Устройство для стабилизации переменного напряжения сети Советский патент 1992 года по МПК H02M5/257 G05F1/14 

Фиг

1856

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации переменного напряжения сети.

Известно устройство для стабилизации переменного напряжения, содержащее трансформатор с секционированной обмоткой, один крайний вывод и промежуточные выводы которой связаны с выходными выводами через ключи, управляющие входы которых соединены с выходами формирователя, датчик тока, буферный регистр и блок управления.

Недостатком известного устройства является то, что мощность трансформатора должна быть равна максимальной мощности нагрузки, а также то, что при индуктивном характере нагрузки в момент переключения ключей, выполненных в виде симисторов или тиристоров, возможно замыкание секции трансформатора, что снижает надежность работы устройства и точность стабилизации напряжения.

Цель изобретения - повышение мощности, точности стабилизации и надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен преобразователь напряжение - частота, входом связанный с выводами для подключения сети, подключенный к его выходу тактовым входом счетчик, дешифратор, датчик напряжения и элемент И, выход которого подключен к входу стробирования дешифратора, причем блок управления имеет один вход и три выхода, а буферный регистр выполнен многоразряднымцифровым, его информационные входы подключены к выходам счетчика, вход управления записью буферного регистра соединен с первым выводом блока управления, а выход - с инфор- мационными входами дешифратора, выходы которого связаны с входами формирователя, датчик тока выполнен в виде фор- мирователя импульсов, входом включенного в силовую цепь, а его выход подключен к первому входу элемента И, второй вход которого связан с вторым выходом блока управления, третий выход которого связан с входом установки нуля счетчика, а вход блока управления соединен с выходом датчика напряжения, который выполнен в виде формирователя импульсов, другой крайний вывод и один из проме- жуточных выводов секционированной обмотки трансформатора соединены с соответствующими выводами для подключения сети.Кроме того, блок управления содержит генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ. счетчик и дешифратор, первый и второй выходы которого образуют соответственно первый и третий выходы блока управления, а второй выход блока управления образован выходом генератора тактовых импульсов и связан с первым входом злемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом дешифратора, причем выход элемента ИЛИ подключен к тактовому входу счетчика, выходы которого соединены с информационными входами дешифратора, а вход блока управления образован входом установки нуля счетчика.

Кроме того, преобразователь напряжение - частота содержит диодный мост и подключенный к его выходу релаксационный

генератор на однопереходном транзисторе, при этом вход диодного моста является входом преобразователя напряжение - частота, а выход релаксационного генератора - его входом.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства для стабилизации переменного напряжения сети; на фиг.2 - электрическая схема преобразователя напряжение - частота и диаграммы его работы; на фиг.З диаграммы работы датчика напряжения.

Устройство содержит трансформатор 1 с измерительной обмоткой 2 и секциями 3.1-3.К секционированной обмотки. Для коммутации секций 3.1-3.К служат ключи

4.1-4.К, например, в виде симисторов.

Секции 3.(К-п)-З.К трансформатора подключены к выводам 5 и 6 для подключения сети. Выходные выводы 7 и 8 соединены С ключами 4.1-4.К и с другим крайним выводом секционированной обмотки.

К измерительной обмотке 2 подключены входы преобразователя 9 напряжение - частота и датчика 10 напряжения, выход которого соединен с входом 11 блока 12 упрзвления. Выход 13 преобразователя 9 соединен с тактовым входом 14 N-рэзрядно- го счетчика 15, выходы 16 которого соответственно подключены к N информационным входам 17 многоразрядного цифрового буферного регистра 18. Выходы 19 регистра 18 соединены с информационными входами 20 дешифратора 21. Выходы 22 дешифратора (количество которых в1 общем случае равно К) соединены с входами формирователя 23, выходы которого подключены к цепям

управления ключами 4.1-4.К.

Датчик 24 тока, выполненный в виде формирователя импульсов, входом подключен к трансформатору 25 тока в силовой цепи. Параллельно вторичной обмотке трансформатора 25 подключен конденсатор 26 для коррекции угловой погрешности трансформатора тока. Выход 27 датчика тока подключен к первому входу 28 элемента

И 29, выход которого соединен с входом 30 стробировэния дешифратора 21.

