Устройство для регулирования напряжения Советский патент 1990 года по МПК G05F1/46 G05F1/12 

10

15

31599844

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования н апряжения на нагрузке.

Цепью изобретения является повьше1Шв надежности питающей сети путём компенсации изменений потребляемого из сети тока при регулировании напряжения на нагрузке,

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для регулирования напряжения; на фиг. 2 - схема устрой- SsTBa, предназначенного для работы на постоянном токе и обеспечивающего повышение точности компенсахщи изменений потребляемого из сети тока.

Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные между входными и выходньми выводами датчик 1 тока и регулирующий орган 2. К входным вьгоодам подключается питающая сеть 3,

а к выход№1м вьгоодам - нагруз-ка 4. Блок 5 управления первым выходом под- гслючен к управляющему входу регулирующего органа 2, а вторым выходом к одному из входов перемножителя 6, другой вход которого соединен с выходом датчика 1 тока. Выход перемно- зкителя 6 соединен с информационным ходом запоминающего узла 7, выходом подключенного к управляющему входу генератора 8 тока. Выход генератора 8 тока подключен к входным вьшо- дам.

Управляющий вход запоминающего узла 7 соединен с выходом порогового элемента 9, вход которого подключен к выходным вьшодам Пороговый элемент 9 срабатывает при условии lU.- Ug/ О, где Uc входное напряжение; Ua. - требуемое отклонение выходногЪ напряжения относительно входного напряжения; - заданная точность сравнения Uc и Ufl . Блок 5 управления формирует на первом вькоде напряжение, пропор- щональное требуемому отклонению UQ вькодного напряжения, а на втором

выходе - напряжение, пропорциональное коэффициенту

20

25

30

35

40

45

дв вь пе вы те но до ля га вы те но уп

ще уп ем ко эт ко ко кл оч то дл не

пр об

на вы ле ру же че ор эф на лю ну

ст в ян ет ин

об от ло зт фо по ру ни На су и

К

Ufl/U

1 +

Ug/Ut

Блок 5 управления представляет собой программируемьй двухканальнь1й генератор функций, который может быть выполнен, например, в виде по- следовательно соединенных импульсного генератора 10, счетчика 11, программируемого преобразователя 12,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

двоичных кодов и двух цифроаналого- вьк преобразователей 13 и 14, вход первого из которых соединен с первым выходом программируемого преобразователя 12 двоичных кодов непосредственно, а вход второго - с вторым выходом программируемого преобразователя 12 двоичных кодов через блок 15 гальванической развязки. При этом выходы цифроаналоговых преобразователей 13 и 14 соединены соответственно с вторым и первым выходами блока 5 управления.

При изготовлении устройства осуществляют программирование блока 5 управления или, точнее, программируемого преобразователя 12 двоичных кодов, входящего в этот блок. Для этого вычисляют последовательность комбинаций из двух кодов, один из которых пропорционален значению отклонения и выходного напряжения на очередном такте импульсного генератора 10, а другой - коэффициенту К для того же периода импульсного генератора 10.

Устройство для регулирования напряжения (фиг. 1) работает-следующим образом..

В исходном состоянии счетчик 11 находится в нулевом состоянии, на выходах преобразователей 12-14 - нулевые состояния, на выходе регулирующего органа 2 - нулевое напряжение, напряжение питающей сети 3 через датчик 1 тока и регулирующий орган 2 подведено к нагрузке 4, коэффициент К равен нулю, произведение на выходе перемножителя 6 равно нулю, ток от генератора 8 тока равен нулю.

При переходе счетчика 11 под действием импульсов от генератора 10 в первое, второе и т.д., i-e состояния на преобразователь.12 поступает код, соответствующий очередному интервалу времени t; . На выходах преобразователя 12 образуются коды, соответствующие Urtj и К J. В цифроана- логовых преобразователях 13 и 14 зти коды преобразуются в аналоговую форму. Сигнал, пропорциональный Unj, поступает на управляющий вход регулирующего органа 2 и вызывает, появление на его выходе напряжения Uq(t|). Напряжение на нагрузке 4, равное сумме напряжения питающей сети 3 Uu и напряжения Ug(t;), увеличивается.

