Стабилизатор мощности переменного тока Советский патент 1991 года по МПК G05F1/66 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах регулирования и стабилизации мощности электронагревательных приборов, питаемых от однофазной или многофазной сетей.

Цель изобретения улучшение эксплуатационных характеристик путем сужения спектра выходного напряжения и уменьшения частоты создаваемых колебаний питающего напряжения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого стабилизатора мощности переменного тока.

Устройство содержит выводы 1 для подключения сети переменного тока, тиристор- ный ключ 2, датчик 3 тока, выводы 4 для подключения нагрузки, первый выпрямитель 5, первый сумматор 6, интегратор 7, пороговый узел 8 с гистерезисом, второй выпрямитель 9.узел 10 синхронизации, делитель 11 напряжения, второй сумматор 12, источник 13 опорного напряжения, узел 14 связи с регулируемым коэффициентом передачи, узел 15 совпадения и формирователь 16 импульсов. Тиристорный ключ 2 и датчик 3 тока последовательно включены между выводами 1 для подключения сети переменного тока и выводами 4 для подключения нагрузки. Вход выпрямителя 5 соединен с выходом 3 датчика тока, Входы выпрямителя 9 и узла 10 синхронизации соединены с входом тиристорного ключа 2. Вход делителя 11 напряжения подключен к выходу выпрямителя 9. Первый вход узла 15 совпадения соединен с выходом узла 10 синхронизации, а выход через формирователь 16 импульсов - с управляющим входом тиристорного ключа 2. Вычитающий вход сумматора 6 подключен к выходу выпрямителя 5. Вычитающий и суммирующий входы сумматора 12 соединены с выходами соответственно делителя напряжения и источника опорного напряжения, а выход через узел 14 связи с регулируемым коэффициентом передачи с суммирующим входом сумматора 6.

Вход интегратора 7 подключен к выходу сумматора 6, а выход через пороговый узел 8 с гистерезисом - к второму входу узла 15 совпадения. Делитель 11 напряжения выполнен с коэффициентом деления, при котором среднее значение его выходного напряжения при номинальном сетевом напряжении вдвое меньше выходного напряжения источника опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При подведении питающего напряжения к выводам 1 и выпрямлении его выпрямителем 9 на выходе делителя 11 напряжения образуется постоянное напряжение, пропорциональное напряжению питающей сети. Это напряжение подается на вычитающий вход сумматора 12, на суммирующий вход которого поступает постоянное эталонное напряжение от источника 13 опорного напряжения. Выходное напряжение сумматора 12 через узел 14 связи с регули0 руемым коэффициентом передачи подводится к суммирующему входу сумматора 6. В начальный момент тиристорный ключ 2 закрыт, входной сигнал датчика 3 тока, а следовательно, и напряжение на вычитаю5 щем входе сумматора 6 равны нулю. Выходное напряжение сумматора 6. соответствующее напряжению на суммирующем входе, подается на вход интегратора 7, Происходит заряд накопительной емко0 сти интегратора 7 и нарастание выходного напряжения последнего. При достижении выходным напряжением интегратора 7 порога срабатывания порогового узла 8 с гистерезисом на выходе узла появляется

5 сигнал логической 1, который открывает узел 15 совпадения. Выходные импульсь: узла 10 синхронизации, формируемые при каждом переходе питающего сетевого напряжения через нуль, через открытый узел

0 15 совпадения и формирователь 16 импульсов поступают на управляющий вход тиристорного ключа 2 и открывают его. На нагрузку, подключенную к выводам 4 устройства, подается питающее сетевое напря5 жение и на выходе датчика 3 тока образуется сигнал, пропорциональный току нагрузки. Этот сигнал, выпрямленный выпрямителем 5, подается на вычитающий вход сумматора 6.

