Трехфазный стабилизатор переменного синусоидального напряжения дискретного действия Советский патент 1984 года по МПК H02M5/04 

мационные входы регистра записи кода- кодов, причем выходы указанного реамплитудного значения напряжения гистра соединены с информационными подключены к выходам преобразователя входами управления силовыми ключами.

1084930

ТРЕХФАЗНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), преобразователь кодов, а в каждой фазе - схему определения момента максимума напряжения, соединенную с входом управления регистра записи кода амплитудного значения напряжения, последовательно включенi ные с входа стабилизатора к его выходу трансформатор тока, силовые ключи (Л С и автотрансформатор с отводами, а также схему определения момента перехода тока через нуль, схему управления силовыми ключами, соединенную одним входом управления с трансформатором тока через схему определения момента перехода тока через нуль, 00 выходы схемы управления силовыми 4 ключами подключены к управляющим со электродам силовых ключей, отлисо чающийся тем, что, с целью упрощения схемы при сохранении высокой точности стабилизации трехфазного выходного напряжения и высокого быстродействия, введены трехфазный двухполупериодный выпрямитель, подключенньш входами к сети, выходом к преобразователю кодов через АЦП, а в каждой фазе - двухполупериодный выпрямитель, который входом подключен к соответствующей фазе сети, выходом - к входу схемы определения момента максимума напряжения, инфор

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, может быть использовано в источниках питания электрорадиоаппаратуры для регулирования и стабилизации переменного синусоидального напряжения без искажения его формы. Известны стабилизаторы переменног синусоидального напряжения дискретного действия, содержащие автотрансформатор с отводами по входу и выходу, к которым подключены коммутируемые двухполярные ключи и аналогоцифровой преобразователь (АЦП) напряжения в код Cl Д - С8 J, Недостаток известных схем состоит в том, что при использовании их в целях стабилизации трехфазного напряжения имеет место значительная схемная избыточность, так как в каждои фазе используются однотипные измерительные электронные схемы, содержащие компоненты высокой стоимости, например цифро-аналоговый пре образователь, регистр последовательных приближений п т.п. Наиболее близким к изобретению является трехфазньш стабилизатор переменного синусоидального напряжепш дискретного действия, содержаП;,ий АЦП, преобразователь кодов. а Е каждой фазе - схему определения момента максимума напряжения,соединенную с входом управления регистра записи кода амплитудного значения напряжения, последовательно включенные с входа стабилизатора к его вько ду трансформатор тока, силовые ключи и автотрансформатор с отводами, а также схему определения момента пере хода тока через нуль, схему з правления сулловымя ключами э соединенную од ним входам управления с трансформато ром тока через схему определения момента перехода тока через нуль, вы хо.ды схемы управления силовыми ключа ми подключены к управляющим электродам силовьп: ключей 1.9, Однако известное устройство, обеспечивая на выходе каждой фазы стабильное напряжение при высокой скорости отработки внешних воздействий на электросеть, является сложным и дорогим. Цель изобретения - упрощение схемы трехфазного стабилизатора при сохранении высокой точности стабилизации трехфазного выходного напряжения и высокого быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный стабилизатор переменного синусоидального напряжения дискретного действия, содержащий АЦП, преобразователь кодов, а в каждой фазе схему определения момента максимума напряжения, соединенную с входом управления регистра записи кода амплитудного значения напряжения s последовательно включенные с входа стабилизатора к его выходу трансформатор тока, силовые ключи и автотрансформатор с отводами, а также определения момента перехода тока через нуль, схему управления силовыми ключами, соединенную одним входом управления с трансформатором тока через схему определения момента перехода тока через нуль, выходы cxe.n;i управления силовьми ключами подключены к управляющим электродам силовых ключей, введены трехфазный двухполупериодный выпрямитель, подключенный вкодами к сети, выходом к преобразователю кодов через АЦП, а в фазе - двухполупериодный выпрямитель, который входом подключен к соответствующей фазе сети, выходом - к входу схемы определения момента максимзгма напряжения, информационные входы регистра записи кода амплитудного значения напряжения подключены к выходам преобразователя кодов, причем выходы указанного регистра соединены с информационными входа1 Ш управления силовыми ключами.