515

и ток LK нагрУзки 4 возрастает. Сиг- нал, пропорциональный току нагрузки 4, поступает от датчика 1 тока в блок 6, умножается в нем на коэффициент К i, проходит через находящийся в состоянии выборки запоминающий узел 7 на генератор 8 тока, который подает в сеть 3 ток, равный . Этот ток вычитается из тока, потребляемого от сети 3 нагрузкой 4, и, следовательно, компенсирует изменение тока, потребляемого от сети 3 при регулировании напряжения на нагрузке 4. При равенстве по модулю и противоположности по знаку с заданной тс чностью входного напряжения сети Uc и напряжения Одна выходе регулирующего органа напряжение на нагрузке 4 с заданной точностью близко к нулю. Это вызывает срабатывание порогового элемента 9, который переводит запоминающий узел 7 в режим хранения. Запоминающий узел 7 фиксирует сигнал, непосредственно предшествовавший во времени срабатыванию порогового элемен- -та 9, и поддерямвает неизменным ток генератора 8 тока. Если на последующих интервалах времени Ug , то пороговый элемент 9 вновь переводат запоминающий узел 7 в режим выборки и он пропускает сигнал от перемппжи- теля 6 на генератор 8 тока.

Блок 15 введен в блок 5 управления вследствие, того, что регулирующий орган 2 находится под потенадш- лом сети 3 и его выходной сигнал должен быть гальванически развязан с остальными цепями схемы.

Таким образом, ток сети 3 благодаря наличию подачи дополнительного тока от генератора 8 тока имеет то значение, какое он имел бы в отсутствие дополнительного напряжения . от регулирующего органа 2, и зависит только от сопротивления нагрузки 4 и напряжения сети 3. Это позволяет проводить регулирование как постоянного, так и переменного напряжения На активной нагрузке с делью испытаний ее на способность выдерживать провалы напряжения и перенапряжения без изменения тока, потребляемого от сети. .Такое регулирование позволя ет исключить перегрузку или недогрузку сети 3, что важно, например, для, систем электроснабжения с ограниченной мощностью.

0

844

Устройство, показанное на фиг, 1, может быть использовано как при работе на постоянном токе, так и на переменном токе. При работа на переменном токе необходимы дополнительные связи между питающей сетью 3 и блоками 2 и 8. Эти связи обеспечивают синфазную работу регулирующего органа 2 и генератора 8 тока с питающей сетью 3. - Устройство, показанное на фиг. 2, предназначено для работы на постоянном токе и дополнительно включает фильтр 16 нижних частот, включенный в разрыв цепи между входным выводом 1и датчиком 1 тока. Генератор 8 тока 1выполнен в виде усилителя 17 постоянного напряжения, информационный вход которого соединен с выходом суммато- 20 ра 18, питающий вход - с первым выходом блока 19 питания, а выход через резистор 20 - с выходом генератора 8 тока. Первый вход сумматора 18 подключен к управляющему входу генерато- 25 ра 8 тока, дополнительный вход которого, соединенный с вторым входом сумматора, подключен к входному выводу, соединенному с входом фильтра 16 нижних частот. Второй выход блока 19 питания подключен к питаюп ему входу регулирующего органа 2. Запоминающий узел 7 выполнен в виде блока выборки-хранения, а регулирующий орган 2 - в виде усилителя постоянного напряжения.

30

Работа устройства, приведенного на фиг. 2, аналогична работе устройства, показанного на фиг. 1, но имеет некоторые особенности, -;вязанные с конкретным вьтолнением генератора 8 тока.

Усилитель 17 преобразует энергию внешнего источника 19 питания в выходную энергию, подаваемую в сеть 3. Количество выходной энергии регулируется входным напряжением .усилителя 17. Если бы сумматор 18 отсутствовал , то на выходе усилителя 17 при нулевом напряжении на выходе блока выборки-хранения бьшо бы нулевое напряжение, а следовательно, к резистору 20 бьшо бы приложено напряжение сети 3 и он потреблял бы ток от сети 3. Благодаря сумматору 18 при нулевом сигнале на выходе блока 7 выход усилителя 17 эквипотенциален с сетью 3 и ток через резистор 20 отсутствует, что в-данном случае и требуется. Таким образом, сумматор

1i8-и его связь с сетью 3 обеспечивает привязку точки-нулевого компенсирующего тока. При появлении ненулевого напряжения на выходе блока 7 выборки-хранения это напряжение 1У1Ируется сумматором 18 с сетевым так, что на выходе сумматора 18 и усилителя 17 появляется приращение напряжения по отношению к сетевому и через резистор 20 протекает в сеть 3 дополнительный ток, величина которого определяется сопротивлением резистора 20.

