Стабилизатор переменного напряжения

Стабилизатор переменного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е >6889О2

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.12.76 (21) 2425886 24-07 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.09.79. В;оллстснь ¹ 36 (45) Дата опубликования описания 02.10.79

51) М.Кл.- О 05 Г 1, 44 .Гасударственный комитет

153) УДК 621.316. .722.1 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы

:из о бр етен ия

А. В. Кобзев и Ю. М. Лебедев (71) Заявитель Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для регулирования и .стабилизации переменного напряжения в системах электропитания электротехнически, радиотехнических, радиоэлектронных и других установок.

Известны стабилизаторы переменного напряжения (1, 2). Один,из известных стабилизаторов содержит регулцруюший орган на встречно параллельно включенных тиристорах, измерительный орган, широтноимпульсный модулятор, тактовым входом подключенный к выходу синхронизатора, подсоединенного к питающей сети. а управляющим входом — к выходу блока сравне.ния, один из входов которого подсоединен к,источнику задающего, напряжения (1).

Недостатком известного стабилизатора является низкое быстродействие системы регулирования, обусловленное наличием в контуре обратной связи инерционного звена (RL-фильтра). Кроме того, регулирование выходного, напряжения стабилизатора связано с изменением его формы. 1Ц.— фильтр же позволяет получить достоверную информацию о контролируемой величине только при определенной форме контроли,руемого сигнала. При ее изменении погрешность измерения возрастает, что приводит к сниженшо точности стабилизации с увеличением глубины регулирования.

Второй пз известных стабилизаторов, являющийся наиболее близким техническим решением к изобретению, содержит регулирующий орган, включенный в одну нз силовых шин, блок управления с сННхронизатором, подключенным входом к входным выводам, управляющий вход блока уп10 равлення подсоединен к выходу блока сравнения, один вход которого подключен к,источнику задающего напряжения, а другой вход к выходу измерительного органа (2).

Недостатком известного стабилизатора

16 является, низкое быстродействие, что обусловлено наличием двух постоянных времени в контуре регулирования постоянных времени RC-цепей измерительного органа.

Кроме того, симметрирован ие полуволн вы2О ходного напряжения путем изменения постоянных времен и заряда конденсаторов

RC-цепей приводит к снижению точности контроля, выходных напряжений при Нх глубоком регулировании.

Целью изобретения является повышение быстродейстгия, точности стабилизации и улучшение условий симметрирования выходных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе переменного напряжения, 688902 (п+!);с 1! б = К +35(I) (IIþ галл (!+3);с! 6 = t ВЬЮГОЙ, (и+ 2);с (и+2)т (1(7 + (135() (11 (n 3)тс (!-, !)л

UIB = к 1!!зь(!)ш, (а+3)-. (2) (4) содержащем регулирующий орган, включенный в одну из силовых шин, блок управлен!ия с c)<.íõðîíèçàòoðoì, подключенным входом к входным выводам. причем управляющий,вход блока управления подсоединен к выходу блока сравнения, один вход которого подключен к источнику задающего,напряжен)ия,,а другой вход к выходу измерительного органа, измерительный орган выполнен в аиде четырех одинаковы.: каналов, каждый из которых через дополнительно введенный последовательный ключ соединен с соответствуюгцей вторичной обмоткой дополнительно введенного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выходным выводам, каждый канал содержит )интеграгор с памятью, параллельный ключ, согласующий элемент и формирователь импульсов, причем вход !интегратора подключен к входу канала, выход к согласующему элементу, вход которого зашунтирован параллельным ключом, управляющий, вход которого подключен к выходу формирователя,импульсов, вход которого соединен с управляющим входом соответствую)це "o последовательного ключа, выход согласующего элемента каждого канала подключен к,входам соответствующих дополнительно введенных ключевых элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сравнения, при этом входы формирователей им)пульсов !и управляющ))г входы ключевых элементов подключены к соответствующим выходам дополнительно введенного четы(рехтактного пересчетчого узла, вход которого подключен к выходу синхронизатора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого стабилизатора переменного напряжения; .на фиг. 2, 3 показаны временные диаграммы, иллюстрирующие ее принцип действия.