3 084

На чертеже показана структурная схема трехфазного стабилизатора переменного синусоидального напряжения дискретного действия.

Трехфазный стабилизатор переменного синусоидального напряжения дискретного действия состоит из силовых трактов по числу фаз, в состав которых входят для фаз А, В и С трансфор(маторы 1 - 3 тока, силовые ключи Q 4-6, автотрансформаторы с отводами 7 - 9j схемы 10 - 12 определения момента перехода тока через нуль, схемы 13 - 15 управления силовыми ключами, из схем управления силовыми трактами для фаз А, В и С - соответственными двухполупериодными выпрямителями 16 - 18, схемами 19-21 определения моментов максимума напряжений, регистрами 22 - 24 записи „ кодов амплитудных значений напряжеНИН, а также из измерительного канала, общего для трех фаз, в который входят трехфазный двухполупериодньш выпрямитель 25, АЦП 26 и преобразова- с тель 27 кодов.

Трехфазный двухполупериодный выпрямитель 25 подключен входами к трем фазам сети, а выходом через АЦП 26 - к преобразователю 27 кодов. -.Q В фазах А, В и С двухполупериодкые выпрямители 16-18 входами подключены к фазам А, В и С, а выходами к входам схем 19-21 определения момента максимума напряжения соответственно.

Регистры 22 - 24 записи кодов амплитудных значений напряжений в параллель информационными входами подключены к выходам преобразователя . 27 кодов, а входами управления записью кодов - к схемам 19-21 определения моментов максимума напряжений фаз А, В и С, соответственно. Меж,ду входами и выходами фаз А, В, . С последовательно включены трансформаторы 1 - 3 тока, силовые ключи 4 6, автотрансформаторы 7 - 9 с отводами соответственно.

В фазах А, В, С между управляющи-50 ми электродами силовых ключей 4 - 6 и выходами регистров 22-24 записи кодов амплитудньк значений напряжений включены информационными входами и выходами схемы 13 - ,15 55 управления силовыми ключами 4 6 ; соответственно. Входы управления схем 13 - 15 фаз А, В, С подключены

304

к схемам 10 - 12 определения моментов перехода токов через нуль подключенным входами к трансформаторам 1 - 3 тока соответственно. Устройство работает следующим образом. ,

Рассмотрим работу устройства при стабилизации выходного напряжения, например фазы С, а на основании идентичности схем других фаз А и В сделаем обобщение о работоспособности всего устройства.

Покажем возможность стабилизации выходного напряжения фазы С, приняв во внимание следующие посылки: автотрансформатор с отводами 9, включенный в лромышленную сеть, является

co стороны нагрузки и по отношению к ней генератором напряжения с низким выходным сопротивлением; существует только один из многих отводов автотрансформатора 9, которым последний может быть подключен к сети с произвольным напряжением для обеспечения на выходе заданного стабильного напряж:ения, например 220 В;существует возможность составления таблицы истинности преобразователя кодов, которая отражала бы соответствие между входным напряжением и номером отвода автотрансформатора, подключенный которым к сети обеспечил бы заданное выходное напряжение.

Эти посьшки позволяют сделать вывод о том, что, измерив амплитуду синусоидального напряжения сети и определив номер ключа, обеспечивающего заданное значение выходного напряжения, можно эту коммутацию осуществить

один- единственный раз за полпериода

сети и получить на выходе устройства стабильное напряжение.

Алгоритм работы предлагаемого изобретения в пределах одного полупериода сети состоит в следующем: измерение АЦП 26 мгновенного значения выходного напряжения трехфазного двухполупериодного выпрямителя 25j определение момента .:1остижения одной из фаз амплитудного значения при помощи схем 19-21 определения моментов максимума напряжения, измерение АЦП 26 амплитудного значения напряжения одной из фаз и выдача результата в виде кода напряжения; мгновеннов преобразование кода напряжения в код коммутации силовых ключей 4-6 преобразователем 27 кодов; запись

кода коммутации одной из групп силовых ключей 4 - 6 в регистр той фазьц амплитуда которой была только что установлена определение момента нуля тока с помощью схем 10 - 12 определения моментов переходов токов через нуль5 включение одного из силовых ключей 4-6 одной из групп в момент отсуствия тока в коммутируемой фазе для соединения автотрансформатора с отводами с сетью и обеспечения этим стабильного выходного напряжения.