Фйпьтр 16 нижних частот сглаживает кратковременные помехи, которые возникают из-за неодновременности переключения напряжения на выходе усилителя регулирующего органа 2 и компенсирующего тока через резистор 20. Фильтр 16 уменьшает уровень этих помех в сети 3, к которой подключено устройство входными выводами, и устраняет самовозбузкдение контура регулирования компенсирующего тока через с,умматор 18, усилитель 17 и резистор 20. -Оба выходных вы- вода усилителя.регулирующего органа 2 находятся под изменяющимся потенциалом и для гальванической развязки этого усилителя с остальной схемой используется блок 15, развязьшающий вход-усилителя регулирующего органа 2 и блок 19 питания, которьш содержи отдельный источник питания усилителя регулирующего органа 2, развязанный от других цепей.

Источники питания,которые входят в состав блока 19 питания, могут питаться от накопителя энергии, энерги которого запасается от основной сети 3 или от дополнительной внешней сети Предлагаемое устройство может быт использовано при исследованиях и испытаниях потребителей электроэнергии питаемых от автономных источников питания ограниченной мощности, на спо- собность выдерживать изменения напряжения: питания различной длительности при этом устройство позволяет проводить испытания без опасной перегрузки автономной системы электроснабжения, что и обеспечивает повьшение ее надежности.

Формула

изобретения

1. Устройство для регулирования напряжения, содержащее последователь

0

5

0

5

0

35

но соединенные между входными и выходными вьшодами датчик тока и регулирующий орган, блок управления, первым выходом подключенный к управляющему входу регулиоуюшего органа, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности питающей сети путем компенсации изменений потребляемого из сети тока при регулировании напряжения на нагрузке, в него введены пороговый- элемент, срабатьша- ншщй при условии jUc- Ua/ , где Ue - входное напряжение; Ua -.требуемое отклонение выходного напряжения относительно входного напряжения; S- заданная точность сравнения Uc и Цл ; перемножитель, запоминающий узел и генератор тока, причем пороговый элемент входом подключен к выходным вьшодам, а выходом - к упрявля- ющему входу запоминающего узла, выход которого соединен с управляющим входом генератора тока, выходом подключенного к входным вьгоодам, а информационный вход запоминающего узла подключен к выходу перемножителя, первый вход которого соединен с выходом датчика тока, при этом блок управления снабжен вторым выходом, подключенным к второму входу перемножителя, и формирует на первом выходе напряжение, пропорциональное требуемому отклонению Ufl выходного напряжения, а на втором выходе - напряжение, пропорциональное коэффициенту

К 3/ис

40

45

50

55

Г+ Ug/Ue

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что в него введен накопитель энергии, вход которого соединен с входными выводами, а выходы - с питающими выводами генератора тока и регулирующего органа.

3.Устройство по п. 1,отлича- ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности компенсации изменений потребляемого из сети тока при регулировании напряжения на нагрузке при работе на постоянном токе, в него введен фильтр нижних частот, включенный в разрыв цепи между входным выводом и датчиком тока, а генератор тока вьшолнен в виде усилителя постоянного напряжения, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, питающий вход --с первым выходом блока питания, а выход через резис

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования напряжения на нагрузке. Целью изобретения является повышение надежности питающей сети путем компенсации изменений потребляемого из сети тока при регулировании напряжения на нагрузке. Напряжение на нагрузке 4 равно сумме напряжения питающей сети 3 и напряжения на выходе регулирующего органа /РО/ 2. Управление РО 2 осуществляет блок 5 управления, представляющий собой программируемый двухканальный генератор функций. Каждому такту импульсного генератора 10, входящего в состав блока 5, соответствует определенное значение отклонения выходного напряжения, формируемого с помощью РО 2. В зависимости от значения отклонения выходного напряжения генератор 8 тока подает в сеть 3 ток такой величины, который компенсирует изменение потребляемого из сети 3 тока. При испытаниях потребителей электроэнергии на способность выдерживать изменения напряжения питания различной длительности автономная система электроснабжения работает без перегрузок, что и обеспечивает повышение ее надежности. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.