Стабилизатор переменного напряжения содержит регулирующий орган 1, выполненный !на встречно-параллельно включенных тир(исторах 2, 3 с нагрузкой 4 на выходе. К выходу регулирующего органа 1 подсоединена первичная обмотка 5 трансформатора 6, вторичные обмотки которого 7—

10 через последовательные ключи 11 — 14 подключены ко входам четырех одинаковых каналов .15 18 измерительного органа 19, каждый канал состоит из интегратора с,памятью 20, выход которого зашунт!ирован параллельным ключом 21 )и соединен со входом согласующего элемента 22. Управляющий вход ключа 21 подключен к выходу формирователя импульсов 23. Выходы всех каналов, образованные согласующими элементами 22, через селектор 24, состоящий из ключевых элементов 25 — 28,и сумматора 29, соединены с одним,из входов схемы сравнения 80. Другой вход схемы сравнения 80 подключен к источнику зада5

65 ющего напряжения 81, а ее выход соединен с управляющим входом блока управления

32. Вход четырехтактного пересчетного узла 88 подключен к выходу синхрончзатора

84, входом подсоединенного ко входу регул ирующего органа 1. Входы формирователей импульсов 23 каналов 15, 16, 17, 18, управляющ!ие входы последовате,".ьны.;. ключей Il, 12, 18, 14, а также управляющие входы ключевых элементов 25, 26, 27, 28 селектора 24 подключены к вь ходам пересчетного узла 83.

Стабил!изатор работает следующим образом.

Напряжение питающей сети 85 (показано тонкой линией) поступает на .вход регулирующего органа 1 и на вход синхронизатора 84. На выходе регулирующего органа

1 оно преобразуется в напряжение 86, а при каждом переходе через нуль,на выходе оинхронизатора 34,выделяется последовательность кратковременных импульсов напряжения 87. Импульсы 37 по тупают на та)ктовый вход четырехтактного пересчетного узла 88, на выходах которого генерируются прямоугольные,импульсы напряжения

38 — 41, сдвину тые относите льно друг друга на 180 эл. град. (полупериод напряжения

35). Эти импульсы поочередно замыкаюг последовательные ключи 11 — 14, подключая при этом входы !интеграторов с памятью 20 каналов 15, 16, 17, 18 измерительного органа 19 к вторичным обмоткам 7, 8, 9, 10 трансформатора 6. В результате этого на .входы всех интеграторов с,памятью 20 на,интервалах замкнутого соcтоянlия ключей 11 — 14 поступают напряжения, пропорциональные выходному напряжению 86 регулирующего органа I. Происходит интегрирование этих напряжений, причем каналы 15, 16 поочередно интегрнруют напряжение 36,в его положительные полупериоды, а каналы 17, 18 — в отр!ицательные. Выходные,напряжения 42 — 45 интеграторов с памятью 20 во .время замкнутого состояния ключей П вЂ”,14 изменяются по интегральному закону, а после,размыкания этих ключей запом)инаются на уровнях, достигнутых в процессе интегрирования (горизонтальные участки кривых 42, 48, 44, 45). Величина этих уровней определяется IIо формулам

688902

15 где UI;„UIz U», U ÿ запомненные уровни напряжений .на выходах каналов

15 — 18;

U3g (J) фу нкция контроли руемого на выходе регулирующего органа 1 напряжения;

К вЂ” общий коэффициент передачи каждого канала, равный произведению коэффициента трансформации и коэффициента передачи и нтегратора; и = 1, 2, 3, 4 ... — периоды контролируемого напряжения.

Из выражений (1) — (4) можно видеть, что уровни выходных напряжений интеграторов с памятью 20, достигнутые в результате интегрирования, пропорциональны среднему значению контролируемого сигнала,независимо от его формы.

Одновременно с подачей на ключи Il— !

4 напряжения 88 — 41 поступают на входы формирователей,импульсов 28 m преобразуются.на их выходах в мгновенные,импульсы напряжений 46 — 49 (например, путем дифференцирования напряжений 88 — 41 по ,их переднему фронту). Выходные напряжения 4б, 47, 48, 49 (фиг. 3) формирователей

28 прикладываются к цепям управления параллельных ключей,21, замыкая их HB время своей длительности, и эти ключи зако.рачивают выходы интеграторов с памятью

20. При этом .напряжения 42 — 4б обнуляются и происходит подгoTcLBKB,èíòåãðàòîðoâ с памятью 20 к очередному интегрирова нию.