0

В случае, когда выходная мощность стабилизатора при открытом тиристорном ключе 2 больше требуемой, выходной сигнал сумматора 6 меняет знак и начинается раз5 ряд накопительной емкости интегратора 7, вызывающий уменьшение выходного напряжения последнего. Приуменьшении выходного напряжения интегратора 7 до порога возврата порогового узла ф с гисте0 резисом на выходе узла 8 появляется сигнал логического О, узел 15 совпадения закрывается, подача управляющих импульсов на тиристорный ключ 2 прекращается, нагрузка отключается от сети.

5 В дальнейшем повторяется описанный процесс заряда-разряда интегратора 7 и закрывания-открывания тиристорного ключа 2, причем открытое состояние тиристорного ключа 2 соответствует интервалу разряда интегратора 7.

Средний ток заряда и интеграторJ определяется как

ia-HUo K2UC),

где KI коэффициент передали v Л Ч I 1 свн зи,

Uo выходное напряжение источника 13 опорного напряжения,

К2 - коэффициент деления дглл.с-т 1 напряжения, Uc - напряжение пипющеи сети.

Средний ток разряда 1Р интегратора определяется как

1Р-1з К3 1н.(2)

где Кз коэффициент пррр.тэ и 3 тока,1н ток нагрузки

Исходя из баланса запдд.) интгчраюра 7, получаем

1зГ3 + 1рГр О, )

где Г3 , Гр продолжительности i соответственно заряда и разряда шш п я тора 7

На основе (3) с учетом П) и (2) мпжнг записать

Ki(Uo-K2Uc)rn KiLT p,(4)

где Гп - период повторения широко им пульсного регулирования вт )дноп н.шрр жения стабилизатора тм г, I fp

Известно, что средняя мтшн ч it- Ргг при широтно импульсном г, ирорзнии характеризуется ОТНОШРСИ М ,под( лжи тельности интервала проьпдпмпг -, , , р ода повторения г е

р - к г1цГр

гср - М , п

где К4 коэффициенгпропор к н 1 м, и В выражении (5) пригутсгг- р

Гр разряда интегратора 7 так я и. JM p

течение этого времени нагрузка подключи

на к сети

Из (5) и (4) получаем

-K/lK Uc(Uo-K2Uc)(6)

Выходной мощностью стабилизатора управляют изменением коэффициента KI передачи узла 14 связи с регулируемым ко эффициентом передачи те требуется ч го бы

Рср-К- Ki,(7)

где К - коэффициент пропорциона/1ьиог-ти

На основе (7) и (6) можно получигь К4,

(Uo-K2Ur)

(Я)

Для того, чтобы средняя выходная мощ ность стабилизатора РСр была пропорцио нальна только коэффицирнту KI и не зависела от изменения сетевого напряжения ис требуется постоянство ко Ффнцирны поопор1 и(1ндп; чогти У при I/ПМРНРМИИ

0

rj

(9)

Ня основе (1) (2) и (3) можно aniT4it

т

11 i, ii

г,,р q изменение заряда в накопителе ичтр патора 7 необходимое для изменения выходного напряжения ингргрятора 7 МРЖ л попогами срэбат(вания и возврата поро- узла Ч

Период повторения р. дел«етгя как

К) hfKii,, - iO

Погкольку при регулировании выход- мои Mo;j(HociH К (in const и ronst выра- ,и - ( 0) имеет минимум при . 0 5 К и и увеличинаетгя при увеличении или уменьши ник i, (рр.чльный интервал i мм Р нения 3 ni 0 дп т|и) причем значению 11 О 5 Кз1 lOorHf thv iibivo/Hi- q средняя мощность

rrrjfnri1,Hainpa pTPt ЧЯ ПОПОВИНР МОЩНОСТИ

прямоп rm/iv ПК ЧРНИЧ нагрузки к сети

F г )и грр/;п «э 1 гЧчрние выходного нагп т п гоглагно (9) оп- (10)

