СТАБИЛИЗАТОР ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

СТАБИЛИЗАТОР ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2137284 (13) C1

(51) 6 H02M7/04, G05F1/56 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 96119173/09 
(22) Дата подачи заявки: 1996.09.26 
(45) Опубликовано: 1999.09.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1156215 A, 15.05.85. RU 2028657 C1, 09.02.95. US 5336987 A, 09.08.94. 
(71) Заявитель(и): Турцев Юрий Николаевич 
(72) Автор(ы): Шпади А.Л. 
(73) Патентообладатель(и): Турцев Юрий Николаевич 
Адрес для переписки: 432071, Ульяновск, ул.Островского, д.17, кв.6, Шпади А.Л. 

(54) СТАБИЛИЗАТОР ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации и регулировки выходного напряжения автомобильных бесщеточных генераторов с роторами на постоянных магнитах и в автоматических зарядных устройствах аккумуляторных батарей. Технический результат - уменьшение габаритов и повышение надежности и технологичности всего устройства при высокой стабилизации выходного напряжения как при малых, так и максимальных токах нагрузки. Сущность изобретения заключается в тем, что в схеме трехфазного мостового выпрямителя с катодной группой вентилей из силовых диодов и анодной - из тиристоров, управляющие электроды которых через разделительные диоды подключены к фазосдвигающим цепочкам, введен маломощный аналоговый стабилизатор выходного напряжения, питающий эти фазосдвигающие цепочки, объединенные в диодный мост. Отрицательный вывод этого моста соединен с анодами разделительных диодов, а диагонали через хронирующие конденсаторы подключены к катодам вышеупомянутых тиристоров, тогда как положительный вывод моста связан со средней точкой питающих обмоток ключевого выпрямителя и ограничительным резистором опорного диода упомянутого стабилизатора, включенного между положительным полюсом ключевого выпрямителя и точкой соединения ограничительного резистора с базой задающего р-n-р транзистора, подключенного своим эмиттером к делителю выходного напряжения, а коллектором - к базе регулирующего n-р-n транзистора, у которого эмиттер соединен с анодами разделительных диодов, а коллектор - с отрицательным полюсом ключевого выпрямителя. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации и регулировки выходного напряжения автомобильных бесщеточных генераторов с роторами на постоянных магнитах и автоматических зарядных устройствах аккумуляторных батарей.

Известны бесконтактные ключевые стабилизаторы постоянного напряжения на транзисторах, обеспечивающие высокий КПД и хорошую стабилизацию выходного напряжения [1].

Однако такие стабилизаторы имеют довольно сложную схему и нуждаются в громоздких сглаживающих IC-фильтрах выходного напряжения, что затрудняет их практическое использование для стабилизации напряжения бортсети автомобилей, где обычно используются недостаточно надежные щеточные генераторы, управляемые реле регуляторами. Более надежными и перспективными являются бесконтактные генераторы с вращающимися постоянными магнитами, однако их выходное напряжение сильно зависит от оборотов двигателя автомобиля, что требует применения высокоэффективных тиристорных стабилизаторов напряжения бортсети автомобиля.

Известен такой стабилизатор постоянного напряжения на тиристорах с нагрузочными резисторами, обеспечивающий широкие пределы регулирования выходного напряжения, однако его нагрузочные резисторы ограничивают КПД всего устройства и требуют специального охлаждения при уровне мощности, необходимой современному автомобилю [2].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления трехфазным мостовым выпрямителем на диодах и тиристорах, содержащее дроссели насыщения с магнитопроводами из материала с прямоугольной петлей гистерезиса и источника управляющего напряжения, которое обеспечивает эффективную регулировку и стабилизацию выходного напряжения трехфазного несимметричного мостового выпрямителя, питаемого, например, статорными обмотками бесконтактного автомобильного генератора [3].

