Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G05F1/20 

СдЭ

сх 1 Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в различных устройствах электролитани я. Известен стабилизатор переменног напряжения, содержащий силовой тран сформатор, одна из связанных с входами выводами обмотка которого выполнена из регулировочных секций, включенных каждая в диагональ переменного тока однофазного тиристорно го моста, причем все мосты соединены по постоянному току последовательно, другая же, выполненная нерегулируемой, связана с входными выводами через дополнительный однофазный тиристорный мост, в диагональ постоянного тока которого включена цепь, образованная основными мостами 1. Наиболее близким к изобретению является стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, входным выводами соединенный с входными клеммами, а одним выходньм выводом с одной выходной клеммой, реверсивный счетчик, усилители управления, узел измерения, входом подключенный к выходным клеммам, а выходом - через узел управления к вычитающему и сум мирующему входам реверсив«ого счетчика, выходы которого через усилите ли управления соединены с управляющими входами регулирующего органа дискретного действия. Регулирую1ций орган дискретного действия выполнен в виде вольтодобавочных трансформат ров с двумя группами выключателей в первичных обмотках, причем вторич ные обмотки вольтодобавочных трансформаторов включены последовательн а первичные обмотки при помощи одной группы ключей соединены с выход ными клеммами и шунтированы второй группой ключей, взаимно сбпокированньйс с первой группой ключей .I, Недостатком известного стабилиза тора является ограниченное быстроде ствие, так ках при скачкообразном изменении амплитуды напряжения на входе, на выходе стабилизатора происходит резкое изменение амплитуды напряжения, т.е. быстродействия стабилизатора не хватает для обрабо ки резких скачков. Цель изобретения - повьппеиие быстродействия стабилизатора переменного напряжения. 22 Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, входными вьшодами соединенньЕЙ с входными клеммами, а одним выходным выводом - с одной выходной клеммой, реверсивный счетчик, усилители управления, узел измерения, входом подключенный к выходным клеммам, а выходом через узел управления - к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выходы которого через усилители управления соединены с управляющими входами регулирующего органа дискретного действия, введены вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого включена между другим выходным выводом регулирующего органа дискретного действия и другой выходной клеммой, средний вывод первичной обмотки соединен с первой входной клеммой, а крайние выводы через аналоговые ключи соединены с второй входной клеммой, дифференцирующий узел, выходом подключенный через диоды к управляющим входам аналоговых ключей, и дополнительный узел измерения, включенный между входными клеммами и входом дифференцирующего узла. I На фиг.1 показана схема стабилизатора переменного напряжения, на фиг.2 - диаграммы изменения амплитуд входногонапряжения, напряжения на выходе регулирующего органа дискретного действия известного устройства и напряжение на выходе дифференцирующего узла;на фиг.З - схема аналогового ключа. Стабилизатор переменного напряжения (фиг.1) содержит регулирующий орган 1 дискретного действия, узел 2 измерения, узел 3 управления, вклю чающий пороговые элементы 4 и 5, инвертор 6, мультивибратор 7, узлы 8 и 9 совпадения, а также реверсивньй счетчик 10, усилители 11 управления, вольтодобавочньй трансформатор 12, аналоговые ключи 13 и 14, диоды 15 и 16, дифференцирующий узел 17 и дополнительньй узел 18 измерения. Входные выводы регулирующего органа Ч дискретного действия соединены с входными клеммами, один из выходных выводов непосредственно, другой через вторичную обмотку тран сформатора 12 соединены с выходными клеммами. Вход .узла 2 измерения пгэдключен к выходным клеммам. Реверсивный счетчик 10 выходами соединен через усилители 11 управления с управляюрдими входами регулирующего органа 1, вьр-гитающим входом через узел 9 совпадения и пороговый элемент 4, а суммирующим через узел 8 совпадения, инвертор 6 и пороговый элемент 5 с БЬ ходом узла 2 измерения. Мультивибратор 7 подсоединен к входам узлов 8 и 9 совпадения. Первичная обмотка трансформатора 12 средним выводом подключена к одной из входных клемм, крайними выводами через аналоговые ключи 13 и 14 к другой входной клемме. Выход дифференцирующего узла 17 через диоды 15 и 16 подсоединен к управляющим входа м ключей 13 и 14, вход черей дополнительный узел измерения - к вводным клеммам.

Регулирующий орган 1 дискретного действия содержит вольтодобавочные трансформаторы, обмотки которых коммутируются ключами. Узлы 2 и 18 измерения представляют собой «ьтрямители с фильтрующими узлами и токоограничиваюпщми резисторами. Пороговые элементы 4 и 5 вьшолнены на компараторах типа К521САЗ, логические элементы и счетчик - на микросхемах К155 ЛАЗ и К155 ИЕ7.

Усилители 11 управления: содержат однокаскадные транзисторные усилители.

Аналоговый ключ 13 представлен на фиг.З. Он содержит два-включенных встречно-параллельно транзисторнодиодных ключа, один из которых предназначен для пропускания положительной полуволны, другой - отрицательной полуволны синусоидального напряжения.

