Компенсационный стабилизатор напряжения

Принцип работы компенсационного стабилизатора основан на использовании цепи отрицательной обратной связи. Для реализации указанного принципа устройство, кроме управляемого элемента УЭ, должно содержать измерительный элемент ИЭ, элемент сравнения СЭ и источник эталонного напряжения U ₀ (рис. 2.14).

Выходное напряжение измерительного элемента К _ИЭ U _вых, пропорциональное стабилизируемому параметру, сравнивается в элементе сравнения C Э с эталонным напряжением U ₀; полученный сигнал разности К _ИЭ U _вых – U ₀ изменяет коэффициент передачи УЭ таким образом, чтобы выходное напряжение оставалось на неизменном уровне.

В зависимости от вида выполнения УЭ, различают непрерывные и ключевые компенсационные стабилизаторы напряжения. В непрерывных стабилизаторах в качестве УЭ используют биполярный или полевой транзистор, работающий в активном режиме работы (режим генератора тока).

 В ключевых компенсационных стабилизаторах роль УЭ выполняет транзистор, работающий в режиме переключения. Если выходное напряжение ИЭ пропорционально выходному напряжению устройства, то в схеме (см. рис. 2.14) реализуется режим стабилизации напряжения (соответственно при измерении тока или выходной мощности можно получить стабилизаторы тока и мощности

Управляемый выпрямитель

Многие потребители электрической энергии нуждаются в регулируемом выходном напряжении. Для обеспечения их электроэнергией применяют управляемые тиристорные или транзисторные выпрямители: однофазные при малых токах потребления и трехфазные большой мощности.

На рис. 2.17, а приведена схема однофазного управляемого выпрямителя с выводом средней точки трансформатора. В качестве вентилей в выпрямителе использованы тиристоры VS ₁ и VS ₂.

При указанной на рис. 2.17, а полярности вторичного напряжения u ₂ трансформатора T р, тиристор VS ₁ может пропускать ток i _н ' при условии, что на его управляющий электрод поступит сигнал управления I _{y 1}. Этот сиг­нал подают со сдвигом по фазе по отношению к моменту его естественного отпирания на угол w t = a, называемый углом управления (рис. 2.17, б). Моментом естественного отпирания тиристора называют момент появления положительного напряжения между анодом и катодом тиристора (при α = 0).

При включении тиристора при активной нагрузке R _н в момент времени ω t = α напряжение на нагрузке u _н возрастает скачком до значения u _н ' = u ₂' (при идеальном тиристоре и идеальном трансформаторе). При ω t = π ток вентиля и ток нагрузки становятся равными нулю, тиристор VS ₁ запирается. До отпирания тиристора VS ₂ в нагрузке появляется бестоковая пауза, энергия в нагрузку не передается. В момент ω t = π + α подается управляющий импульс на тиристор VS ₂, который отпирается, к нагрузке прикладывается напряжение u _н". Ток протекает через нижнюю полуобмотку трансформатора, через тиристор VS ₂ и нагрузку R _н, сохраняя прежнее направление. В момент ω t = 2π происходит выключение тиристора VS ₂.

Среднее значение напряжения на нагрузке и коэффициент пульсаций:

где п ≥ 2 – номер основной гармоники выпрямленного напряжения.

Уменьшение среднего напряжения U _ср (тока I _ср) при увеличении угла α показано на рис. 2.17, в. Зависимость U _ср(α) называют управляющей (регулировочной) характеристикой выпрямителя. Задержка по фазе управляющих сигналов, подаваемых на тиристоры, осуществляется с помощью систем импульсного фазового управления (СИФУ).