2.7.7 Стабилизаторы постоянного напряжения с регулированием в цепи переменного тока ( стабилизаторы переменного напряжения на тиристорах)

Схемы транзисторных стабилизаторов напряжения с последовательным включением регулирующего элемента в большинстве случаев не могут использоваться для стабилизации напряжения свыше 300 В. Это объясняется тем, что с увеличением выходного напряжения стабилизатора увеличивается напряжение на регулирующем транзисторе, а также на элементах усилителя и схемы сравнения. Поэтому при относительно высоких выходных напряжений наиболее целесообразно включать регулирующий элемент в цепь переменного тока. Структурная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения с регулированием в цепи переменного тока приведена на рисунке 2.62.

124

Рисунок 2.62- Структурная электрическая схема стабилизатора

напряжения с регулирующим элементом в цепи

переменного тока

Данная структурная схема стабилизатора, которая приведена на рисунке 2.62. состоит из следующих функциональных узлов : РЭ- регулирующего элемента, Тр- силовой трансформатор, В- выпрямитель, СФ –сглаживающий фильтр, СС- схемы сравнения и СУ – схему управления.

Принцип работы стабилизатора заключается в следующем. Напряжение сети поступает на регулирующий элемент, в котором осуществляется стабилизация по уровню напряжение сети. С регулирующего элемента напряжение сети поступает на первичную обмотку силового трансформатора, преобразуется по величине, выпрямляется выпрямителем В, фильтруется СФ сигнал и поступает на выход стабилизатора. Выходное напряжение с входа стабилизатора поступает в схему сравнения СС, где сравнивается с опорным напряжением, которое вырабатывает отдельный источник электропитания. Разностный сигнал, с выхода схемы сравнения, поступает в схему управления СУ. Сигнал с выхода схемы управления воздействует на регулирующий элемент таким образом, что любые изменения выходного напряжения компенсируются изменением напряжения на регулирующем элементе. В результате выходное напряжение стабилизируется с определенной точностью.

В качестве регулирующих элементов в цепи переменного тока часто используются тиристоры, симисторы и т.д. Тиристоры в регулирующем элементе стабилизатора работают в ключевом режиме, что определяет малые габаритные размеры и большой КПД стабилизатора. Значительный коэффициент усиления по мощности позволяет применить сравнительно маломощную схему управления.

Стабилизатор состоит из регулирующего элемента, выполненного на диодах VD₁, VD₂ и на тиристорах VS₁,VS₂, трансформатора TV, выпрямителя В, сглаживающего фильтра СФ, схемы сравнения СС, усилителя постоянного тока УПТ и схемы управления.

На управляющие электроды тиристора VS₁, VS₂ от схемы управления поступают импульсы положительной полярности (рисунок 2.63,б ).

В первый полупериод напряжения на аноде тиристора VS1 положительный потенциал (рисунок 2.63,а). Однако в интервале 0…t₁ он закрыт, так как на его управляющий электрод не подан положительный импульс. В этом интервале все

125

напряжение сети падает на закрытом тиристоре VS₁, а напряжение на первичной обмотке трансформатора равно нулю. В момент времени t₁ на управляющий электрод подан положительный импульс от схемы управления и он открывается.

В интервале времени t₁ …t₂ тиристор VS₁ открыт и напряжение сети через открытый тиристор VS₁ и диод VD₂ подключается к первичной обмотке трансформатора ТV. В интервале t₁ …t ₂ напряжение первичной обмотки трансформатора U₁ равно напряжению сети. Начиная с момента времени t₂ к тиристору VS₁ прикладывается обратное напряжение сети он закроется.

Во второй полупериод анод тиристора VS₂ положителен, однако он закрыт до момента времени t₃ и в интервале t₂…t₃ напряжение U₁ равно нулю. В момент t₃ на его управляющий электрод подается положительный импульс, и с этого момента времени напряжение U₁ повторяет напряжение сети.

а - схема стабилизатора ;

б - временные диаграммы

Рисунок 2.62- Электрическая функциональная схема стабилизатора

напряжения с тиристорным регулирующим элементом в

цепи переменного тока

Принцип действия стабилизации схемы стабилизатора напряжения основан на изменении угла φ включения тиристора.

При изменении выходного напряжения стабилизатора напряжения изменяется уровень сигнала на выходе схемы сравнения СС и на выходе усилителя постоянного тока УПТ. Изменения уровня сигнала на выходе УПТ приводит к изменению фазы управляющих импульсов, а следовательно, к

126

изменению угла включения тиристоров φ.

При увеличении выходного напряжения стабилизатора напряжения в результате воздействия цепи обратной связи угол φ увеличивается, что приводит к уменьшению напряжения на первичной обмотке трансформатора и к снижению выходного напряжения на выходе стабилизатора напряжения до своего первоначального значения. При уменьшении выходного напряжения угол φ уменьшается.

Стабилизаторы на тиристорах (симисторах) применяются на повышенный мощности, нежели стабилизаторы на транзисторах.

Недостатком схемы стабилизаторов на тиристорах является искажение формы напряжения на первичных и вторичных обмотках трансформатора, за счет чего увеличивается пульсация на выходе выпрямителя. Увеличение пульсации приводит к необходимости увеличивать индуктивность и емкость фильтра.