Регулятор для источника переменного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02P9/30 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования источников переменного напряжения, например, синхронных генераторов транспортных средств. Известны регуляторы напряжения для источников переменного тока, на пример синхронных генераторов, соде жащие подключенный к выходу источни ка напряжения формирователь пилообразного напряжения и устройство срав нения пилообразного напряжения с опорным. Регуляторы имеют высокое быстродействие, так как время отработки не превыпает один период пило образного нап яжения ll . Недостатком устройств такого ти па является наличие статизма ре гули рования, зависящего от наклона рабо чего участка пилообразного напряжен Наиболее близким техническим решением к изобретению является регулятор для источника переменного нап ряжения, содержащий выпрямитель, вход переменного тока которого пред назначен для подк;вочения к силовому выходу источника переменного напряжения, а выход постоянного тока сое динен с входом нелинейного измерительного моста, формиро1ватель пилообразного напряжения, подключенный входом к силовому выходу источника переменного напряжения, и компарато один из входов которого подключен к выходу указанного фо1 1иррвателя пилообразного напряжения, а выход компаратора соединен с входом усилителя мощности, выход которого под ключается к входу управления источника переменного напряжения. В этом регуляторе повышение точности до1 тигнуто включением на входе диодно-емкостного формирователя , пилообразного напряжения последовательно датчиков переменного и выпрям ленного напряжения, а также индукти но-емкостного фильтра 2 .

В известном регуляторе сохраняется, хотя и в меньшей степени, зависимость от формы выходного напряжения источника, а также противоречие между требованиями точности и устойчивости при выборе наклона рабочего участка пилообразного напряжения, что приводит к ухудшению качества электроэнергии.

50Источник 1 переменного напряжения,

например синхронный генератор, своим силовьм выходом через выпрямитель 2 подключен к входу нелинейного моста 3, содержащего делитель напряжения на

