RU2832859C1 - Variable voltage stabilizer - Google Patents
Variable voltage stabilizer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2832859C1 RU2832859C1 RU2024111689A RU2024111689A RU2832859C1 RU 2832859 C1 RU2832859 C1 RU 2832859C1 RU 2024111689 A RU2024111689 A RU 2024111689A RU 2024111689 A RU2024111689 A RU 2024111689A RU 2832859 C1 RU2832859 C1 RU 2832859C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- protection unit
- terminal
- transformer
- Prior art date
Links
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 29
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам напряжения переменного тока, и предназначается для использования в системах электроснабжения.The invention relates to electrical engineering, namely to AC voltage stabilizers, and is intended for use in power supply systems.
Уровень техникиState of the art
Известен многоступенчатый стабилизатор переменного напряжения (патент RU № 2237270, МПК G05F 1/30, Н02М 5/12), содержащий источник вольтодобавочного трансформатора, ключевого регулирующего элемента, сглаживающий фильтр, орган управления и синхронизированный с сетевым напряжением источник опорного синусоидального напряжения.A multi-stage AC voltage stabilizer is known (patent RU No. 2237270, IPC G05F 1/30, H02M 5/12), containing a booster transformer source, a key regulating element, a smoothing filter, a control element, and a reference sinusoidal voltage source synchronized with the mains voltage.
Недостаток данного устройства состоит в том, что стабилизация выходного напряжения проводится при помощи ступенчатой регулировки и в том, что если входное напряжение имеет искаженную форму синуса, то такая же форма будет у выходного напряжения.The disadvantage of this device is that the output voltage is stabilized using step adjustment and that if the input voltage has a distorted sine wave shape, then the output voltage will have the same shape.
Наиболее близким аналогом-прототипом к заявляемому техническому решению является стабилизатор переменного напряжения (патент RU № 2344463, МПК G05F 1/30).The closest analogue-prototype to the claimed technical solution is an alternating voltage stabilizer (patent RU No. 2344463, IPC G05F 1/30).
Стабилизатор переменного напряжения, содержит фазовый детектор, интегратор, синусоидальный генератор, симметрирующее устройство, стабилизатор амплитуды, устройство сравнения, выходной усилитель, пороговое устройство, трансформатор, причем входное напряжение поступает на первый вывод вторичной обмотки трансформатора и первый вход фазового детектора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом синусоидального генератора, выход которого соединен с входом симметрирующего устройства, выход которого соединен с входом стабилизатора амплитуды, выход которого соединен с первым входом устройства сравнения и вторым входом фазового детектора, со второго вывода вторичной обмотки трансформатора выходное напряжение поступает на второй вход устройства сравнения, выход которого соединен с первым входом выходного усилителя и входом порогового устройства, выход которого соединен со вторым входом выходного усилителя, первый выход которого соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора, второй выход с вторым выводом первичной обмотки трансформатора, третий выход с третьим выводом первичной обмотки трансформатора.An alternating voltage stabilizer comprises a phase detector, an integrator, a sinusoidal generator, a symmetrizer, an amplitude stabilizer, a comparison device, an output amplifier, a threshold device, a transformer, wherein the input voltage is fed to the first terminal of the secondary winding of the transformer and the first input of the phase detector, the output of which is connected to the input of the integrator, the output of which is connected to the input of the sinusoidal generator, the output of which is connected to the input of the symmetrizer, the output of which is connected to the input of the amplitude stabilizer, the output of which is connected to the first input of the comparison device and the second input of the phase detector, from the second terminal of the secondary winding of the transformer the output voltage is fed to the second input of the comparison device, the output of which is connected to the first input of the output amplifier and the input of the threshold device, the output of which is connected to the second input of the output amplifier, the first output of which is connected to the first terminal of the primary winding of the transformer, the second output to the second terminal of the primary winding of the transformer, the third output to the third terminal of the primary winding of the transformer.
Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности при одновременно низкой надежности.The disadvantages of this device are limited functionality and low reliability.
Ограниченные функциональные возможности обусловлены отсутствием возможности контроля величины допустимого тока.Limited functionality is due to the lack of ability to control the amount of permissible current.