Блок 12 управления содержит генератор 31 тактовых импульсов, который соединен с первым входом 32 элемента ИЛИ 33 и с вторым выходом 34 блока 12 управления. Второй вход 35 элемента И 29 подключен к. второму выходу 34 блока управления. Выход 36 элемента ИЛИ 33 соединен с тактовым входом M-разрядного счетчика 37 блока управления, вход установки нуля счетчика является входом 11 блока 12 управления и подключен к выходу датчика 10 напряжения.

Выходы счетчика 37 блока управления подключены к информационным входам дешифратора 38 блока управления, первый выход 39 которого образует первый выход 40 блока управления и соединен с входом 41 управления записью многоразрядного цифрового буферного регистра 18.

Второй выход 42 дешифратора 38 образует третий выход 43 блока 12 управления, подключен к второму входу 44 элемента ИЛИ 33 и к входу установки нуля счетчика 15.

Преобразователь напряжение - частота (фиг.2) содержит диодный мост 45. входом подключенный к обмотке 2 трансформатора 1, а выходом к RC-цепи 46, 47 релаксационного генератора на однопереходном транзисторе. Эмиттер транзистора 48 подключен к конденсатору 47 RC-цепи, в цепях баз этого транзистора установлены резисторы 49 и 50, причем с последнего снимается выходная частота преобразователя.

Питание устройства осуществляется от источника, подключаемого к сети одновременно с трансформатором, поэтому работа устройства начинается с первых полупериодов сетевого напряжения. При подаче напряжения сети на выводы 5 и 6 с измерительной обмотки 2 переменное напряжение подается на мост 45 (фиг.2) и выпрямляется. Пульсирующее напряжение подается на RC-цепь 46.47. Очередная полуволна положительного напряжения с выхода моста 45 начинает заряжать конденсатор 47. Конденсатор заряжается до напряжения, соответствующего порогу срабатывания транзистора 48. Транзистор открывается, происходит разряд конденсатора через переход эмиттер - база и резистор 50, на выходе которого появляется импульс. Частота импульсов пропорциональна мгновенному значению напряжения на выходе моста (фиг.2).

Таким образом, в каждом полупериоде напряжения с выхода моста будет укладываться определенное количество импульсов. Это количество импульсов прямо пропорционально среднему значению напряжения измерительной обмотки за 5 один полупериод. При неизменной форме этого напряжения количество импульсов будет пропорционально также и действующему значению напряжения измерительной обмотки 2. Изменение этого количества им0 пульсов можно осуществлять переменным резистором 46 ЯС-це.пи.

Релаксационный генератор на однопереходном транзисторе при определенном режиме по постоянному току имеет высокую

5 термостабильность, поэтому линейность характеристики f(U) сохраняется в широком диапазоне температур.

Датчик 10 напряжения выполнен в виде формирователя импульсов, диаграмма ра0 боты которого изображена на фиг.З. При переходах напряжения обмотки 2 через нулевые значения на выходе датчика появляется сигнал логического нуля, в течение остальных моментов времени на выходе

5 датчика - сигнал логической единицы.

В начале каждого полупериода импульсы, выоабатываемые преобразователем 9, с выхода 13 поступают на вход 14 счетчика 15. Происходит счет этих импульсов. В конце

0 полупериода на выходе датчика 10 появляется сигнал логического нуля, который поступает на вход 11 блока управления и разрешает счет тактовых импульсов от генератора 31 счетчику 37 блока. С выходов счет5 чика 37 информация поступает на дешифратор 38, который в начале счета со своего выхода 39 сигналом логической единицы через первый выход 40 блока управления дает команду на запись кода счетчика

0 15 в буферный регистр 18. Этот код поступает на информационные входы 20 дешифратора 21.

Последующий сигнал логической единицы дешифратора 38 блока управления с вы5 хода 42 через третий выход 43 блока управления поступает на вход установки нуля счетчика 15 и на вход 44 элемента ИЛИ 33. Происходит сброс счетчика 15 на нулевое значение и на тактовом входе счетчика

0 37 блока управления появляется сигнал логической единицы. Счетчик 37 останавливается.

В начале следующего полупериода на выходе датчика 10 напряжения появляется

5 сигнал логической единицы, который поступает на вход 11 блока управления и приводит счетчик 37 в нулевое состояние. В результате этого на выходах 39 и 42 дешифратора 38 также появляются нули. Счетчик 15 подготовлен к считыванию импульсов

следующего полупериода измеряемого напряжения обмотки 2.