Про .1 НИ ,/

нтпряжемич при номинал-мом ом fi.,ti mil pax-РН ии выбрано в

10

4 U

45

50

55

рачг м( ч ,г i

ИГТОЧН11К I 1 fino

г i «п i,t МГЩН01 п

п j ii |i напряжения Uo )Г(, н )пряжРнич то на

II .,( г, , ,)г-т -Ч Г

ii юл| нгэя козф- /тп-, ,. г пяти и незави- 1 vi и i к пи чения -i i1 i , -н Г i,tpi ) вы1 , Х1И г ilr -nVll.CHhlM

г г -г « или , V, ,.гь остью пе- ч н з ричрм минимальная .( pi ,ч .шьтпргния соотпет (т л т я 1лг.,П|/ри сти раннти по.юви- i м о L, j о t и р р м n i ( подключения иягручки с гябипиэя гоол к сети Период по- втог1Пния увгличираегся при увеличении и

y M -HhlijetfHM ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ

Го ктк чыход| ая мои;ность стабилизатора HP зави ит от постоянной времени ин- Toiparopa 7 выбором последней легко доживаются юго чтобы минимальная продолжительность открытого состояния тири- сторною ключа 2 составляла не менее 4 б периодов сетевого напряжения При этом ррзкосужается спектр выходного напряжения

Формула изобретения Стабилизатор мощности переменного тока сг,д зщийтиристорныи ключи датчик после- донатрл .мо включенный между выводами для подключения сети переменного тока и нагрузки, первый выпрямитель вход которого соединен с выходом датчикd TOKS второй выпрямитель и узел cnHxpOHHjdivHH входы Kcrroobiv сордлнены с входом гиристорногО лючс1 делитель напряжения

вход которого подключен к выходу второго выпрямителя, узел совпадения, первый вход которого соединен с выходом узла син хронизации, выход через формирователь импульсов - с управляющим входом тири- сторного ключа, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем сужения спектра выходного напряжения и уменьшения частоты создаваемых колебаний питающего напряжения, в него введены два сумматора, источник опорного напряжения, узел связи с регулируемым коэффициентом передачи, интегратор и пороговый узел с гистерезисом,причем вычитающий вход первого сумматора подключен к выходу первого

0

5

выпрямителя, вычитающий и суммирующий входы второго сумматора соединены с выходами соответственно делителя напряжения и источника опорного напряжения, а выход через узел связи с регулируемым коэффициентом передачи - с суммирующим входом первого сумматора, вход интегратора подключен к выходу первого сумматора, а выход через пороговый узел с гистерезисом - к второму входу узла совпадения, делитель напряжения выполнен с коэффициентом деления, при котором средйее значение его выходного напряжения при номинальном сетевом напряжении вдвое меньше выходного напряжения источника опорного напряжения.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания электронагревательных приборов. Цель - улучшение эксплуатационных характеристик путем сужения спектра выходного напряжения и уменьшения частоты создаваемых колебаний питающего напряжения. Устройство содержит выводы 1 для подключения сети переменного тока, тиристорный ключ 2, датчик 3 тока, выводы 4 для подключения нагрузки, выпрямитель 5, сумматор 6, интегратор 7, пороговый узел 8 с гистерезисом, выпрямитель 9, узел 10 синхронизации, делитель 11 напряжения, сумматор 12, источник 13 опорного напряжения, узел 14 связи с регулируемым коэффициентом передачи, узел 15 совпадения и формирователь 16 импульсов. В процессе работы устройства функциональные узлы 9, 11-14 формируют управляющее напряжение, определяющее скорость заряда интегратора 7. Скорость разряда интегратора 7 прямо пропорциональна току нагрузки и обратно пропорциональна управляющему напряжению, причем в течение интервала разряда имеет место открытое состояние тиристорного ключа 2. Регулирование выходной мощности происходит импульсным способом с переменной длительностью периода повторения. Минимальная длительность периода соответствует мощности, равной половине мощности прямого подключения нагрузки к сети. При увеличении и уменьшении мощности период повторения увеличивается. 1 ил. Ё Os 00 ю ю ю