Стабилизатор мощности переменного тока Советский патент 1988 года по МПК G05F1/66 

hHIZJ

со а ел

О О5

оо

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования и стабилизации мощности электронагревательных приборов, питаемых от однофазной или многофазной сети, в частности для регулирования мощности зарядки электрических теплоаккумулядионных установок.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стабилизатора мощности переменного тока.

На чертеже показана функциональная схема стабилизатора мощности переменного тока.

Устройство содержит последовательно соединенные входные выводы 1, ти- ристорный ключ 2, датчик 3 тока нагрузки, выполненный, например, в виде трансформатора тока, и выходные выводы 4, первый выпрямитель 5, входом соединенный с датчиком 3 тока, а выходом соединенный с входом преобразователя 6 ток - частота, выход которого соединен со счетным входом счетчика 7 импульсов, а выход последнего соединен с цифровым входом аналого-цифрового преобразователя 8. Входы второго выпрямителя 9 и узла 10 синхронизации соединены с входными выводами 1. Выход второго вьшря- мителя 9 через делитель 11 напряжения и фильтр 12 низкой частоты соединен с входом опорного напряжения цифро- аналогового преобразователя 8. Выход узла 10 синхронизации соединен с первым входом узла 13 совпадения и через делитель 14 частоты соединен с обнуляющим входом счетчика 7 импульсов. Второй вход узла 13 совпадения соединен с выходом узла 16 сравнения, первый вход которого соединен с источником 16 управляющего напряжения, а второй вход соединен с аналоговым выходом цифроаналогового преобразователя 8. Выход узла 13 совпадения через формирователь 17 импульсов соединен с тиристорным ключом 2.

Устройство работает следующим образом.

В моменты.переходов сетевого напряжения через нуль узел 10 синхронизации формирует короткие импульсы. Делитель 14 частоты, имеющий коэффициент деления п, задает продолжительность периода широтно-импульсного регулирования выходной мощности. С приходом п-го синхронизирующего импульса на выходе делителя 14 часто

Г

0

5

0

5

0

5

ТЫ появляется короткий импульс, об- нуляю1чий счетчик 7 импульсов. Нулевой выходной код счетчика 7 подается на цифровой вход аналого-цифрового преобразователя 8 и сбрасывает его выходное аналоговое напряжение до нуля. Так как напряжение на выходе источника 16 управляющего напряжения больше выходного напряжения цифро- аналогового преобразователя 8, на выходе узла 15 сравнения появляется сигнал логической 1, который открывает узел 13 совпадения, и синхрони- зирую1 у е импульсы с выхода узла 10 синхронизации проходят через узел 13 совпадения и через формирователь 17 импульсов открывают силовой ти- ристорный ключ 2. Нагрузка подключается к питающей сети и выходной сигнал датчика 3 тока нагрузки, пропорциональный току нагрузки, выпрямляется первым вьтрямителем 5 и подается на вход преобразователя 6 ток - частота, выходные импульсы которого начинают заполнять счетчик 7 импульсов. Выходной код счетчика 7 импульсов увеличивается и это вызывает увеличение выходного аналогового напряжения цифроаналогового преобразователя 8, на вход опорного напряжения которого через делитель 11 напряжения и фильтр 12 низкой частоты подается вторым выпрямителем 9 выпрямленное напряжение питающей сети 1.

Частота импульсов на выходе преобразователя 6 ток - частота пропорциональна среднему значению тока нагрузки, т.е.

.I,p,(1)

где f - частота на выходе преобразователя 6 ток - частота; К, - коэффициент пропорциональности;1,„ - средний ток нагрузки.

Код на выходе счетчика 7 импульсов

50

Г

(2)

где С

t,. - выходной код счетчика 7 импульсов (количество подсчитанных импульсов за время t);

время от начала периода повторения;

Тс

(3)

где m - число полупериодов сетевого напряжения, прошедших к нагрузке с начала периода повторения;

период сетевого напряжения ), (2) и (З) получают

(А)

с,-, Из и .

,1,ш.

Выходное аналоговое напряжение цифроаналогового преобразователя 8 определяется выражением

иц. Hi.