Сигнал управления ключами на каком- либо выходе 22 дешифратора 21 появляется в момент, когда мгновенный ток нагрузки, проходящий через трансформатор 25 тока, принимает нулевое значение. В этот момент на выходе 27 датчика 24 тока появляется сигнал, который подается на вход 28 элемента И 29. На вход 35 этого элемента поступают постоянно тактовые импульсы генератора 31 через второй выход 34 блока управления. В результате эти импульсы подаются с выхода элемента И на стробирую- щий вход 30 дешифраторе 21. В зависимости от кода на входах 20 дешифратора сигнал с его выхода через формирователь 23 поступает на тот или иной ключ по цепи его управления, и ключ открывается. При этом ранее включенный ключ закрывается естественным путем. Таким образом, происходит переключение секций трансформатора 1 в зависимости от значения напряжения на выводах 5, 6. Переключение ключей 4.1-4.К происходит каждый полупериод входного напряжения и в моменты перехода мгновенного тока силовой цепи через нулевое значение. Этим исключаются коммутационные помехи, а также одновременное включение сразу двух ключей, что повышает точность стабилизации и надежность работы устройства.

Формула изобретения 1. Устройство для стабилизации переменного напряжения сети, содержащее трансформатор с секционированной обмоткой, один крайний вывод и промежуточные выводы которой связаны с выходными выводами через ключи, управляющие входы которых соединеныс выходами формирователя, датчик тока, буферный регистр и блок управления, отличающее- с я тем, что, с целью повышения мощности, точности стабилизации и надежности работы, введены преобразователь напряжение - частота, входом связанный с выводами для подключения сети, подключенный к его выходу тактовым входом счетчик, дешифратор, датчик напряжения и элемент И. выход которого подключен к входу стробирования дешифратора, причем блок управления имеет один вход и три выхода, а буферный регистр выполнен многоразрядным

цифровым, его информационные входы подключены к выходам счетчика, вход управления записью буферного регистра соединен с первым выводом блока управления, а выход - с информационными входами дешифратора. выходы которого связаны с входами формирователя, датчик тока выполнен в виде формирователя импульсов, входом включенного в силовую цепь, а его выход подключен к первому входу элемента

И, второй вход которогосвязан с вторым выходом блока управления, третий выход которого связан с входом установки нуля счетчика, а вход блока управления соединен с выходом датчика

напряжения, который выполнен в виде формирователя импульсов, другой крайний вывод и один из промежуточных выводов секционированной обмотки трансформатора соединены с соответствующими выводами для подключения сети, кроме того, блок управления содержит генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ, счетчик и дешифратор, первый и второй выходы которого образуют соответственно первый и третий

выходы блока управления, а второй выход блока управления образован выходом генератора тактовых импульсов и связан с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом дешифратора, причем выход элемента ИЛИ подключен к тактовому входу счетчика, выходы которого соединены с информационными входами дешифратора, а вход блока управления образован входом установки

нуля счетчика.

2. Устройство поп,1,отличающее- с я тем. что преобразователь напряжение - частота содержит диодный мост и подклюценный к его выходу релаксационный генератор на однопереходном транзисторе, при этом вход диодного моста является входом преобразователя напряжение - частота, а выход релаксационного генератора - его

выходом.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение мощности устройства, точности стабилизации, надежности работы. ч/ стройство трансформатор 1, секции З.Т-З.К которого через ключи 4.1-4.К подключены к выводам 7, 8 для подключения нагрузки. К измерительной обмотке 2 подключен преобразователь 9 напряжение - частота, выход которого соединен со счетчиком импульсов 15. Выход счетчика через буферный регистр 18, дешифратор 21 и формирователь 23 связан с цепями управления ключей. Блок 12 управления входом соединен с датчиком 10 напряжения, а тремя выходами - со счетчиком, буферным регистром и через элемент И - с дешифратором. Датчик 24 тока через элемент И также связан с дешифратором. Изменение напряжения на нагрузке ос :;е- ствляется подключением соответствующих секций трансформатора 1 с помощью ключей 4.1-4.К. .Переключение ключей 4.1-4.К осуществляется в момент перехода тока нагрузки через нулевое значение. Число юченных секций определяется средним значением напряжения за полпериода частоты сети. Это значение преобразуется в цифровой код, запоминается буферным регистром 18 и декодируется дешифратором 21. Сигнал управления с выхода дешифратора 21 поступает на формирователь и с него на соответствующий ключ. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ё 4J О 4J 4J

Фиг 2