Низкая надежность обусловлена отсутствием защиты от возможной перегрузки по току. Low reliability is due to the lack of protection against possible current overload.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к расширению функциональных возможностей при одновременном повышении надежности.The technical result that can be achieved with the help of the proposed invention is reduced to the expansion of functional capabilities while simultaneously increasing reliability.
Технический результат достигается тем, что в стабилизатор переменного напряжения содержащий фазовый детектор, интегратор, синусоидальный генератор, симметрирующее устройство, стабилизатор амплитуды, устройство сравнения, выходной усилитель, пороговое устройство, трансформатор, причем: первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с первым входом фазового детектора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом синусоидального генератора, выход которого соединен с входом симметрирующего устройства, выход которого соединен с входом стабилизатора амплитуды, выход которого соединен с первым входом устройства сравнения и вторым входом фазового детектора; второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен со вторым входом устройства сравнения, выход которого соединен с первым входом выходного усилителя и входом порогового устройства, выход которого соединен со вторым входом выходного усилителя, первый выход которого соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора, второй выход с вторым выводом первичной обмотки трансформатора, третий выход с третьим выводом первичной обмотки трансформатора, введен блок защиты, при этом: первый и второй входы блока защиты подключаются к сети (первый вход к фазе, второй к нулю); третий вход соединен со вторым выводом вторичной обмотки трансформатора и вторым входом устройства сравнения; первый выход соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора и первым входом фазового детектора; второй выход служит фазным выходом устройства.The technical result is achieved in that the AC voltage stabilizer contains a phase detector, an integrator, a sinusoidal generator, a symmetrizer, an amplitude stabilizer, a comparison device, an output amplifier, a threshold device, a transformer, wherein: the first terminal of the secondary winding of the transformer is connected to the first input of the phase detector, the output of which is connected to the input of the integrator, the output of which is connected to the input of the sinusoidal generator, the output of which is connected to the input of the symmetrizer, the output of which is connected to the input of the amplitude stabilizer, the output of which is connected to the first input of the comparison device and the second input of the phase detector; the second terminal of the secondary winding of the transformer is connected to the second input of the comparison device, the output of which is connected to the first input of the output amplifier and the input of the threshold device, the output of which is connected to the second input of the output amplifier, the first output of which is connected to the first terminal of the primary winding of the transformer, the second output to the second terminal of the primary winding of the transformer, the third output to the third terminal of the primary winding of the transformer, a protection unit is introduced, wherein: the first and second inputs of the protection unit are connected to the network (the first input to the phase, the second to zero); the third input is connected to the second terminal of the secondary winding of the transformer and the second input of the comparison device; the first output is connected to the first terminal of the secondary winding of the transformer and the first input of the phase detector; the second output serves as the phase output of the device.
Блок защиты содержит источник постоянного напряжения, формирователь импульсов, оптосимистор, L-цепь, служащую одновитковой обмоткой магнитопровода с воздушным зазором, магнитодиод, делитель напряжения, переменный резистор, компаратор, JK триггер, дифференцирующую цепь, причем: первый и второй входы источника постоянного напряжения подключены к первому и второму входам блока защиты; первый и второй выходы источника постоянного напряжения служат для обеспечения электропитания элементов устройства; третий выход источника постоянного напряжения, с уровнем логической единицы, соединен с первым выводом переменного резистора, С-входом JK триггера и первыми входами делителя напряжения и дифференцирующей цепи, вторые входы которых заземлены, а выходы подключены, соответственно, к первому входу компаратора и J-входу JK триггера; второй и третий выводы переменного резистора соединены со вторым входом компаратора и анодом магнитодиода, катод которого заземлен; выход компаратора подключен к K-входу JK триггера, Q-выход которого подключен ко входу формирователя импульсов, выходы которого служат управляющими входами оптосимистора, вход которого соединен с первым входом блока защиты, а выход служит первым выходом блока защиты; первый вывод L-цепи служит третьим входом блока защиты; второй вывод L-цепи служит вторым выходом блока защиты. The protection unit comprises a constant voltage source, a pulse former, an opto-simistor, an L-circuit serving as a single-turn winding of a magnetic circuit with an air gap, a magnetodiode, a voltage divider, a variable resistor, a comparator, a JK trigger, a differentiating circuit, wherein: the first and second inputs of the constant voltage source are connected to the first and second inputs of the protection unit; the first and second outputs of the constant voltage source serve to provide power supply to the elements of the device; the third output of the constant voltage source, with a logical one level, is connected to the first terminal of the variable resistor, the C-input of the JK trigger and the first inputs of the voltage divider and the differentiating circuit, the second inputs of which are grounded, and the outputs are connected, respectively, to the first input of the comparator and the J-input of the JK trigger; the second and third terminals of the variable resistor are connected to the second input of the comparator and the anode of the magnetodiode, the cathode of which is grounded; the output of the comparator is connected to the K input of the JK trigger, the Q output of which is connected to the input of the pulse generator, the outputs of which serve as control inputs of the opto-simistor, the input of which is connected to the first input of the protection unit, and the output serves as the first output of the protection unit; the first output of the L-circuit serves as the third input of the protection unit; the second output of the L-circuit serves as the second output of the protection unit.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг.1 представлена функциональная схема стабилизатора переменного напряжения.Fig. 1 shows the functional diagram of the AC voltage stabilizer.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Стабилизатор переменного напряжения (фиг.1) содержит фазовый детектор 1, интегратор 2, синусоидальный генератор 3, симметрирующее устройство 4, стабилизатор амплитуды 5, устройство сравнения 6, выходной усилитель 7, пороговое устройство 8, трансформатор 9, блок защиты 10, при этом: первый и второй входы блока защиты 10 подключаются к сети (первый вход к фазе, второй к нулю); третий вход блока защиты 10 соединен со вторым выводом вторичной обмотки трансформатора 9 и вторым входом устройства сравнения 6; первый выход блока защиты 10 соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора 9 и первым входом фазового детектора 1; второй выход блока защиты 10 служит фазным выходом устройства; выход фазового детектора 1 соединен с входом интегратора 2, выход которого соединен с входом синусоидального генератора 3; выход синусоидального генератора 3 соединен с входом симметрирующего устройства 4, выход которого соединен с входом стабилизатора амплитуды 5; выход стабилизатора амплитуды 5 соединен с первым входом устройства сравнения 6 и вторым входом фазового детектора 1; выход устройства сравнения 6 соединен с первым входом выходного усилителя 7 и входом порогового устройства 8, выход которого соединен со вторым входом выходного усилителя 7, первый выход которого соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора 9, второй выход с вторым выводом первичной обмотки трансформатора 9, третий выход с третьим выводом первичной обмотки трансформатора 9.The AC voltage stabilizer (Fig. 1) comprises a phase detector 1, an
Блок защиты 10 содержит источник постоянного напряжения 11, формирователь импульсов 12, оптосимистор 13, L-цепь 14, служащую одновитковой обмоткой магнитопровода 15 с воздушным зазором, магнитодиод 16, переменный резистор 17, компаратор 18, делитель напряжения 19, JK триггер 20, дифференцирующую цепь 21, причем: первый и второй входы источника постоянного напряжения 11 подключены к первому и второму входам блока защиты 10; первый и второй выходы источника постоянного напряжения 11 служат для обеспечения электропитания элементов устройства; третий выход источника постоянного напряжения 11, с уровнем логической единицы, соединен с первым выводом переменного резистора 17, С-входом JK триггера 20 и первыми входами делителя напряжения 19 и дифференцирующей цепи 21, вторые входы которых заземлены, а выходы подключены, соответственно, к первому входу компаратора 18 и J-входу JK триггера 20; второй и третий выводы переменного резистора 17 соединены со вторым входом компаратора 18 и анодом магнитодиода 16, катод которого заземлен; выход компаратора 18 подключен к K-входу JK триггера 20, Q-выход которого подключен ко входу формирователя импульсов 12, выходы которого служат управляющими входами оптосимистора 13, вход которого соединен с первым входом блока защиты 10, а выход служит первым выходом блока защиты 10; первый вывод L-цепи 14 служит третьим входом блока защиты 10; второй вывод L-цепи 14 служит вторым выходом блока защиты 10. The
Предлагаемый стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.The proposed AC voltage stabilizer operates as follows.
При подачи питания на входы A, N стабилизатора, напряжение Uвх поступает на первый и второй входы источника постоянного напряжения 11, который обеспечивает электропитанием элементы устройства.When power is supplied to inputs A, N of the stabilizer, voltage U in is supplied to the first and second inputs of the
Так как отсутствует перегрузка по току, блок защиты 10 обеспечивает коммутационное соединение фазного провода сети с первым выводом вторичной обмотки трансформатора 9 и первым входом фазового детектора 1.Since there is no current overload,
Синусоидальный генератор 3, вырабатывает синусоидальное напряжение частотой 50 Гц, частота генератора может изменяться в малых пределах, симметрирующее устройство 4 обеспечивает на выходе равенство положительной и отрицательной полуволн, стабилизатор амплитуды 5 позволяет поддерживать на своем выходе амплитуду синусоиды с высокой точностью, устройство сравнения 6 сравнивает выходное напряжение 209 В/50 Гц с опорным, на его выходе формируется разностный сигнал. Выходной усилитель 7 усиливает сигнал устройства сравнения и подает его на трансформатор 9, который увеличивает или уменьшает напряжение, поступающее на вход (в зависимости от фазы разностного сигнала). Пороговое устройство 8 выдает сигнал для закорачивания трансформатора 9, если напряжение компенсации меньше заданного порога (например 1В). Фазовый детектор 1 сравнивает фазу входного напряжения с фазой полученного образцового синусоидального сигнала, сигнал, пропорциональный разности фаз, подается на интегратор 2. Сигнал с интегратора 2 выдается на синусоидальный генератор 3 для подстройки его частоты и фазы.The
Как было показано выше, в момент подачи питания на стабилизатор блок защиты 10 обеспечивает коммутационное соединение переводящее стабилизатор в рабочее состояние.As shown above, at the moment of supplying power to the stabilizer,
Непосредственно коммутация обусловлена срабатыванием оптосимистора 13 по команде формирователя импульсов 12. В силу установления на K-входе уровня логического нуля, а на С-входе, J-входе, а значит и на Q-выходе JK триггера 20, уровня логической единицы.The switching itself is caused by the operation of the opto-
Уровень логической единицы на С-входе JK триггера 20 обусловлен потенциалом с третьего выхода источника постоянного напряжения 12.The logical one level at the C-input of the
Уровень логической единицы на J-входе JK триггера 20 обусловлен скачком напряжения на выходе дифференцирующей цепи 21 в момент подачи потенциала с третьего выхода источника постоянного напряжения 12.The logical one level at the J-input of the
Уровень логического нуля на K-входе JK триггера 20 обусловлен не срабатыванием компаратора 18 (в следствие отсутствия перегрузки по току).The logical zero level at the K-input of the
Срабатывание компаратора 18 осуществляется при условииThe
UМД>UДН (1)U MD >U DN (1)
где UМД - напряжение падения на базе магнитодиода 16, поступающее на второй вход (Uвх+) компаратора 18; where U MD is the voltage drop at the base of
UДН - напряжение с выхода делителя напряжения 19, поступающее на первый вход (Uвх-) компаратора 18.U DN is the voltage from the output of
Выходное напряжение делителя напряжения 19, UДН, пропорционально напряжению с третьего выхода источника постоянного напряжения 12.The output voltage of
Напряжение падения на базе магнитодиода 16, UМД, определяется:The voltage drop across the base of
- величиной напряжения с третьего выхода источника постоянного напряжения 12;- the voltage value from the third output of the
- сопротивлением переменного резистора 17;- resistance of
- сопротивлением базы магнитодиода 16, зависящим от величины поперечного магнитного поля. - the resistance of the base of the
А так как сопротивление базы магнитодиода 16 возрастает с увеличением поперечного магнитного поля, величина которого определяется величиной тока нагрузки стабилизатора протекающего в L-цепи 14, служащей одновитковой обмоткой магнитопровода 15 с воздушным зазором, момент срабатывания компаратора 18 будет определяться величиной тока нагрузки и предварительно установленной величиной сопротивления переменного резистора 17.And since the resistance of the base of the
Что, в свою очередь, обеспечивает:Which, in turn, ensures:
- контроль величины допустимого тока нагрузки;- control of the value of the permissible load current;
- защиту от возможной перегрузки по току,- protection against possible current overload,
а значит расширение функциональных возможностей стабилизатора с одновременным увеличением надежности.and therefore expansion of the stabilizer’s functional capabilities while simultaneously increasing reliability.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2832859C1 true RU2832859C1 (en) | 2025-01-09 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120508182A (en) * | 2025-07-21 | 2025-08-19 | 成都麦特斯科技有限公司 | Mass spectrometer magnetic field intensity control system based on integrating circuit |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3970918A (en) * | 1975-01-13 | 1976-07-20 | Edward Cooper | High speed, step-switching AC line voltage regulator with half-cycle step response |
| US4352055A (en) * | 1980-10-24 | 1982-09-28 | Oneac Corporation | AC Variable voltage source utilizing pulse width modulation |
| US4591779A (en) * | 1984-08-20 | 1986-05-27 | Lea Dynatech Inc. | Regulated a.c. power supply |
| RU2158954C1 (en) * | 1999-10-12 | 2000-11-10 | Фейгин Лев Залманович | Alternating current voltage stabilizer |
| RU2237270C1 (en) * | 2003-01-09 | 2004-09-27 | Фейгин Лев Залманович | Multistage ac voltage regulator (modifications) |
| RU2344463C1 (en) * | 2008-01-21 | 2009-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" | Alternating voltage stabiliser |
| US20200219648A1 (en) * | 2019-01-07 | 2020-07-09 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Coupled inductor and power supply module |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3970918A (en) * | 1975-01-13 | 1976-07-20 | Edward Cooper | High speed, step-switching AC line voltage regulator with half-cycle step response |
| US4352055A (en) * | 1980-10-24 | 1982-09-28 | Oneac Corporation | AC Variable voltage source utilizing pulse width modulation |
| US4591779A (en) * | 1984-08-20 | 1986-05-27 | Lea Dynatech Inc. | Regulated a.c. power supply |
| RU2158954C1 (en) * | 1999-10-12 | 2000-11-10 | Фейгин Лев Залманович | Alternating current voltage stabilizer |
| RU2237270C1 (en) * | 2003-01-09 | 2004-09-27 | Фейгин Лев Залманович | Multistage ac voltage regulator (modifications) |
| RU2344463C1 (en) * | 2008-01-21 | 2009-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" | Alternating voltage stabiliser |
| US20200219648A1 (en) * | 2019-01-07 | 2020-07-09 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Coupled inductor and power supply module |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120508182A (en) * | 2025-07-21 | 2025-08-19 | 成都麦特斯科技有限公司 | Mass spectrometer magnetic field intensity control system based on integrating circuit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0732592B2 (en) | DC voltage forming circuit | |
| JPH0720366B2 (en) | DC voltage forming circuit | |
| EP0215362B1 (en) | Ac power supply device | |
| JPS6135800B2 (en) | ||
| US3461374A (en) | Converter circuit for regulating voltage by regulation of frequency | |
| RU2832859C1 (en) | Variable voltage stabilizer | |
| US4731722A (en) | Low AC harmonic DC power supply | |
| US4219761A (en) | Incandescent lamp dimmer providing control voltage IES square law compliance correction | |
| CN109245530B (en) | A circuit for stabilizing output signal and power converter | |
| GB2114780A (en) | Current control pulse width modulated inverter machine drive system | |
| KR840001015B1 (en) | Three phase power factor controller | |
| CN212413047U (en) | Power supply device for suppressing instantaneous voltage | |
| RU2824655C1 (en) | Ac voltage stabilizer | |
| EP0641445B1 (en) | A method of sensing the rms value of a waveform | |
| RU2829483C1 (en) | Single-phase voltage stabilizer | |
| US3351843A (en) | Electrical apparatus | |
| SU805279A1 (en) | Stabilized dc voltage source | |
| JP2000152520A (en) | Instantaneous voltage drop compensating device | |
| Elek et al. | Design of a 200 amp telecom rectifier family using 50 amp dc-dc converters | |
| US20220038024A1 (en) | Power supply apparatus for improving quality and precision of output characteristics | |
| JPH0887355A (en) | Microcomputer reset signal generator | |
| JPS5927182B2 (en) | Rectifier device control device | |
| KR20230034189A (en) | Method for checking error | |
| SU987783A1 (en) | Frequency converter control method | |
| GB2071432A (en) | Apparatus for Converting a Direct Input Voltage into an Alternating Output Voltage |