Стабилизатор напряжения постоянного тока

Номер документа 2320170033

РУБРИКА:
6. Патентное дело, изобретательство, рационализаторство

РУБРИКА ГРНТИ:
45.33.29. Трансформаторы

АТРИБУТЫ:
Отрасли: Электроэнергетика
Тепловая энергия:
Электрическая энергия:
Виды топлива:
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Патент
Номер: 2626462
Автор (принявший орган): ФГБОУ ВО " КубГАУ" 350044 г. Краснодар, ул. Калинина,13 Тел. (861) 212 55 67
Дата: 03.08.2017
Регион: Краснодарский край
Источник информации: www.fips.ru

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

Технический результат достигается тем, что в стабилизаторе напряжения постоянного тока, содержащем автономный инвертор, выпрямитель, однофазный трансформатор со средней точкой в первичной и вторичной обмотках, причем первый входной вывод стабилизатора соединен с коллекторами первого и второго транзисторов высокочастотного инвертора, средней точкой вторичной обмотки трансформатора и первым входом системы управления, второй входной вывод стабилизатора соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора, вторым выходом стабилизатора и вторым входом системы управления, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с началом и концом первичной обмотки трансформатора соответственно, а их управляющие входы соединены с выходами системы управления, начало и конец вторичной обмотки трансформатора через первый и второй диоды соединены и являются первым выходом стабилизатора, система управления содержит генератор пилообразного напряжения, делитель напряжения, формирователь импульсов, распределитель импульсов, первый и второй усилители импульсов, согласно изобретению делитель напряжения выполнен в виде магнитодиода, а система управления содержит RL-цепь, магнитопровод с воздушным зазором, дополнительную разомкнутую катушку, источник постоянного тока, резистор, причем первый и второй входы генератора пилообразного напряжения использованы в качестве первого и второго входов системы управления, третий и четвертый входы которой являются первым и вторым выводами RL-цепи, первый вывод которой соединен с первым выходом стабилизатора напряжения, второй вывод которой соединен со вторым выходом стабилизатора напряжения, выход генератора пилообразного напряжения соединен с первым входом формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен через распределитель импульсов с первым и вторым усилителями импульсов, выходы которых являются выходами системы управления, в воздушном зазоре магнитопровода, являющегося сердечником катушки в RL-цепи и дополнительной разомкнутой катушки, размещен магнитодиод, подключенный в прямом направлении к источнику постоянного тока последовательно с резистором, при этом анод и катод магнитодиода соединены со вторым и третьим входами формирователя импульсов.
Обоснование критериев охраноспособности изобретения
В ходе анализа предложенного устройства авторами было доказано, что применение в системе управления стабилизатора напряжения постоянного тока магнитодиода в совокупности с магнитопроводом, у которого имеется воздушный зазор, увеличивает надежность и чувствительность системы. Уникальность принципа системы управления стабилизатора среди смежных и других областей техники подчеркивает соответствие критерию «изобретательский уровень».
Новизна обусловлена тем, что предлагаемая совокупность существенных признаков не известна из сведений об уровне техники, а именно: выполнение функций делителя напряжения с помощью магнитодиода, установка в системе управления RL-цепи, магнитопровода с воздушным зазором, дополнительной разомкнутой катушки, источника постоянного тока, резистора у стабилизатора напряжения постоянного тока.
Промышленная применимость подтверждается возможностью применения в линиях электропередачи постоянного тока и в автономных системах электропитания промышленности и сельского хозяйства.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображена функциональная схема стабилизатора напряжения постоянного тока, а на фигуре 2 - диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы системы управления стабилизатором.
