Регулятор напряжения генераторного источника электроэнергии Советский патент 1988 года по МПК H02P9/30 

ю

со ю

Изобретение относится к электротех нике и может быть использовано для Урегулирования напряжения электричес™ ких генераторов, преимущественно для генераторных установок в системах электроснабжения с аккмуляторной батареей.

Цель изобретения - упрощение регулятора напряжешш, следстиием которо- го является повышение надежности его работы, а также повышение надежности работы Нутем обеспечения защиты от токовых перегрузок регулятора напряжения и обеспечения более точной на- . стройки защиты.

Ка фиг,1 и 2 представлены соответственно принципиальные электрические схемы систем электроснабжения с вариантами выполнения регуляторов напря жения без допол1-штельного делителя напряжения и с дополнительным делителем напряжения.

Система .электроснабжения включает в себя генераторный источник 1 элек- троэнергии, аккумуляторную батарею 2, потребители .3 электроэнергии

Генераторный источник электроэнер- гш-1 состоит из вентильного генерато-. ра 4 и регулятора напряжения, содер- жащего делитель 5 напряжения, первый крайний вывод которого предназначен дня подключения к пoлoжIiтeльнoмy выходному выводу 6 генераторного источ- инка электроэнергии, второй крайний вывод - к отрицательному выходному выводу 7 и первому вьшоду обмотки 8 возбуждения генераторного источннка электроэнергии,, а средний въшод под- ключег к инвертирующему входу крмпара тора 9, связанного неинвертируюьтим входом с источником 10 эталонного напряжения , а выходом - с первым входом логического элемента 11, второй вход которого подсоединен к выходу ге нератора 12 тактовых импульсов, силовой транзисторньш ключ Пз первый силовой вьшод которого подключен к первому крайнему выводу делителя на- пряжения второй силовой вывод пред- казначеи для подключения к второму вьшоду обмотки 8 возбуждения5 а управляющий вход связан с выходом логического зле1-1ента ИЛИ И. Кроме TorOj регулятор напряжения содержит резистор 14 и диод 15. Прнчем отрицательный вывод источника 10 эталонного напряжения соединен с вторым крайним выводом детпхтеля напряжения, а

положительный вывод через резистор 14 соединен с неинвертирующим входом компаратора 9 и анодом диода 15, катод которого связан с вторым силовым выводом транзисторного ключа 13.

При выполнении регулятора напряжения с дополнительным делителем 16 на- нряжения (фиг.2) средний вывод последнего соединен с катодом диода 15,-а крайние выводы - соответственно с вторым силовым выводом транзисторного юшча 13 и отрицательным выводом источника 10 эталонного напряжения.

Регулятор напряжения генераторного источника электроэнергии работает следующим образом.

Генератор 2 тактовых импульсов формирует тактовые импульсы, скважность которых составляет Q 200-400, а частота выбирается из условий максимальной частоты переключения транзисторного ключа 13.

Тактовые импульсы проходят через логический элемент ШШ 11 и кратковременно открывают транзисторньш ключ 13, Такое кратковременное открывание транзисторного ключа 13 не оказывает влияния на величину тока возбуждения 3 процессе регулирования.

С приходои тактового импульса происходит импульсное отпирание транзисг торного ключа 13, на обмотке возбуждения 8 появляется напряжение, равное напряоке11ию на шинах питания за вычетом падения напряжения на насыщенном транзисторном зшюче 13,

Так как напряжение на обг-ютке 8 возбужда1шя больше напряжения источника 10 эталонного напряжения, то диод 15 закрыт и потенщ ал неинвертирующего входа компаратора 9 практически равен напряжению источника 10. эталонного напряжения (без учета погрешности от входного тока компаратора 9), При напрях ении генераторного источника электроэнергии ниже номи- апьпо1 о уровня на выходе комлйрато- ра 9 имеет место напряжение уровня логической едд1ницы, которое через логический элемент ИЛИ 11 поступает на управляю 1щй вход транзисторного ключа 13, удержи.Бая тргшзисторный ключ в отпертом состоянии. Ток через обмотку 8 возбуждения увеличивается, следовательно увеличивается и напря-- жение генераторного источника электг роэнергии. При напряжении генераторного источника электроэнергии выше

номинального с компаратора 9 на вход логическога элемента ИЛИ 11 поступает сигнал уровня логического нуля, поэтому на выходе логического элемента ИЛИ 11 отсутствует постоянный сигнал уровня логической единицы, удерживающий транзисторный ключ 13 в отпертом состоянии.

