладженою випрямленою напругою. Заявляється спосіб побудови диференційного стабілізатора напруги змінного струму мережі 220-380 В за Фіг. 2, який відрізняється тим, що стабілізація виконується шляхом векторного складання з вхідною напругою на виході стабілізатора вхідної напруги, перетвореної на високій частоті і трансформованої по амплітуді на інверторному перетворювачі, де інвертор 3 комутує незгладжену випрямлену вхідну напругу, яка представляє однополярні імпульси частотою 100 Гц для перетворення її на трансформаторі 4 у змінну високочастотну (частотою більше 10 кГц) з коефіцієнтом трансформації 2-5 і з огинаючою частотою 100 Гц та широтно-імпульсним регулюванням амплітуди, а інвертор 7 комутує трансформовану та випрямлену і відфільтровану від високої частоти по огинаючій 100 Гц імпульсну напругу, для перетворення її в змінну напругу синусоїдальної форми з частотою 50 Гц та меншою від вхідної напруги регульованою амплітудою. Також заявляється варіант цього способу побудови диференційного стабілізатора напруги змінного струму мережі 220-380 В за Фіг. 5, в якому стабілізація виконується шляхом векторного складання з вхідною напругою на виході стабілізатора вхідної напруги, перетвореної на високій частоті і трансформованої по амплітуді на інверторному перетворювачі, який відрізняється тим, що інвертор 3 комутує згладжену випрямлену вхідну напругу, а далі перетворює її на трансформаторі 4 у змінну високочастотну (частотою більше 10 кГц) з коефіцієнтом трансформації 2-5 і з широтно-імпульсним регулюванням амплітуди, а інвертор 7 комутує трансформовану та випрямлену і відфільтровану від високої частоти імпульсну напругу, для перетворення її в змінну напругу типу меандр з частотою 50 Гц та меншою від вхідної напруги регульованою амплітудою. За рахунок способу паралельного включення кількох каналів диференційного стабілізатора можна збільшувати його вихідну потужність, застосовуючи комплектуючі з меншою допустимою потужністю. Технічна задача: розробка способу побудови диференційного стабілізатора напруги змінного струму, який дозволяє плавно регулювати та безінерційно автоматично стабілізувати 1 UA 104233 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вихідну напругу при зміні вхідної напруги мережі в заданих межах шляхом векторного складання вхідної напруги та частотно-перетвореної і трансформованої вхідної напруги, меншої по амплітуді, шляхом застосування перетворення її з частоти 50 Гц у високочастотну (більше 10 кГц) на перетворювачі інверторного типу з мікропроцесорним управлінням та з широтноімпульсним регулюванням амплітуди і комутацією трансформованої та випрямленої імпульсної напруги, для зворотного перетворення її в змінну напругу з частотою 50 Гц. Технічний результат - розроблено спосіб побудови диференційного стабілізатора напруги змінного струму, який відповідає вимогам і має характеристики кращі, ніж у аналогів: - є можливість плавно управляти вихідною напругою стабілізатора в ручному режимі, - є можливість автоматичної стабілізації вихідної напруги стабілізатора при коливаннях вхідної напруги, - при автоматичній стабілізації вихідна напруга не змінюється стрибкоподібно, а регулюється плавно і є постійною величиною, що задана користувачем, - є можливість реалізувати захист стабілізатора від перевантажень, короткого замикання, перегріву тощо, - є можливість до 10 разів зменшити масу та габарити стабілізатора, - є можливість паралельного включення кількох таких стабілізаторів. На Фіг. 1 показано спосіб побудови диференційного стабілізатора напруги мережі 220-380 В, на Фіг. 2 функціональна схема, що пояснює спосіб, на Фіг. 3 графіки напруги в основних контрольних точках схеми побудови, на Фіг. 4 структурна схема пристрою для реалізації такого способу, а на Фіг. 5 - Фіг. 6 приведені схеми та графіки варіанту 2 стабілізатора. За Фіг. 1 диференційний стабілізатор 1 напруги мережі 220-380 В реалізується способом побудови стабілізатора для вироблення напруги синусоїдальної або іншої форми з частотою 50 Гц та меншою від вхідної напруги амплітудою, яка автоматично або вручну регулюється і векторно складується з напругою мережі 220 або 380 В (підсумовується або віднімається) і при коливаннях напруги в мережі в сумі є постійною величиною, заданою користувачем. На Фіг. 2 приведена функціональна схема способу стабілізації напруги змінного струму 220380 В, яка складається: 1 - диференційний стабілізатор, 2 - випрямляч, 3 - інвертор, 4 - трансформатор, 5 - випрямляч, 6 - фільтр, 7 - інвертор, 8 - схема управління. На Фіг. 3 приведені графіки напруги в основних контрольних точках (які показані на Фіг. 2) диференційного стабілізатора напруги мережі 220-380 В: А - вхідна напруга, Б - після випрямляча 2, В - після інвертора 3, Г - після трансформатора 4, Д - після випрямляча 5, Є - після фільтра 6, Ж - після інвертора 7. На Фіг. 5 приведена функціональна схема способу стабілізації напруги змінного струму 220380 В, яка складається: 1 - диференційний стабілізатор, 2 - випрямляч з фільтром, 3 - інвертор, 4 - трансформатор, 5 - випрямляч, 6 - фільтр, 7 - інвертор, 8 - схема управління. На Фіг. 6 приведені графіки напруги в основних контрольних точках (які показані на Фіг. 5) стабілізатора напруги мережі 220-380 В: А - вхідна напруга, Б - після випрямляча з фільтром 2, В - після інвертора 3, 2 UA 104233 U 5 10 15 20 Г - після трансформатора 4, Д - після випрямляча 5, Є - після фільтра 6, Ж - після інвертора 7, З - після векторного складання на виході стабілізатора. Робота диференційного стабілізатора напруги 1 мережі 220-380 В за Фіг. 4. Вхідна напруга мережі 220-380 В з частотою 50 Гц подається на вихід стабілізатора 1, далі на випрямляч 2, де випрямляється в обох півперіодах і у вигляді імпульсів з частотою 100 Гц подається на інвертор 3, який комутує цю напругу з високою частотою (більше 10 кГц) через первинну обмотку високочастотного трансформатора 4 для гальванічної розв'язки та зниження напруги в кілька разів. Вторинна обмотка трансформатора 4 навантажена на випрямляч 5 з фільтром 6 високочастотної складової, після якого формується імпульсний сигнал з частотою 100 Гц, аналогічний сигналу після випрямляча 2, тільки меншої амплітуди. Цей сигнал подається на інвертор 7, який комутує трансформовану та випрямлену з огинаючою 100 Гц імпульсну напругу, для перетворення її в змінну напругу синусоїдальної форми з частотою 50 Гц та меншою від вхідної напруги амплітудою, яка автоматично або вручну регулюється. Надалі ця напруга векторно складується з напругою мережі 220 або 380 В (підсумовується або віднімається) і подається на вихід диференційного стабілізатора напруги 1 мережі 220-380 В. При коливаннях напруги в мережі вихідна напруга такого диференційного стабілізатора напруги 1 мережі 220-380 В є постійною величиною, заданою користувачем. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 45 1. Спосіб стабілізації напруги змінного струму мережі 220-380 В за (Фіг. 2) для покращення його роботи при ручному регулюванні та автоматичній електронній стабілізації і значного зменшення його маси і габаритів, у якому стабілізація виконується шляхом векторного складання з вхідною напругою на виході стабілізатора (1) вхідної напруги, перетвореної на високій частоті і трансформованої по амплітуді на інверторному перетворювачі, де інвертор (3) комутує незгладжену випрямлену вхідну напругу, яка представляє однополярні імпульси частотою 100 Гц для перетворення її на трансформаторі (4) у змінну високочастотну (частотою більше 10 кГц) з коефіцієнтом трансформації 2-5 і з огинаючою частотою 100 Гц та широтно-імпульсним регулюванням амплітуди, а інвертор (7) комутує трансформовану та випрямлену і відфільтровану від високої частоти по огинаючій 100 Гц імпульсну напругу, для перетворення її в змінну напругу синусоїдальної форми з частотою 50 Гц та меншою від вхідної напруги регульованою амплітудою. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що на виході стабілізатора (1) вхідної напруги, перетвореної на високій частоті і трансформованої по амплітуді на інверторному перетворювачі, де інвертор (3) комутує згладжену випрямлену вхідну напругу для перетворення її на трансформаторі (4) у змінну високочастотну (частотою більше 10 кГц) з коефіцієнтом трансформації 2-5 і з широтно-імпульсним регулюванням амплітуди, а інвертор (7) комутує трансформовану та випрямлену і відфільтровану від високої частоти напругу, для перетворення її в змінну напругу форми типу меандр з частотою 50 Гц та меншою від вхідної напруги регульованою амплітудою. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що за рахунок паралельного включення кількох каналів стабілізатора (1) збільшується його вихідна потужність, застосовуючи комплектуючі з меншою допустимою потужністю. 3 UA 104233 U 4 UA 104233 U 5 UA 104233 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 6