55 резисторах 4 и 5 и стабилитроны 6 и 7. К выходному и входному полюсам выпрямителя 2 подключен дкодно-емкостный формировате.гь 8 пилообразно42Недостатком известного устройства также является наличие трансформатора на входе формирователя пилообразного напряжения, что усложняет конструкцмо. Целью изобретения является повышение качества электроэнергии путен повышения точности регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в регулятор для источника переменного напряжения, содержащий выпрямитель, вход переменного тока которого предназначен для подключения к силовому выходу источника переменного напряжения, а выход постоянного тока соединен с входом нелинейного измерительного моста, форм1фователь пилообразного напряжения, подключенный входом к силовому выз(Ьду источника переменного напряжения, и ком|паратор, один из входов которого подклочеи к выходу указанного формирователя пилообразного напряжения, а выход компа1 1тора соединен с входом усилителя мсядаости, выход которого подкл1 чается к входу управления источника пере юяиого напряжения, введены интегратор иа операционясм усилителе и цепь отрицательной обратнЫ связи, вьтолиениая на трехплечевом резистивиом делителе напряжения и двух диодах, вход интегратора подклю чен к выходу нелинейного измерительного моста, выход интегратора - к второму входу компаратора и свободным выводам резистивного делителя напряжения, анод первого и катод второго диодов объединены и соединены с инвертирующим входе операционного усилителя интегратора, катод первого диода соединен с одной общей точкой, а анод второго диода - с другой общей точкой резистивного делителя напряжения . На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого регулятора при его работе совместно с синхронным генератором; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющие работу регулятора. , 31 го напряжения, содержащий делитель напряжения на резисторах 9 и 10, диод 11, конденсаторы 12-и 13 и разрядный резистор 14. Выход измерительного моста 3 подключен к входу интегратора 15, выполненного на операционном усилителе 16 с входным резисторсзм 17 и конденсаторсж 18 обратной связи. Усилитель интегратора окачен отрицательной обратной связью 19,содержащей встречно включенные диода 20 и 21, подключенные к средним точкам трехплечевого делителя напряжения на резисторах 2224, подк воченного к выходу интегратогй. Питание усилителя 16 осуществляется QT стабилитрона 6 измерительного моста 3. К выходам интегратора 15 и форни рователя 8 подключены BXo.iQd компаратора 25, выполненного на транзисторе 26, управляющем работой вьвсодндго ключевого усилителя 27 мощности. Регулятор для источника переменного напряжения работает следукнцим образсм. На вход формирователя 8 подается однополуперйодное вьшрямленное {гапряжённе, амплитуда которого равна амплитуде напряжения генератора. Hanпряжение Оj на резисторе tO также имеет форму однополупериодного выпрямленного напряжения, амплитуда которого зависит от напряжения генератора, а напряжение ( на конденсаторе 13 имеет пилообразную форму, и его постоянная составляющая такж зависит от напряжения генератора) Сглаживающий конденсатор 12 уменьшает зависимость пилообразного напряжения от искажений форкбя напряжения генератора Постоянная времени RC -цепи,образованHtjfi конденсатором 13 и резистором 14 определяет амплитуду пульсирующей сос тавляющей пилообразного напряжения. Сигнал рассогласования измерительного моста, равный разности напряжений на резисторе 5 и стабилитроне 7, который также зависит от величины напряжения генератора, подается на вход интегратора 15, который обеспе- чивает усреднение и усиление сигнала рассогласования. Постоянная времени интегратора 15, определяемая парамет рами R С -цепи 17 и 18, достаточно велика по сравнению с периодом напряженяя генератора, так что напряжение интегратора У изменяется достаточ84.4 но медленно, а в пределах одного периода практически постоянно. База транзистора 26 подключена к выходу формирователя 8, а цепь его змиттера - к выходу интегратора, так что транзистор 26 и ключевой усилитель 27 переключается в моменты, соответствунмцие точкам пересечения напряжений ij2 ии,и среднее значение напряжения возбухздения определяется шириной импульсов напряжения U на выходе усилителя27. При достаточно высоком коэффициенте усиления операционного усилителя 16 незначительные медленные изменения напряжения генератора приводят к и енениям напряжения (/ и к изменениям вирины импульсов от минимальных до максимальных значений рабочегодиапазона (фиг. 2). Благодаря этому отклонения напряжения генератора от заданного уровня в статических режимах достаточно малы и практически не зависят от амплитуды и крутизны пилообразного напряжения, так как всегда мож:4о выбрать статический коэффициент усиления интеграторов, обеспечивающий необходимую отработку опорного напряжения U . При быстрых изменениях напряжения генератора Сфиг. 3), когда напряжение и не успевает изменяться, изменение ширины импульсов 4 происходит за счет изменения амплитуды пилообразного напряжения, т.е. с запаздыванием не более одного периода. Благодаря этому обеспечиваются быстрое увеличение напряжения возбуждения при просадках напряжения генератора, вызванных включением потребителей, и быстрое-уменьшение напряжения возбуждения при всплесках напряжения генератора, вызванных отключениями потребителей, т.е. обеспечиваются хорошие динамические характеристики системы регулирования. Так как статические характеристики практически не зависят от крутизны пилообразного напряжения, наклон его рабочего участка может быть выбран достаточно большим из условия обеспечения устойчивости. Однако для исключения сильного перерегулирования в переходных режимах, например после запуска генератора или после непосредственного запуска от генератора двигателя соизмеримой мощности, пределы изменения напряжения lUf должны быть ограничены сравнительно узкой зоной, соответствующей возможному размеру изменения пилообразного напряжения в установившихся рез1ммах, чтобы выполнялось условиё(()и . В противном случае при относительно большой длительности переходного режима напряжение U могло бы сильно отклониться от рабочей зоны, что потребовало бы большого времени на возврат в рабочую зону и привело бы к сильному перерегулированию. В предлагаемом устройстве для этой цели служит цепь обратной связи. Соотношения плеч делителя 22-24 выбраны таким образом, что при снижении напряжения U; до уровняи дщ открывается диод 20, и цепь обратно связи грепятствует дальнейшему снижению напряжения И а при повыпении напряжения (J до уровня//| д открывается диод 21, и ограничивается нарастание напряжения U . В установившихся режимах диоды 20 и 21 заперты, и обратная связь 19 не влияет на работу генератора.

Регулятор может быть использован с вращаюнримися и статическими источниками переменного напр${жения.

При регулировании синхронных генераторов предлагаемое устройство позволяет обеспечить примой пуск ас инхронны двигателей соизмеримой

с генератором мощности без применения устройств компаундирования. При наличии потребителей постоянного трка, подключенных к источнику через; рмтрямитель, обеспечивается высокая

точность среднего напряжения.

РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий выпрямитель, вход переменного тока которого предназначен для подключения к силовому выходу источника переменного напряжения, а выход постоянного тока соединен с входом нелинейного измерительного моста, форми- , рователь пилообразного напряжения, пoдк Doчeнный входом к силовому выходу источника переменного напряжения, и компаратор, один из входов которого подключен к выходу указанного формирователя пилообразного напряжения, а выход компаратора соединен с входом усилителя мощности, выход которого Подключен к входу управления источника переменного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества электроэнергии путем повьшения точности регулирования, .в него допел- нительно введены интегратор на операционном усилителе и цепь отрица-тельной обратной связи, вшюлненная на трехплечавом резистивном делителе напряжения и двух диодах, вход интегратора подключен к выходу неS лякейного измерительного моста, ход интегратора подклочен к второму выходу компаратора и свободным выводам резистивного делителя напряжения, анод первого и катод второго диодов объединены и соединены с инвертнрукшрм входом операционного усилителя штегратора, катод пергсго диода соединен с одной обцей f точкой, а анод второго диода - с fs другой общей точкой резистивного делителя напряжения. 30 Ilik

Фи.З