Недостатком прототипа является наличие в его схеме малонадежных намоточных элементов-дросселей насыщения, которые затрудняют изготовление такого устройства в микроэлектронном исполнении и его монтаже в корпусе бесщеточного генератора.

Целью изобретения является уменьшение габаритов и повышение надежности всего устройства при сохранении высокой стабилизации выходного напряжения как при малых, так и максимальных точках нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в схему управления трехфазным мостовым выпрямителем с катодной группой вентилей из силовых диодов и анодной из тиристоров, управляющие электроды которых через разделительные диоды подключены к фазосдвигающим цепочкам, введен маломощный аналоговый стабилизатор выходного напряжения питающей сети. Фазосдвигающие цепочки объединены в диодный мост. Отрицательный вывод этого моста соединен с анодами разделительных диодов, а диагонали через хронирующие конденсаторы подключены к катодам вышеупомянутых тиристоров, тогда как положительный вывод моста связан со средней точкой питающих обмоток, ключевого выпрямителя и ограничительным резистором опорного диода упомянутого стабилизатора, включенного между положительным полюсом ключевого выпрямителя и точкой соединения ограничительного резистора с базой задающего p-n-p транзистора, подключенного своим эмиттером к делителю выходного напряжения, а коллектором - к базе регулирующего n-p-n транзистора, у которого эмиттер соединен с анодами разделительных диодов, а коллектор - с отрицательным полюсом ключевого выпрямителя.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2. На фиг.1 изображена схема стабилизатора выпрямленного напряжения трехфазных статорных обмоток бесщеточного генератора с ротором на постоянных магнитах.

Предлагаемый стабилизатор выпрямленного напряжения трехфазного моста фиг. 1 с катодной группой вентилей из силовых диодов 1 и анодной из тиристоров 2 содержит три разделительных диода 3, подключенных своими катодами к управляющим электродам тиристоров 2, а анодами - к отрицательному выводу маломощного трехфазного диодного моста фазосдвигающих цепочек 4, у которых диагонали через хронирующие (времязадающие) конденсаторы 5 подключены к катодам тиристоров 2, а положительный вывод связан со средней точкой питающих обмоток 6, например, статора 6 бесщеточного генератора, возбуждаемого вращающимся ротором на постоянных магнитах 7. К средней точке питающих обмоток 6, соединенных звездой, подключен также ограничительный резистор 8 опорного диода 9, аналогового стабилизатора выходного напряжения, содержащего задающий p-n-p транзистор 10 и регулирующий n-p-n транзистор 11. База задающего транзистора 10 подключена к точке соединения ограничительного резистора 8 с анодом опорного диода 9, а его эмиттер соединен с ползунком делителя выходного напряжения 12, тогда как коллектор подключен к базе регулирующего транзистора 11, у которого эмиттер соединен с анодами разделительных диодов 3, а коллектор - с отрицательным полюсом ключевого выпрямителя, то есть анодами тиристоров 2. При установке такого стабилизатора на автомобиле цепи опорного диода 9 и делителя напряжения 12 целесообразно подключать к положительному полюсу ключевого выпрямителя через выключатель зажигания 13, во избежание разряда аккумулятора бортсети автомобиля во время стоянки.