Работу предлагаемого устройства рассмотрим в двух аспектах: включение стабилизатора в произвольный момент времени при предварительно обесточенных всех цепях и работу устройства от одного до другого полупериода частоты сети при колебаниях сетевого напряжения.

В исходном состоянии через автотрансформатор с отводами 9, силовые ключи 6 и автотрансформатор 3 тока ток не протекает. При этом на выходе схемы определения момента перехода тока через нуль есть логическая единица, разрешающая включение любого из силовых ключей 6, но 8 исходном состоянии регистра 24 запи- сан нулевой код, так как на его вход управления со схемы 21 определения момента максимума напряжения не поступал сигнал записи кода. Здесь возможны два случая включения устройства: до перехода напряжением фазы амплитудного значения и после этого перехода

В первом случае на выходе схемы 21 определения момента максимума напряжения есть сигнал логической единицы, запрещающий запись кода в регистр 24, не только тогда, когда напряжение на выходе двухполупериодного выпрямителя 18 достигает амплитудного значения и схема 21 на выходе переходит в состояние логического нуля происходит запись в регистр 24 унитарного кода включения одного из силовых ключей 6, например код первого силового ключа О„000«001 или второго 0,000,010 или третьего 0.000,100 и т,д

При этом, например, для первого силового клЕоча при коде 0,000.001 с регистра 24 подведена логическая единица к первой схеме управления силовыми ключами в момент, когда на втором ее входе появляется сигнал

логической единицы, связанной с переходом тока через нуль, включается первый силовой ключ и это включение сохраняется в течение одного полупериода. В этом случае код с выхода АЦП 26 преобразователем кодов преобразуется в унитарный код включения силовых ключей 6 и вызывает включение первого силового ключа, который обеспечивает на выходе автотрансформатора с отвода 9 заданное стабильное напряжение наенггрузке.

Если же устройство включено в сеть после достижения напряжения одной фазы амплитудного значения, то схема. 21 переходит в состояние логического нуля, разрешая запись кода напряжения в момент включения устройства в сеть. Здесь равноБероятен случай последующего включения любого

из силовых ключей

но время включения этого случайного ключа не превосходит последующего полупериода. Затем наступает работа устройства, описываемого от одного к другому полупериоду.

Пусть в предшествующий полупериод был включен один из силовых ключей 6 и через трансформатор 3 тока протекал ток, а на выходе лзтотрансформатора с отводами 9 было определенное напряжение. В момент максимума фазjHoro напряжения на выходе схемы 21 наблюдаем переход от логической единицы до логического нуля, при этом в регистр 24 записывается новый код включения силовых ключей 6„

В момент, когда выходное напряжение трансформатора 3 тока равно нулю на выхода схемы 12 устан сливается уровень логической единицы, разрешающей включение избранного силового ключа по новому коду$ с таким коэффициентом трансформации автотрансформатора с отводами 9, при котором на выходных клеммах фазы С устройства будет номинальное заданное напряжени в соответствии с ранее составленной таблицей истинности преобразователя кодов 27.

Таким образом, коммутацией силовых ключей в одной фазе достигнута стабилизация выходного напряжения каждого полупериода в отдельности, а значит, и переменного напряжения за определенный интервал времени Так как в других фазах А и В процессы протекают аналогично, а фазы в пред;лягаемом устройстве независимы, то

это значит, что мы получаем стабилизатор трехфазной сети, выравнивающий асимметрию звезды векторов фазных напряжений и их стабилизацию. Это выравнивание звезды фазных напряжений чрезвычайно важно с точки зрения снижения пульсаций удвоенной частоты сети, которые могут возникнуть в питаемых от предлагаемого изобретения источниках вторичного электропитания.

Предлагаемое устройство найдет широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре для предварительной стабилизации переменного напряжения, для выравнивания асимметрии трехфазных сетей и т.п.