Стабилизатор напряжения постоянного тока содержит автономный инвертор 1, однофазный трансформатор 2 и выпрямитель 3, при этом однофазный трансформатор 2 содержит среднюю точку в первичной и вторичной обмотках, причем первый входной вывод стабилизатора соединен с коллекторами первого и второго транзисторов 4 и 5 высокочастотного инвертора 1, средней точкой вторичной обмотки трансформатора 2 и первым входом системы управления 6, второй входной вывод стабилизатора соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора 2, вторым выходом стабилизатора и вторым входом системы управления 6, эмиттеры первого и второго транзисторов 4 и 5 соединены с началом и концом первичной обмотки трансформатора 2 соответственно, а их управляющие входы соединены с выходами системы управления 6, начало и конец вторичной обмотки трансформатора 2 через первый и второй диоды 7 и 8 соединены и являются первым выходом стабилизатора, система управления 6 содержит генератор пилообразного напряжения 9, формирователь импульсов 10, распределитель импульсов 11, первый и второй усилители импульсов 12 и 13. Функции делителя напряжения выполняет магнитодиод 14, а система управления 6 содержит RL-цепь 15, магнитопровод 16 с воздушным зазором, дополнительную разомкнутую катушку 17, источник постоянного тока 18, резистор 19, причем первый и второй входы генератора пилообразного напряжения 9 использованы в качестве первого и второго входов системы управления 6, третий и четвертый входы которой являются первым и вторым выводами RL-цепи 15, первый вывод которой соединен с первым выходом стабилизатора напряжения, второй вывод которой соединен со вторым выходом стабилизатора напряжения, выход генератора пилообразного напряжения 9 соединен с первым входом формирователя импульсов 10, выход формирователя импульсов 10 соединен через распределитель импульсов 11 с первым и вторым усилителями импульсов 12 и 13, выходы которых являются выходами системы управления 6, в воздушном зазоре магнитопровода 16, являющегося сердечником катушки в RL-цепи 15 и дополнительной разомкнутой катушки 17, размещен магнитодиод 14, подключенный в прямом направлении к источнику постоянного тока 18 последовательно с резистором 19, при этом анод и катод магнитодиода 14 соединены со вторым и третьим входами формирователя импульсов 10.
Стабилизатор напряжения постоянного тока работает следующим образом.
С выхода генератора пилообразного напряжения 9, вход которого соединен с входными выводами стабилизатора, сигнал UГПН (фиг. 2, а) поступает на первый вход формирователя импульсов 11, на второй вход которого сигнал поступает от магнитодиода 17 UМД (фиг. 2, а), подключенного в прямом направлении к источнику постоянного напряжения 18 последовательно с резистором 19. Когда UГПН>UМД, на выходе формирователя импульсов 11 формируется управляющий сигнал UФИ (фиг. 2, б), который через распределитель импульсов 12 и усилители импульсов 13 и 14 поступает на управляющие электроды транзисторов 4 или 5. К примеру, если напряжение на выходных выводах стабилизатора уменьшится, то и уменьшится ток в RL-цепи, следовательно, уменьшится магнитный поток через магнитопровод, что вызовет уменьшение напряжения магнитодиода UМД (фиг. 2, в), таким образом, уменьшится угол управления транзисторами 4 и 5 с α1 до α2 (фиг. 2, б, г). Временной интервал открытого состояния транзисторов 4 и 5 увеличится, значит, увеличится выходное напряжение выпрямителя UВ и соответственно выходное напряжение стабилизатора UВЫХ.
Повышение надежности работы устройства обусловлено гальванической развязкой системы управления и выходов стабилизатора напряжения постоянного тока посредством магнитодиода, RL-цепи, магнитопровода с воздушным зазором, дополнительной разомкнутой катушки, источника постоянного тока, резистора.
Также в устройстве возможно принудительное регулирование выходного напряжения посредством подключения некоторой ЭДС к зажимам дополнительной разомкнутой катушки, при этом ток, протекающий в дополнительной разомкнутой катушке, индуцирует магнитный поток в магнитопроводе, который в зависимости от полярности подключаемой ЭДС может как увеличивать, так и уменьшать магнитный поток, падающий на магнитодиод, что будет вызывать или увеличение, или уменьшение временного интервала открытого состояния транзисторов, а значит, увеличится/уменьшится выходное напряжение в устройстве.