В режиме холостого хода стабилизатора фиг.1 при возникновении переменного напряжения в его питающих обмотках 6 оно беспрепятственно выпрямляется трехфазным мостом, образованным силовыми диодами 1, управляемыми переходами тиристоров 2 и разделительными диодами 3, так что положительный потенциал через замкнутый выключатель 13 прикладывается к катоду опорного диода 9, а отрицательный - к эмиттеру разделительного транзистора 11, к которому приложен отрицательный потенциал маломощного диодного моста 4 фазосдвигающих цепочек, чьи хронирующие конденсаторы 5 через положительные плечи этого моста и часть ограничительного резистора 8 заряжается так, что их обмотки, соединенные с катодами тиристоров 2, подключают положительный запирающий потенциал относительно их управляющих электродов. Еще один однопериодный выпрямитель образованный силовыми диодами 1 и средней точкой питающих обмоток 6, через ограничительный резистор 8 подает напряжение смещения на опорный диод 9, которое через верхнюю часть делителя напряжения 12 открывает задающий транзистор 10 и регулирующий транзистор 11 настолько, что на полюсах ключевого выпрямителя из диодов 1 и тиристоров 2 появляется стабилизированное напряжение, определяемое величиной напряжения смещения опорного диода 9 и положением ползунка делителя напряжения 12. Поскольку потребляемый делителем 12 ток невелик, его недостаточно для перезаряда хронирующих конденсаторов 5 и открытия тиристоров 2. Поэтому в режиме холостого хода и при малых токах нагрузки стабилизация выпрямленного напряжения и его регулировка осуществляется маломощным аналоговым стабилизатором на элементах 7, 9, 10, 11 и 12.

Когда же ток нагрузки стабилизатора превысит некоторую пороговую величину, при которой эмиттерного тока регулирующего транзистора 11 будет достаточно для перезаряда хронирующих конденсаторов 5 и открытия тиристора 2, последний откроется на некоторый угол альфа, определяемый постоянной времени PC хронирующих цепочек, т.е. произведением емкости хронирующих конденсаторов 5 на величину правой части ограничительного резистора 8, и величиной эмиттерного тока регулирующего транзистора 11. Если после открытия тиристоров 2 выходное выпрямленное напряжение превысит заданную делителем 12 величину, транзисторы 10 и 11 начнут закрываться, уменьшится соответственно эмиттерный ток регулирующего транзистора 11, а следовательно, и угол альфа открытия тиристоров 2 ключевого выпрямителя.

Таким образом, при большом токе нагрузки предлагаемого стабилизатора его основная часть проходит через ключевой выпрямитель на элементах 1 и 2, тогда как ток транзисторого стабилизатора лишь сглаживает пульсации выходного напряжения, обусловленные импульсным открытием тиристоров 2 ключевого выпрямителя. Тем самым достигается малый коэффициент пульсации выпрямленного напряжения без применения сглаживающих IC-фильтров.

За счет параллельной работы аналогового стабилизатора и ключевого выпрямителя, управляемого этим стабилизатором, обеспечивается низкий уровень тепловых потерь и пульсаций выпрямленного напряжения во всем диапазоне рабочих токов при относительно простой и надежной схеме стабилизатора выпрямленного напряжения, не имеющей нетехнологичных намоточных элементов.

Источники информации

1. Шопен Л. И. Бесконтактные электрические аппараты автоматики. - М.: Энергия, 1976, стр. 371.

2. Авторское свидетельство СССР N 232331, H 02 М 07/78.

3. Авторское свидетельство СССР N 1156215, H 02 М 7/04. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Стабилизатор выпрямленного напряжения, содержащий ключевой выпрямитель на диодах и тиристорах, управляющие электроды которых через разделительные диоды подключены к фазосдвигающим цепочкам и источнику управляющего напряжения, состоящего из задающего и регулирующего элементов, отличающийся тем, что фазосдвигающие цепочки объединены в диодный мост, отрицательный вывод которого соединен с анодами разделительных диодов, а диагонали через хронирующие конденсаторы подключены к катодам тиристоров, тогда как положительный вывод моста связан со средней точкой питающих обмоток ключевого выпрямителя и ограничительным резистором источника управляющего напряжения, выполненного в виде аналогового стабилизатора с опорным диодом, включенным между положительным полюсом ключевого выпрямителя и точкой соединения ограничительного резистора с базой задающего p-n-p транзистора, подключенного своим эмиттером к делителю выходного напряжения, а коллектором - к базе регулирующего n-p-n-транзистора, у которого эмиттер соединен с анодами разделительных диодов, а коллектор - с отрицательным полюсом ключевого выпрямителя.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru