книги / Стабилизаторы напряжения с переключаемыми регулирующими элементами

а Т2 имеет повышенный уровень выходного напряжения, при провалах первичного напряжения может возникнуть режим, когда на РЭ СН

появится избыточное напряжение при максимальном токе, потребляемом нагрузкой. Однако в силу кратковременности указанного режима и теп­ ловой инерционности регулирующих транзисторов СН такой режим не

приводит к тепловым перегрузкам элементов, а среднее значение потерь в СН практически не отличается от установившегося (длительного)

режима.

Кратковременность нестационарных режимов позволяет существен­ но снизить расчетную мощность Т2 по сравнению с той мощностью,

которую должен был бы обеспечивать этот трансформатор в длитель­ ном режиме.

С целью сведения к минимуму потерь в СН при длительном режи­ ме уставка УУ по контролируемому напряжению берется максимально,

приближенной к отрицательному отклонению питающего напряжения в длительном режиме работы.

Меньшие потери в СН позволяют соответственно уменьшить его га­ баритные размеры. В. то же время применение Т2 и К вызывает -уве­

личение габаритных размеров ИВЭП в целом. Однако это увеличение весьма незначительно, что определяется двумя факторами. Во-первых, кратковременный режим работы Т2 позволяет выбирать его па мощ­

ность меньше номинальной, т. е. уменьшить его габаритные размеры. Во-вторых, как правило, в САВТ имеется достаточно большое количе­ ство СН, для которых достаточно иметь единственный коммутатор и

один добавочный трансформатор, что позволяет реализовать эти устрой­ ства в существенно меньших габаритных размерах.

Поскольку переключение трансформаторов не вносит искажения в форму выпрямленного напряжения, для сглаживания его пульсаций

нет необходимости применять громоздкие индуктивно-емкостные фильт­ ры Фс■Сам же коммутатор, выполняемый на полупроводниковых при­

борах (тиристорах, транзисторах), обеспечивает быстродействующую коммутацию напряжения практически без нарушения динамических ка­ честв СН.

В книге рассматриваются три типа ИВЭП с ПРЭ: регуляторы переменного тока— предварительные СН (гл, 1), СН с ПРЭ (гл. 2) и стабилизированные преобразователи с ПРЭ (гл. 3).

ИВ^П первого типа предназначены для совместного использования с СН, рассчитываемыми на минимальные по амплитуде, но длительные во времени отклонения напряжения питающей сети. Эти ИВЭП пред­ ставляют собой предварительный стабилизатор переменного тока со ступенчатым переключением выходного напряжения. Уровни переклю­ чаемых напряжений должны удовлетворять следующему соотношению. Обозначим отношение напряжения более высокого уровня U2, обеспе­

чивающего компенсацию отрицательного отклонения первичного напря­ жения на значение Д, к номинальному первичному напряжению

с малым уровнем потерь в ПРЭ при значительных колебаниях напря­ жения источника питания.

Ко второму типу отнесены СН, в которых имеются два или более ПРЭ, каждый из которых подключей к одному из промежуточных источников питания постоянного тока. При этом соотношение напряже­ ния источников более высокого уровня и номинального (низкого) уров­ ня определяется также выражением (20).

К третьему типу отнесены стабилизированные преобразователи с дискретным изменением выходного напряжения постоянного тока. Эта

.группа ИВЭГТ с ПРЭ обеспечивает амплитудное регулирование выход­ ного напряжения постоянного тока путем подключения к основному напряжению ячеек, являющихся источниками питания с разными уров­ нями напряжения. Комбинированное подключение последних позволяет получить достаточно высокую стабильность выходного напряжения. С этой целью количество дискретных ячеек берется значительно больше, "чем в предыдущих случаях, и определяется необходимой степенью ста­ билизации напряжения постоянного тока. Уровни выходных напряжений ячеек соотносятся между собой как 1 :2 4 : 8 : . . .

Для обеспечения выбора необходимого сочетания подключаемых ячеек, суммарное напряжение которых должно компенсировать то или иное изменение питающего напряжения, обычно используются цифровые методы управления.

В качестве таких ячеек могут использоваться как промежуточные источники постоянного тока (например, выпрямители), так и высоко­

частотные преобразователи напряжения. При этом применение послед­ них позволяет строить ИВЭП с- бестрансформаторным входом с пита­ нием как от сети постоянного, так и от сети переменного тока.

