Устройство для регулирования переменного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/40 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке регуляторов и стабилизаторов переменного напряжения.

Известно устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее секционированный трансформатор и тири- сторные ключи из встречно-параллельно включенных вентилей, например, на вторичной стороне, причем секционированный трансформатор выполнен с двумя одинаковыми полуобмотками, которые подключаются последовательно при помощи тиристорного ключа на низшей ступени регулирования и параллельно при помощи двух тиристорных ключей на высшей ступени регулирования.

Недостатком этого устройства является низкое качество напряжения на нагрузке, обусловленное его скачкообразным изменением при переходе от низшей ступени регулирования к высшей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее формирователь синусоидальных синфазных напряжений электронный переключатель на тиристорах два элемента И, формирователь синхроимпульсов, формирователь селекторных им пульсов, измерительный орган, входные и выходные выводы, в котором первый входной вывод соединен с первым выходным выводом и с первыми входами формирователя синхроимпульсов и измерительного органа, второй входной вывод соединен с сигнальным входом электроного переключателя и со вторым входом формирователя синхроимпульсов, выход которого через элемент НЕ соединен со вторыми входами элементов И, соединенных своими первыми входами с выходом формирователя селекторных импульсов, а выходами - с управляющими входами электронного переключателя, первый и второй входы форсл

с

XJ

ibb

I

I

vi

мирователя синусоидальных синфазных напряжений соединены соответственно с первым и вторым выходами электронного переключателя, а выход- со вторым выходным выводом устройства и вторым входом измерительного органа, выход которого соединен со входом формирователя селекторных импульсов.

Недостатком этого устройства является низкое качество выходного напряжения, обусловленное большим уровнем высокочастотных гармоник в его спектре из-за коммутационных скачков.

Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения путем уменьшения уровня высокочастотных гармоник.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее формирователь синусоидальных синфазных напряжений, электронный переключатель, два элемента И, входные и выходной выводы, введены два блока сравнения,усилитель-ограничитель, пере множитель, сумматор, два элемента НЕ, элемент ИЛИ и шина управления, первые входы блоков сравнения соединены с первым выходом формирователя синусоидальных синфазных напряжений, входом усилителя-ограничителя и первым сигнальным входом электронного переключателя, второй выход формирователя синусоидальных синфазных напряжений соединен со вторым входом первого блока сравнения и первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу перемножителя, соединенного своими первым и вторым входами с выходом усилителя-ограничителя и шиной управления соответственно, выход сумматора подключен ко второму сигнальному входу электронного переключателя и второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и входом первого элемента НЕ, выход первого блока сравнения подключен ко второму входу первого элемента И и входу второго элемента НЕ, выходы первого и второго элементов НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, выход элемента ИЛИ подключен куправ- ляющему входу электронного переключателя, выход которого соединен с выходным выводом, при этом входы формирователя синусоидальных синфазных напряжений соединены с входными выводами.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для регулирования переменного напряжения содержит формирователь 1

синусоидальных синфазных напряжений, блоки 2 и 3 сравнения, усилитель-ограничитель 4, перемножитель 5, сумматор 6, элементы И 7 и 8, элементы НЕ 9 и 10, элемент ИЛИ 11, электронный переключатель 12,

0 шину 13 управления, входные 14 и 15 и выходной 16 выводы.

Входы формирователя 1 соединены с выводами 14 и 15 устройства, первый выход - с первыми входами блоков 2 и 3, входом

5 усилителя-ограничителя 4 и первым сигнальным входом переключателя 12, а второй выход - со вторым входом блока 2 и первым входом сумматора 6. Первый вход перемножителя 5 соединен с выходом уси0 лителя-ограничителя 4, второй-с шиной 13, а выход - со вторым входом сумматора 6, выход которого соединен со вторым входом блока 3 и вторым сигнальным входом пере- .ключатэля 12. Выход блока 2 соединен со

5 входом элемента 9 и вторым входом элемента 7, первый вход которого соединен с выходом блока 3 и входом элемента 10. Первый и второй входы элемента 8 соединены с выходами элементов 10 и 9 соответственно, а

0 выход - с первым входом элемента 11, второй вход которого соединен с выходом элемента 7, а выход - с управляющим входом переключателя 12, соединенного своим выходом с выводом 16.

5 Работа устройства заключается в следующем.

Формирователь 1 из сетевого напряжения, поступающего на его входы с выводов 14 и 15, формирует два синфазных синусои0 дальных напряжения, первое из которых с амплитудой Ui (фиг.2, а) с первого выхода формирователя поступает на вход усилителя-ограничителя 4, на первые входы блоков 2 и 3 и на первый сигнальный вход переклю5 чателя 12, а второе с меньшей амплитудой U2 (фиг.2, б) со второго выхода формирователя 1 поступает на второй вход блока 2 и на первый вход сумматора 6. Амплитудами 1Н и U2 определяются пределы, в которых

0 осуществляется регулирование амплитуды выходного напряжения. В качестве формирователя 1 может служить трансформатор, запитывающийся от сети и имеющий отводы во вторичной обмотке.

