Фазорегулятор Советский патент 1986 года по МПК G05F1/20 

вый преобразователь 5 компаратор 6 напряжений, усилитель 7, блок 8 измерения, RS-триггер 9, выпрямитель 10, фильтр И постоянного тока, делитель 12 напряжения, формирователь 3 импульсов, блок I4 сравнения и генератор 15 синусоидальных

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания различной аппаратуры и электропривода.

Цель изобретения - повьшение стабильности фазового сдвига выходного напряжения, а также улучшение его формы.

На фиг. 1 приведена функциональ ная схема предлагаемого фазорегулятора; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 временные диаграммы j. поясняющие принцип стабилизации фазового сдвига выходного напряжения.

На диаграммах фиг. 2 представ- лены: а - входное напряжение сети Uflj, j S - напряжение на выходах выпрямителя Ugjjin и делителя Ug ; Ь - напряжение Uj. на выходе узла сравнения} 1 - напряжение U на выходе формирователя импульсов; ч - напряжение на выходе триггера; е - напряжение выходе инвертора; ж - напряжение U на вьг ходе генератора синусоидальных колебаний; выходное напряжение Vj фазорегулятора. На диаграммах фиг. 3 изображены: а напряжение на выходах выпрямителя и I ..

делителя при частоте to, S напряжение на тех же выходах при частоте сети fi), .

Фазорегулятор содержит инвертор 1, регулирующий орган 2 дискретного действия, генератор 3 импульсов, счетчик 4 импульсов, цифроаналого- вый преобразователь 5, кo fflapaтop 6 напряжений, усилитель 7, блок 8

1226424

колебаний, Достижению поставленной цепи способствует введение в фазорегулятор выпрям1-5теля, фильтра постоянного тока, делителя напряжения и образование новых связей. В описании приведень временные диаграммы работы фазорегулятора, 3 ил.

измерения, RS-триггер 9, выпрямитель 10, фильтр П постоянного тока, делитель 12 напряжения, формирователь 13 импульсов, блок 14 сравне- ния, генератор 15 синусоидальньпс колебаний.

Счетный вход счетчика 4 импульсов соединен с выходом генератора

3 импульсов. Выход регулирующего органа 2 и вход блока 8 измерения подсоединены к выходным зажимам фазорегулятора, вход -инвертора 1 подютючен к входным зажимам фазорегулятора, а его выход - к входу регулирующего органа 2, управляющий вход инвертора 1 сое- дин€Ш с выходом триггера 9, S-вход которого соединен с выходом блока

14 сравнения, соединенным также с синхронизирующим входом генератора 15 синусоидальных колебаний, под- ключекного своим выходом к другому входу блока 8 измерения, выход ко-

торого соединен с входом усилителя 7. Вход формирователя 13 импульсов подключен к входным зажимам фазорегулятора и входу выпрямителя 10, соединенного выходом ;С первым.вхо-

дом блока 14 сравнения непосредственно и через фильтр I1 постоянного тока и делитель 12 напряжения с вторым его входом. Входы цифро- аналогового преобразователя 5 и управляющие входы регулирующего органа 2 подключены к выходам счетчика 4, Управляющие входы 4 соедине1-1Ы с выходами компаратора 6 напряжений, один из входов которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 5, другой через усилитель 7 - к выходу блока 8 измерения.

3

Инвертор 1 выполнен на управляемых ключах, соединенных по мостовой схеме, одна диагональ которой подключена к входным зажимам фазорегулятора, а другая - к входу регулирующего органа дискретного действия. Управляющие входы ключей противоположных плеч мостовой схемы объединены в узлы, при этом один из узлов подключен к выходу триггера 9 непосредственно, а другой - через логический инвертор К155ЛАЗ.

Регулирую1ций орган 2 дискретного действия выполнен в виде совокупности трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены согласно- последовательно. Параллельно первйч ной обмотке каждого трансформатора подключен управляемый ключ первой группы. Начала первичных обмоток всех трансформаторов через управляемые ключи второй группы соединены с одним из выходов инвертора 1, а концы этих обмоток объединень в узел и соединены с вторым выходом инвертора.

Управляющий вход каждого ключа первой группы через логический инвертор К155ЛАЗ подключен к управляющему входу ключа второй группы, соединенного с обмоткой того же трансформатора. Количество трансформаторов п в регулирующем органе 2 опре деляется требованиями . к качеству выходного напряжения. Чем меньше должно быть отклонение выходного напряжения от эталонного, тем большее число трансформаторов должно быть в схеме.

Управляемые ключи инвертора 1 и регулирующего органа 2 дискретного действия выполнены на транзисторах, включенных в диагонали постоянного тока диодных вьшрямител ных мостов.

Формирователь 3 импульсов собран на трансформаторе, в первичную обмотку которого включен резистор, а к вторичной подсоединен выпрямительный мост.

Фазорегулятор работает следующим образом.