Все перечисленные структуры имеют значительно лучшие энергети­ ческие характеристики, чем обычные СН. Благодаря малым потерям в ИВЭП с ПРЭ при значительных колебаниях первичного питающего напряжения можно создавать СН с улучшенными массогабаритными и •энергетическими характеристиками, близкими к характеристикам импульсных ИВЭП.

Кроме того, отсутствие громоздких реактивных элементов, обяза­ тельных для импульсных ИВЭП, позволяет реализовать СН с ПРЭ

в виде интегральных микросхем, аналогичных ныне используемым ми­ кросхемам типа К142ЕН-1-6 [9].

FS3, VS4.

При значительных отрицательных отклонениях напря­

к обмоткам автотрансформатора через разделительные диоды VDь VD2.

Схема рис. 6,в работает следующим образом. В дли­ тельном режиме тиристоры У5з, IAS4 открыты и напряже­

ние сети поступает на нагрузку без изменения своего уровня через разделительные диоды и тиристоры. При от­ рицательных отклонениях напряжения сети открываются тиристоры 1Л5>ь (тиристоры IAS3, KS4 в положительные для них полупериоды остаются открытыми). Диоды VDlt VD2 запираются напряжением U2 и к нагрузке приклады­

вается напряжение, повышенное автотрансформатором. Аналогично работает и схема рис. 6,г с той лишь разни­

цей, что последовательно включенные тиристорные ключи включены на входе автотрансформатора. Схемы рис. б,в и г имеют более низкий КПД, чем схемы рис. 6,а, б, по­

скольку в них всегда работают два последовательно вклю­ ченных вентиля. При выборе типов тиристоров для этих

В ряде случаев при построении КОН возникает необ­ ходимость упрощения устройства управления тиристора­ ми. Для этого схема силовой части КОН должна строить­ ся так, чтобы катоды каждой пары тиристоров, управля­ емых от одного устройства управления, были объединены. Пример построения такого КОН приведен на рис. б,б. Здесь объединение катодов тиристоров, находящихся в разных цепях, обеспечивается за счет расщепления вольто­

пряжение на выходе КОН при кратковременном увеличе­ нии напряжения питания.

При использовании КОН необходимо учитывать, что его нагрузка' (СН) должна быть рассчитана на минималь­ ное напряжение сети

^ \unin ^ ^ИП ^г)*

Объясняется это следующим образом. При напряжении

нагрузка Н должна быть подключена непосредственно к источнику Uо (ключ К\ включен — см. рис. 8). При умень­

шении напряжения питания до и 0\= и ш (\ — Д2) напря­

жение на выходе выпрямителя В стало равным эталонно­ му U3т, произошло переключение реле Р и соответственно ключей К\, К.2- Если бы переменная составляющая вы­ ходного напряжения В была равна нулю, ключ- К2 остался

бы во включенном состоянии. Однако для любого выпря­ мителя переменная составляющая выходного напряжения не равна нулю ( U 0), так как ее уменьшение за счет

применения энергоемких сглаживающих фильтров умень­ шит быстродействие всего устройства, что недопустимо. Таким образом, при наличии переменной составляющей и уменьшении выходного напряжения выпрямителя до кри­ тического значения ключи К\ и К2 начнут переключаться

с частотой пульсаций, что может привести к появлению постоянной составляющей в токе нагрузки На выходе КОН или к короткому замыканию источника через ключи Ль ЛгДля устранения этого эффекта реле Р должно иметь

такой коэффициент возврата, при котором разность меж­ ду напряжениями срабатывания и отпускания должна быть не менее переменной .составляющей выходного напря­ жения выпрямителя В. Следовательно, относительное

значение этой разности должно выбираться из условия

А „ ^ и „ / и эт.

Из-за наличия указанной разности включение ключа Л2 должно происходить при напряжении основного источ­

ника меньшем Uimy т. е. минимальное напряжение на на­ грузке Н

(27)

Тогда в момент времени t2 (рис. 9) UH будет опреде­

ляться выражением (26).

Как было показано ранее, для реализации источника U1 обычно используют дополнительное напряжение, полу­ чаемое от источника U0i которое с учетом (27) должно

определяться выражением

В тех случаях, когда полученное из (29) значение UHmax недопустимо, может быть примененКОН с двумя

дополнительными источниками, структурная схема которо­ го приведена *на рис. 10. Его отличительной особенностью является наличие двух реле Pi и Р2, двух, инверторов НЕ\ и НЕ2 и двух элементов И. Принцип действия такого КОН

может быть пояснен с помощью диаграммы рис. 11, ана­ логичной ранее рассмотренной и изображенной на рис. 9.