где и

и,лп

h,U ,N on

выходное напряжение цифро- аналогового преобразователя;

соответственно шаг квантования, опорное напряжени и разрядность цифроаналогового преобразователя. Опорное напряжение цифроаналогового преобразователя 8 пропорционально среднему значению сетевого на- пряжения. Для обеспечения этой пропоциональности применяют второй выпрямитель 9, делитель 11 напряжения и фильтр 12 низкой частоты. С учетом изложенного и выражений (4) и (5) получают

иц.,и,,(6)

где Uj. - среднее значение питающего

напряжения.

Средняя мощность на активной нагрузке за период повторения при широ но-импульсном регулировании определяют выражением

РСР г J пг

(7)

где Т - период повторения;

п - число полупериодов сетево- го напряжения в периоде повторения (коэффициент деления делителя 14 частоты). Из (б) и (7) следует, что выходное напряжение цифроаналогового пре- образователя 8 прямо пропорционально средней мощности на нагрузке, подключенной к выходным выводам 54 стабилизатора. Следовательно, для получения стабилизированной средней выходной мощности, пропорциональной управляющему напряжению, в узле 15 сравнения выравнивают выходное напряжение цифроаналогового преобразо2 тте

,

10

15

30

35

е 20 25р

т-

45 505540

вателя 8 с управляющим напряжением, получаемым с выхода источника 16 управляющего напряжения. Как только выходное напряжение цифроаналогового преобразователя достигает уровня управляющего напряжения, на выходе узла 15 сравнения появляется сигнал логического О, узел 13 совпадения закрывается, проход управляющих импульсов прекращается и тиристорный ключ 2 закрывается.

Таким образом, устройство осуществляет широтно-импульсное регулиро- вани и стабилизацию средней выходной мощности, причем средняя мощность прямо пропорциональна управляющему напряжению.

Главным преимуществом предлагаемого устройства является возможность применения его без существенных изменений для регулирования и стабилизации общей средней мощности многофазной нагрузки, питаемой от многофазной сети.

Формула изобретения

Стабилизатор мощности переменного тока, содержащий последовательно соединенные между входными и выходными выводами тиристорный ключ и датчик тока, первый выпрямитель, входом соединенный с выходом датчика тока, источник управляющего напряжения, выходом соединенный с первым входом узла сравнения, а также второй выпрямитель и узел синхронизации, соединенные с входными выводами, причем выход узла синхронизации соединен с входом делителя частоты и с первым входом узла совпадения, выход которого через формирователь импульсов соединен с управляюпшм входом тиристорного ключа, отличающийся тем, что, с целью рас- щирения функциональных возможностей, в него введены преобразователь ток - частота, счетчик импульсов, цифро- аналоговый преобразователь, делитель напряжения и фильтр низкой частоты, причем вход преобразователя ток - частота соединен с выходом первого выпрямителя, а выход соединен со счетным входом счетчика импульсов,- обнуляющий вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход соединен с цифровым входом цифроаналогового преобразователя, вход опорного напряжения которого через последовательно соединенные фильтр низ- 1365068

кой частоты и делитель напряжения дом узла сравнения, выход которого соединен с выходом второго выпрями- соединен с вторым входом узла совпа- теля, а выход соединен с вторым вхо- дения.

Изобретение относится к вторичным источникам питания и может быть использовано для регулирования и стабилизации средней мощности активной нагрузки, питаемой от однофазной или многофазной сети переменного тока. Целью изобретения является расширение функгуюнальных возможностей. Средняя мощность регулируется изменением отношения продолжительностей открытого и закрытого состояний ти- ристорного ключа 2 в течение каждого периода повторения, содержащего п полупериодрв сетевого напряжения. Тиристоры стабилизатора в каждом периоде повторения открыты в течение времени, когда напряжение цифроаналого- вого преобразователя 8 меньше управляющего напряжения. Вход опорного напряжения цифроаналогового преобразователя через фильтр 12 низкой частоты, делитель 1I напряжения и выпрямитель 9 соединен с питающей сетью, а к его цифровому входу подклю- чей выход счетчика 7 импульсов, вход которого соединен с выходом преобразователя 6 ток нагрузки-частота. 1 ил. (Л