Транзисторный ключ 13 запирается, уменьшается ток через обмотку 8 возбуждения, следовательно уменьшается и напряжение генераторного источника электрозне:ргии. При снижении напряжения генераторного источника электроэнергии до уровня срабатывания компаратора 9 на выходе компаратора 9 имеет место напряжение уровня логической единицы, удерживающее через логический элемент ИЛИ 11 транзисторный ключ 13 в открытом состоянии, после чего повторяются описанные процессы.

При этом среднее значение напряжения генераторного источника электроэнергии поддерживается на заданном уровне, обеспечивая электропитание аккумуляторной батареи 2 н потребителей 3 электроэнергии.

При коротком замыкаш1и на массу

0

0

работа регулятора напряжения восстанавливается.

При токовой перегрузке транзисторного ключа 13, вызванной например, межвитковым замыканием в обмотке 8 возбуждения, или же отличным от нуля сопротивлением короткого замыкания, при напряжении генератора ниже номинального уровня открытый транзисторный ключ выходит из насьщения и падение напряжения на нем возрастает. Напряжение на обмотке 8 возбуждения, равное разности напряжения генераторного источника электроэнергии и падения напряжения на транзисторном ключе, уменьшается.

При его величине, меньшей напряжения источника 10 эталонного напряжения, диод 15 открывается и потенциал неинвертирующего входа компаратора 9 уменьшается, становясь равным напряжению на обмотке 8 .возбуждения за вы-, четом падения напряжения на диоде 15, 5 При определенном критическом уровне падения напряжения на транзисторном . ключе 13 и соответствующем ему нгшря- жении на обмотке 8 возбуждения потенциал неинвертирующего входа компара-

5

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - упрощение регулятора напряжения, следствием которого является повьппение надежности его работы, а также повьшение надежности работы путем обеспечения защиты от токовых перегрузок и точной настройки защиты. Регулятор содержит делитель напряжения 5, выводы которого предназначены для подключения к шинам питания систем электроснабжения, компаратор 9, логический элемент ИЛИ 11, источник эталонного напряжения 10, генератор тактовых импульсов 12, транзисторный ключ 13, Особенностью регулятора является введение дополнительно диода 15 и резистора 14, Первые выводы которых соединены с неинвертирующим входом компаратора 9, вторые выводы соединены соответственно с вторым выводом транзисторного ключа 13 и выходом источника эталонного напряжения 10. 1 з.п. ф-лы,§ 2 ил.

.в цепя обмотки 8 возбуждения тактовые 30 тора 9 становится меньше потенциала

импульсы открывают транзисторный ключ 13, Однако в этом случае неинвертирую щий вход компаратора 9 через открытый диод 15 также оказьшается под}отючен- ным на массу.

При этом потенциал неинвертирующего входа ко 1паратора 9 фиксируется на уровне, определяемом падением напряже ния на открытом диоде 15, значительно меньшем напряжения источника 10 эта-. лонного напряжения, а также напряжения на инвертирующем входе компаратора 9, Поэтому на входе компаратора 9 имеет место уровень логического нуля, следовательно отсутствует сигнал, удерживающий транзисторный ключ 13 в отпертом состоянии, и он открывается лишь на время действия тактового импульса,.Это не приводит к выходу транзисторного ключа из строя,; так как средняя мощность выделяемая на нем, мала вследствие большой скважности тактовых импульсов .

После устранения короткого замыкания в цепи обмотки 8 возбувдения с приходом очередного тактового импульса диод 15 закрывается н нормальная

его инвертирующего входа,

Поэтому на выходе компаратора 9 появляется уровень логического нуля, следовательно отсутствует сигнал, удерживающий транзисторный ключ в .отпертом состоянии, и он открывается лишь на время действия-.тактового им.,. пульса, что не приводит к выходу из строя транзисторного ключа. После устранения токов перегрузки нормальная работа регулятора напряжения вос- станавливается,

Регулятор с дополнительным делитет. лем 16 напряжения (фиг,2) работает аналогично описанному. При этом величина критического уровня падения напряжения на транзисторном ключе 13 в режиме токовой перегрузки определяется соотношением плеч делителя 16,

Регулятор напряжения, представлен- ньш на фиг,1, имеет сравнительно простую схему, но обеспечивает защиту регулятора от токов перегрузки, что влечет за собой повышенную надежность его работы. Повышение точности настройки защиты от токов перегрузки в регуляторе напряжения, представленном на фиг,2, позволяет дополнитель- но повысить надежность его работы.

Редактор А.Ворович

Фиг. 2

Составитель А.Акимов

Техред М.Дидык Корректор О.Кравцова