Устройство для регулирования переменного напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/14 H02H7/10 

00 1C

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в устройствах электропитания анодных цепей мощных генераторных ламп, передатчиков различного назначения, а также для электропитания технологического оборудования, например сушильных установок.

Известно устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее трансформатор с N-ступенями регулирования, управляемые ключи для их коммутации, блок управления, выполненный в виде формирователей управляющих и селекторных импульсов, логических элементов И, выходы которых соединены с управляющими электродами ключей соответствующей ступени регулирования, а входы связаны с указанными формирователями импульсов, и N-БЫХОДНОЙ пороговый элемент 1.

Однако известное устройство характеризуется сложностью блока управления из-за наличия нескольких формирователей управляющих и селекторных импульсов и недостаточной надежностью из-за возможности аварийных режимов работы при изменении напряжения питающей сети ниже или выще предельно допустимых значений.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее трансформатор с N-ступенями регулирования, силовые и дополнительные управляемые ключи по числу ступеней регулирования для их коммутации и блок управления, вход которого соединен с выходами измерительного блока, выполненного в виде N -f 1 пороговых элементов, входы которого соединены между собой параллельно и через выпрямитель подключены к входным выводам 2.

Однако известное устройство характеризуется сложностью и недостаточной надежностью работы из-за возникновения аварийных режимов при одновременном замыкании двух или больщего числа управляемых ключей.

Цель изобретения - упрощение и повыщение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее трансформатор с N-ступенями регулирования, силовые и дополнительные управляемые ключи по числу ступеней регулирования для их коммутации и блок управления, вход которого соединен с выходами измерительного блока, выполненного в виде N + 1 пороговых элементов, входы которого соединены между собой параллельно и через выпрямитель подключены к входным выводам, снабжено вспомогательным источником питания и 2N развязывающими диодами, а блок управления выполнен в виде N-двухвходовых логических элементов и-НЕ, N-одновходовых логических элементов НЕ и N-трехвходовых логических элементов И, причем первый вход каждого из логических элементов И соединен с выходом

порогового элемента данной ступени регулирования непосредственно, второй вход - с выходами пороговых элементов данной и последующей ступеней регулирования через соответствующий логический элемент И-НЕ, а третий вход - с выходом соответствующего логического элемента НЕ, вход каждого из которых через соответствующие развязывающие диоды и дополнительные ключи всех других N-1 ступеней регулирования подключен параллельно источнику вспомогательного питания.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства для регулирования переменного напряжения.

Устройство содержит трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого имеет 3-1;

3-2; ..., 3-N отводов (N-ступеней регулирования); силовые управляемые ключи 4-1; 4-2; ... 4-N, вторичную обмотку 5 трансформатора 1, к выводам которой подключена нагрузка б, блок 7 управления, входы которого соединены с соответствующими выходами измерительного блока 8, выполненного в виде пороговых элементов 9-1; 9-2; ..., 9-N; 9-(N-f 1); N-логических элементов И-НЕ 10-1; 10-2; ..., 10-N; N-логических элементов И 11 - 1; И-2; ..., 11-N,

0 выпрямитель 12, развязывающие диоды 13- 1; 13-2; ..., 13-6 (для случая N 3), источник 14 вспомогательного питания, N-логических элементов НЕ 15-1; 15-2; ..., 15-N и дополнительные управляемые ключи 16-1; 16-2; ..., 16-N, выполненные, как и силовые управляемые ключи, например, в виде соответствующей пары контактов электромагнитных реле, управляющие входы которых (обмотки реле) соединены с соответствующими выходами а, б. в блока 7 уп0 равления, входные выводы 17 и 18.

При этом выход выпрямителя 12 соединен с входами измерительного блока 8, а его вход - с входными выводами 17 и 18 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с выхода выпрямителя 12, пропорциональное величине напряжения питающей сети, поступает на вход измерительного блока 8, т. е. на входы всех измерительных элементов 9-1; 9-2; ..., 9-(N -Ь 1). При этом порог срабатывания измерительного элемента 9-1 соответствует наименьшему допустимому значению напряжения сети, измерительного элемента 9-2 - номинальному, а измерительного элемента 9-Nмаксимально допустимому значению этого напряжения. Порог срабатывания компаратора 9-(N -f 1) соответствует напряжению

сети, превышающему максимально допустимое его значение.

При напряжении питающей сети, равному наименьшему допустимому его значению срабатывает измерительный элемент 9-1 и на его выходе появляется сигнал (логическая единица), на всех остальных измерительных элементах с 9-2 до 9-(N + 1) напряжение на выходе при этом равно нулю. В результате на выходе логического элемента И-НЕ 10-1 также появляется напряжение, поступающее на первый вход логического элемента И 11 - 1. Так как все управляемые ключи 4-1; 4-2; ..., 4-N в исходном состоянии выключены, то на выходе логических элементов НЕ (инверторов) 15-1; 15-2; ..., 15-N имеются при этом напряжения логических единиц, и, следовательно, на все три входа логического элемента И 11 - 1 поступает сигнал (напряжение) логической единицы, что обеспечивает включение управляемого ключа 4-1. При этом первичная обмотка 2 трансформатора 1 через отвод 3-1 подключается к входным выводам 17 и 18, на которые подано напряжение питающей сети, и к нагрузке 6 прикладывается номинальное рабочее напряжение. Одновременно замыкается дополнительный управляемый ключ 16-1, и к входам логических элементов НЕ 15-2 и 15-N через развязывающие диоды 13-1 и 13-2 поступает сигнал (напряжение) логической единицы от источника 14 вспомогательного питания. На выходе логических элементов НЕ 15-2 и 15-N появляется напряжение логического нуля, которое запирает логические элементы И 11-2 и 11-N, вследствие чего исключается возможность ложного срабатывания управляемых ключей 4-2 и 4-N.

При повышении напряжения сети до номинальной величины срабатывает измерительный элемент 9-2, при этом на выходе измерительного элемента 9-1 также продолжает оставаться сигнал логической единицы, в результате на выходе логического элемента И-НЕ 10-1 появляется сигнал логического нуля, при этом логический элемент И 11-1 выключает управляемый ключ 4-1. Одновременно на первом и втором входах логического элемента И 11-2 появляется сигнал логической единицы, а на его третьем входе такой же сигнал появляется только после полного выключения ключа 4-1 (перелета контактов 16-1 в разомкнутое состояние). Только после этого на выходе логического элемента И 11-2 появляется напряжение логической единицы, обеспечивающее включение управляемого ключа 4-2 Напряжение сети,при этом прикладывается k среднему отводу 3-2 первичной обмотки 2 трансформатора 1, и на нагрузке 6 пхзявляется напряжение близкое к номинальному. При этом включается дополнительный управляемый ключ 16-2 (замыкается контактная пара 16-2) и на входы логических элементов НЕ 15-1 и 15-N поступает напряжение логической единицы от вспомогательного источника 14, вследствие чего логические элементы И 11 - 1 и И-N запираются, и тем самым исключается возможность ложного срабатывания управляемых ключей 4-1 и 4-N.

При повышении напряжения сети до максимально допустимого значения на выходе измерительного элемента 9-N появляется напряжение логической единицы. При этом аналогично описанному выше происходит выключение управляемого ключа 4-2, и после включения дополнительного ключа 16-2 на выходе логического элемента И 11-N появляется сигнал на включение управляемого ключа 4-N.

Наконец, если напряжение сети превышает максимально допустимое значение, то срабатывает измерительный элемент 9-(N + -f 1), при этом на выходах всех измерительных элементов имеются сигналы логических единиц, а на выходах всех логических элементов И-НЕ и элементов И появляются напряжения (сигналы) логического нуля. В результате чего все управляемые ключи 4-1 4-2; ..., 4-N выключены, а трансформатор 1 и нагрузка 6 оказываются обесточенными, чем и обеспечивается защита их от перенапряжения.

Аналогично при уменьшении напряжения сети за пределы наименьшего допустимого значения на выходах всех измерительных элементов 9-1; 9-2; ..., 9-(N + 1) также находятся сигналы логических нулей, при этом трансформатор 1 также оказывается обесточенным, что обеспечивает защиту нагрузки 6 при снижении питающего напряжения за пределы допустимого напряжения.

Iticsj Сеть

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее трансформатор с N-ступенями регулирования, силовые и дополнительные управляемые ключи по числу ступеней регулирования для их коммутации и блок управления, вход которого соединен с выходами измерительного блока, выполненного в виде N + 1 пороговых элементов, выходы которого соединены между собой параллельно и через выпрямитель подключены к входным выводам, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, оно снабжено вспомогательным источником питания и 2 N развязывающими диодами, а блок управления выполнен в виде N-двухвходовых логических элементов И-НЕ, Nодновходовых логических элементов НЕ и N-трехвходовых логических элементов И, причем первый вход каждого из логических элементов И соединен с выходом порогового элемента данной ступени регулирования непосредственно, второй вход - с выходами пороговых элементов данной и последующей ступеней регулирования через соответствующий логический элемент И-НЕ, а третий вход - с выходом соответствующего логического элемента НЕ, вход каждого из которых через соответствующие развязывающие диоды и дополнительные ключи всех других N-1 ступеней регулирования подклю(Л чен параллельно источнику вспомогательного питания.