Аналоговый ключ 14 выполнен аналогично, причем в нем взяты транзисторы с проводимостью p-h-p-типа (в ключе 13 -п-р-п), а полярность вкл чения диодов изменена на противоположную. Возможно также применение мощных полевых транзисторов.

Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.

При напряжении на выходе Uj , пр вышающем верхний пороговый уровень, сигнал логической 1 с выхода порогового элемента 4 поступает на вход узла 9 совпадения. Импульсы с мультивибратора 7 п-оступают на вычитающий вход счетчика 10. Под воздействием зтих импульсов состояние счетчика 10изменяется.. Это изменение передается усилителями 11 управления регулирующему органу 1, осуществляя уменьшение коэффициента его передачи до тех пор, пока выходное напряжение 2 не станет меньше пороговиго уровня. Далее процесс уменьшения коэффициента передачи регулирующего органа 1 прекращается, так как сигнал логического О с выхода порогового элемента 5 запрещает прохождение импульсов с генератора 7 на счетчик 10. Если напряжение на выходе стабилизатора ниже порогового уровня, определенного пороговым элементом 5, сигнал логической 1 с выхода инвертора 6 разрешает прохождение импульсов мультивибратора 7 на суммирующий вход реверсивного счетчика. Состояние счетчика 10 изменяется. При этом

возрастает коэффициент передачи регулирующего органа 1. Это изменение происходит до тех пор, пока входное напряжение не превыситнижний пороговый уровень,установленньй элементом 5.

Состояние реверсивного счетчика 10 остается неизменным до тех пор, пока на его суммирующий (вычитающий) вход не поступят импульсы, т.е. выходное напряжение не станет меньше нижнего граничного уровня (не превысит верхний граничный уровень).

На вход дифференцирующего узла 18 поступает выпрямленное напряжение, пропорциональное входному. При

скачкообразном изменении амплитуды входного напряжения (фиг.2 а) дифференцирующий узел вырабатывает импульсное двухполярное напряжение

5 (фиг.2 в). В случае резкого увеличения и положительный импульс в момент скачка с выхода дифференцирующего узла 17 через диод 15 поступает на вход аналогового ключа 13. 0 Амплитуда импульса пропорциональна величине перепада входного напряжения. Аналоговый ключ приоткрывается так, что на выходной обмотке трансформатора 12 индуктируется напряже5ние, фаза которого противоположн.а фазе напряжения на выходе регулирующего органа 1, а величина равна величине перепада напряжения на выходе

51

регулирующего органа 1. Таким образом, перепад напряжения компенсирует ся в первый момент времени. Далее аналоговьш ключ плавно закрывается, и срабатывает пороговый элемент 4, регистрирующий превьшение верхнего граничного уровня. Коэффициент передачи регулирующего органа 1 уменьшается, и выходное напряжение (J остается в заданных пределах.

В случае резкого уменьшения входного напряжения отрицательный импульс с выхода дифференцирующего узла 17 через диод 16 проходит на вход ключа 14, который управляется отрицательнь м напряжением. Ключ 14 приоткрьшается. На выходе трансформа тора появляется напряжение, синфазное выходному. Перепад напряжения компенсируется. Далее ключ 14 плавно зак.рывается, и срабатывает пороговьй элемент 5. Коэффициент передачи регулирующего органа увеличивается. Выходное напряжение остается в заданньЕх пределах.

Напряжение на выходе стабилизатора по известной схеме при резком

387926

изменении входного напряжения имеет вид, представленный на фиг.2 6 . Разность характеризует постоянную временистабилизатора напряжения. Для надежной работы предложенного стабилизатора постоянная времени дифференцирующего узла з-- должна превышать постоянную времени стабилизатора по известной схеме

10 Таким образом, напряжение на выходе стабилизатора является стабильным по амплитуде и не изменяется при резких перепадах входного напряжения, т.е. быстродействие предложенной схемы выше.

Введение новьк элементов - вольтодобавочного трансформатора 12, аналоговых ключей 13 и 14, диодов 15 и 16, дифференцирующего узла 17 и

20 дополнительного узла 18 измерения позволяет существенно повысить быстродействие стабилизатора переменного напряжения. В обычном случае перед стабилизатором включают для

25 сглаживания резких скачков входного напряжения сложные многозвенные фильтры.

t.

СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержаний регулирующий орган дискретного действия, входными выводами соединенный с входными клеммами, а одним выходным выводом - с одной выходной клеммой, ревер.сивный счетчик, усилители управления, узел измерения, входом подключенный к выходным клеммам, а выходом через узел управления - к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, выходы которого через усилители управления соединены с управляюпщми входами регулирующего органа дискретного действия, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия, в него введены вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого включена между другим выходным выводом регулирующего органа дискретного действи;: и другой выходной клеммой, а крайние вьгеоды через аналоговые ключи соединены с второй входной клеммой, дифс SS ференцирующий узел, выходом подключенный через диоды к управляющим (Л входам аналоговых ключей, и дополнительный узел измерения, включенный между входными клеммами и входом дифференцирующего узла.

Ф1/г.2

0-Г-1

(Риг.З