Напряжения 42 — 45 через согласующие элементы 22, образующие выход каналов

15 — 18,измерительного органа, подаются на вход селектора 34. Его ключевые элементы

25 — 28 замыкаются в определенном порядке при подаче на их управляющие входы выходных,напряжеаий четырехтактного пересчетного узла 88. Так, иапример, ключ 25 замыкается напряжением 40, ключ 2б напряжением 88, ключ 27 — напряжением

41, а ключ 28 — напряжением 89. В результате этого из .напряжений 42 — 45,выбираются участии, соответствующие интервалу,интегрирования каждой последующей одноименной (т. е. положительной либо отрицательной) полуволны напряжения 8б, Сформированный сипнал обратной связи 50 с выхода сумматора 29 поступает на один .из входов схемы сравнения 80, на другой вход которой подается, выходное напряжение 51 источника задающего напря;кения

81. Полученный в процессе сравнения:напряжений 50, 51, сигнал ошибки 52 прикладывается к управляющему входу блока управлен ия 82, где также сравнивается с на20

65 пряжением .58, например пилообразным.

Полученные на выходе нуль-органа блока управления прямоугольные напряжения 54 дифференцируются выходными каскадами блока управления по переднему фронту, преобразуясь при этом,в напряжение 55, которое с выхода блока управления 82 подается,на управляющие электроды тиристоров 2, 8 регулирующего органа 1. Положен ие импульсов 55 относительно момента перехода через, нуль питающего напряжения

85 определяет углы управления а1 и а тиристорами регулирующего органа 1.

В зависимости от характера нагрузки 4 может быть два варианта выполнения последовательных ключей 11 — 14. Так при работе стабилизатора на активно-,индуктивную нагрузку они должны быть управляемыми. Это .исключает получение, неточной информации о выходном напряжении стабилизатора, которое обусловлено,затягиванием процесса выключения тир исторов .индуктиьностью нагрузки. При активной же нагрузке этот процесс отсутствует и управляемые ключи могут быть заменены,неуправляемыми. В этом случае связей между выходами пересченного узла 88,и управляемыми входами ключей 11 —:14 нет.

В данном стабилизаторе переменного напряжения осуществляется раздельное управление встречно-параллельно включенными тиристораии. Это достигается благодаря тому, что MOMGHT отпирания тиристора на каждом последующем интервале его работы определяется только величиной сред,него значения напряжения (при постоянстве задающего .напряжения), полученного в результате его работы на предыдущем интервале. При этом значительно повышается быстродействие регулирования (оно характер изуется запаздыванием, .не превышаюш им периода питающего напряжения). Точность стабилизации .выходного напряжения не зависит от глубины регулирования, так как сигнал обратной связи пропорционален среднему значению выходного, напряжения ,незнвисимо от его формы. Данное устройство также улучшает условия симметрирования полуволн выходного,напряжения.

Симметрирование может производиться только путем изменения коэффициента передачи,интеграторов с памятью.

Формула изобретения

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган, включенный в одну из cH.|IQBbIx шин, блок управления с синхронизатором. подключенным входом к входным выводам. управляющий вход блока управления подсоединен к выходу блока сравчения, один вход которого подключен к источнику задающего напряжения, а другой вход к выходу измерительного органа, о т л,и ч а ю шийся тем, 6889О2 что, с целью повышения быстродействия, точности стабилизации и улучшения условий симметрирования выходного напряжеиия, измерительный орган выполнен в виде четырех одинаковых каналов, каждый из которых через дополнительно введенный последовательный ключ соединен с соответствующей вторичной обмоткой дополнительно введенного тра нсформатора, первичная обмотка которого подключена к выходным выводам, каждый канал содержит,интегратор с памятью, параллельный ключ, согласующий элемент и формирователь импульсов, причем вход интегратора подключен к ,входу канала, выход — к согласующему элементу, вход которого зашунтировая параллельным ключом, управляющий вход которого подключен к выходу форм ирователя .импульсов, вход которого соединен управляющим входом соответствующего последовательного ключа, выход согласуюшего элемента каждого канала подключен к входа м соответствующих дополнительно введенных ключевых элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сравнения, при этом входы формирователей импульсов и управляющие входы ключевых элементов подключены к соответствующим выходам дополнительно введенного четырехтактного пересчетного узла, вход которого подключен к выходу синхронизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Окунь С. С., Сергеенков Б, Н., Киселев

В. М. Трансформаторные и трансформаторно-тиристорные регуляторы-стабилизаторы напряжения. М., «Энергия», 1969, с. 145—

153, рис. 4 — 7.

20 2. Авторское свидетельство СССР № 243046, кл. G 05 F 1)44, 1969. оввай

Риа У

Составитель А. Колоколкнн

Техред Н. Строганова

Редактор 8. Левятов

Корректор И. Снмкииа

Тип. Харнк. фил. ппед. «Патент»

Заказ 858/1073 Изд. М 544 Тираж 1015 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскав наб., д. 4/5