На входы инвертора 1, выпрями™ теля 10 и формирователя 13 импульсов поступает напряжение сети Ug (фиг. 2q). С выхода выпрямителя 10 напряжение и„|, (фиг. 2) поступает на первый вход блока 14 сравнения и

26424

через фильтр 1 I постоянного тока и делитель 12 (фиг. 28) - на второй его вход. Импульсы (фиг. 26) с выхода блока 14 сравнения подаются на

5 вход генератора 15 синусоидальных колебаний, синхронизируя.его работу (фиг, 2ж). Эти же импульсы U (фиг. 2Ь) подаются на S-вход триггера 9, на R-вход которого поступает

10 напряжение ифц(фиг. 2г) от формирователя 13. При /этом выходное напряжение и.,, (фиг. 2q) так управляет ин-/ вертором I5 что полярность напряжения (фиг. 2е) на его выходе

15 совпадает с полярностью напряжения

и

гск

Хфиг. 2ж) генератора 15 синусои«-1, далыгых колебаний. Цифровой код с выхода счетчика 4 поступает одновременно на управляющие входы регулирую-

щего органа 2 и на входы цифроаналогового преобразователя 5. Этот код управляет коэффициентом передачи регулирующего органа 2, а также пре образуется цифроаналоговым преоб-

разователем 5 в аналоговое напряжение, поступающее на вход компарато- 1 ра 6. Компаратор сравнивает напряжение с выхода цифроаналого- вого преобразователя с напряже-

-нием генератора 15 синусоидальных колебаний, поступающих через усилитель 7, ,На выходе компаратора 6 возникает сигнал рассогласования, соответствующий появлению сг налов

Лог. 1 на входе + счетчика 4 и Лог. О на входе -, при условии, если сигнал преобразователя 5 меньше сигнала блока сравнения, и появлению инверсных сигналов на

указанных входах, если сигнал преобразователя 5 больше сигнала блока 8 измерения. Эти сигналы регулируют режим работы счетчика 4 (сло жение и вычитание) таким образом,

что вызванное изменением кода счетчика изменение коэффициента передачи регулирующего органа 2 дискретного действия приводит к приближению формы выходного напряжения

вых эталонному сигналу генератора 5 синусоидальных колебаний и, .

Принцип стабилизации фазового . сдвига, заключается в следующем.

При изменении периода колебаний напряжения сети от Т до Т (фиг. 3) фазовые сдвиги, соответствующие этим периодам, определяются соотношениями

, ,;

t -f 2

(1)

где t . и

Ч интервалы времени от

начала полупериода до момента равенства выпрямленного напряжения Vg,,„ напряжению на выходе делителя Uj. Эти интервалы определяются вы ражениями

. Т, . Ua

t,----arcsin: ;

27

и„

max

t :5 -arcsin-- - г / ii и.

Вып max

Из (I) и (2) получают

Uj t, arcsinr-2 {fj,

еып ax

f2 (3)

т.е. фазовый сдвиг не зависит от частоты напряжения сети.

Из соотношения (3) можно также заключить следующее. Так как отношение напряжений U и Ugi д„ не зависит от напряжений питающей сети и определяется лишь коэффициентом передачи делителя, фазовый сдвиг не зависит от напряжения сети. Изменяя величину коэффициента передачи дели™ теля 12 напряжений путем изменения положения подвижного контакта потен™ циометра, можно осуществлять регули- рование фазового сдвига выходного напряжения в пределах 0-90 .

Таким образом, фазорегулятор позволяет обеспечивать стабильный фазовы сдвиг выходного напряжения, независимый от амплитуды и частоты входного напряжения сети.

Форма выходного напряжения в фа зорегуляторе определяется формой напряжения генератора синусоидальных колебаний. Поскольку генератор имеет малый уровень искажений напряжения., малыми искажениями обладает и выходное напряжение фазорегулятора,

10

ts

20

25

30

й -

40

Формула изобретения

Фазорегулятор, содержащий последовательно соединенные между входными и выходными зажимами инвертор и регулирующий орган дискретного действия, а также усилитель, вход которого соединен с выходом блока измерения, подключенного одним входом к выходным зажимам фазорегулятора, при этом выход усилителя соединен с одним из входов компаратора напряжения, другой вход которого через цифро- аналоговый преобразователь подсое- щ;(неи к управляющим входам регулирующего органа дискретного действия и к выходу реверсивного счетчика, управляющие входы которого соединены с выходами компаратора напряжений, а счетный вход - с выходом ге нератора импульсов, о тличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения стабильности фазового сдвига выходного напряжения и улучшения его формы, в него введены соединенные последовательно выпрямитель, фильтр постоянного тока и делитель напряжения, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом выпрямителя, подключенного своим входом к входным зажимам фазорегулятора, а также генератор синусоидальных колебаний, формирователь им:пульсов и RS-триггер, выход которого соединен с управляющим входом инвертора, R-вход - с выходом формирователя импульсов, S-вход с выходом блока сравнения и синхронизирующим входом генератора синусоидальных колебаний, подсоединенного своим выходом к другому входу блока измерения, причем вход формирователя импуль- сов подключен к входным зажимам фазорегулятора.

ЙД

О О

в

Ос

г у Фи

11

П

П

IU

И

L.t

Ж

г« О

ИВм

фиг. 2

.f А ад

.г

Изобретение относится к области электротехники и применяться в устройствах электропитания различной аппаратуры и электропривода. Цель изобретения - повьшение стабильности фазового сдвига выходно го напряжения и улучшение его фор№1. Фазорегулятор содержит инвертор 1, регулирующий орган 2 дискретного действия, генератор 3 импульсов, счетчик 4 импульсов, цифроаналогоt/U/f/ (Л uSbtJt иг. f