5 Усилитель-ограничитель 4 преобразует синусоидальное напряжение с первого выхода формирователя 1 в синфазную с этим напряжением последовательность прямоугольных разнополярных импульсов (фиг.2, в) с амплитудой б Ui - (именно таким

выбирается уровень ограничения). Последовательность импульсов с выхода усилителя- ограничителя 4 поступает на первый вход перемножителя 5, на второй вход которого с шины 13 поступает управляющее напряжение Uy положительной полярности, изменяющееся в пределах от 0 до некоторого стандартного уровня, условно принятого за 1 (фиг.2, г). На выходе перемножителя образуется синфазная с выходными напряжениями формирователя 1 последовательность разнополярных прямоугольных импульсов (фиг,2, д). Коэффициент передачи перемножителя 5 и максимальный уровень управляющего напряжения Uy на шине 13 выбираются такими, чтобы при изменении управляющего напряжения в пределах от О до 1 амплитуда импульсов на выходе перемножителя изменялась в пределах от 0 до д. Последовательность импульсов с выхода перемножителя 5 поступает на второй вход сумматора 6. Сумматор 6 осуществляет суммирование поступающих на его входы сигналов, и результат суммирования (фиг.2, е) поступает на второй вход блока 3 и второй сигнальный вход переключателя 12.

Блок 2 формирует на своём выходе сигнал, соответствующий логической 1, если напряжение на его первом входе превышает по уровню напряжение на втором, в противном случае на выходе блока 2 формируется сигнал, соответствующий логическому О (фиг.2, ж). Сигнал с выхода блока 2 поступает непосредственно на второй вход элемента 7 и через элемент 9 на второй вход элемента 8.

Аналогично блок 3 формирует на своем выходе сигнал, соответствующий логической 1, если напряжение на его первом входе превышает по уровню напряжение на втором, и сигнал, соответствующий логическому О, если напряжение на его первом входе не превышает по уровню напряжение на втором (фиг.2, з). Сигнал с выхода блока 3 поступает непосредственно на первый вход элемента 7 и через элемент 10 на первый вход элемента 8.

На выходе элемента 7 формируется сигнал, соответствующий логической 1, если сигналы на обоих его входах соответствуют логической 1, и сигнал, соответствующий логическому О, если хотя бы на одном из его входов сигнал соответствует логическому О (фиг.2, и), Аналогично на выходе элемента 8 формируется сигнал, соответствующий логической 1, если сигналы на обоих его входах соответствуют логической 1, и сигнал, соответствующий логическому О, если хотя бы на одном из его входов сигнал соответствует логическому О

(фиг.2, к). Сигналы с выходов элементов 7 и 8 поступают соответственно на второй и первый входы элемента 11.

Элемент 11 формирует сигнал, соответствующий логической 1, если хотя бы на одном из его входов сигнал соответствует логической 1, и сигнал, соответствующий логическому О, если на обоих его входах сигналы соответствуют логическому О

0 (фиг.2, л). Сигнал с выхода элемента 11 поступает на управляющий вход переключателя 12.

Переключатель 12 подключает к выводу 16 свой первый сигнальный вход, если сиг5 нал на его управляющем входе соответствует логическому О, если же этот сигнал соответствует логической 1, то переключатель 12 подключает к выводу 16 второй свой сигнальный вход. В результате на выходе

0 переключателя 12 и выводе 16 формируется напряжение (фиг.2, м), повторяющее напряжение с первого выхода формирователя 1 в промежутки времени, когда это напряжение по модулю меньше, чем напряжение с выхо5 да сумматора 6, и повторяющее напряжение с выхода сумматора 6 в остальные пррмежутки времени.

Поступающее на вывод 16 напряжение по форме близко к полусумме синусоидаль0 ных синфазных напряжений большой и малой амплитуды, а его амплитуда постоянна, то есть оно очень близко по форме к синусоидальному, Это обеспечивает гораздо более низкий уровень высокочастотных гармоник

5 в спектре выходного напряжения предлагаемого устройства, чем в спектре выходного напряжения прототипа, в котором выходное напряжение представляет собой последовательность полупериодов синусоид большой

0 и малой амплитуды.

Формула изобретения Устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее формирователь синусоидальных синфазных

5 напряжений, электронный переключатель, два элемента И, входные и выходные выводы, отличающееся тем, что, с целью повышения Ka4ecfea выходного напряжения путем уменьшения уровня высокоча0 стотных гармоник, в него введены два блока сравнения, усилитель-ограничитель, перемножитель, сумматор, два элемента НЕ, элемент ИЛИ и шина управления, причем первые входы блоков сравнения соединены

5 с первым выходом формирователя синусоидальных синфазных напряжений, входом усилителя-ограничителя и первым сигнальным входом электронного переключателя, второй выход формирователя синусоидальных синфазных напряжений соединен со

вторым входом первого блока сравнения и первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу перемножителя, соединенного своими первым и вторым входами с выходом усилителя-ограничителя и шиной управления соответственно, выход сумматора подключен ко второму сигнальному входу электронного переключателя и второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и входом первого элемента НЕ, выход первого блока сравнения подключен ко второму входу первого эле0

мента И и входу второго элемента НЕ, выходы первого и второго элементов НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход элемента ИЛИ подключен к управляющему входу электронного переключателя, выход которого соединен с выходными выводами, при этом вход формирователя синусоидальных синфазных напряжений соединен с входными выводами.

Использование: регулирование переменного напряжения, предназначенного для питания различной радиоаппаратуры Сущность изобретения: устройство содержит формирователь синусоидальных синфазных напряжений (1), блоки сравнения (2, 3), усилитель-ограничитель (4), перемножитель (5). сумматор 6, элементы И (7, 8), два элемента НЕ (9, 10), элемент ИЛИ (11), электронный переключатель(12), шину управления (13). Напряжение, поступающее на выходной вывод 16, характеризуется малыми искажениями и отсутствием коммутационных скачков, ч--о указывает на низкий уровень высокочастот ных гармоник в его спектре. 2 ил.

14

u

6

j. . 1, JVIflfrrnrfrjtt

F

r

r - - - .

BCJ JTWJ .

Г

ljtj

ч

..п.

-JЈJi J4W ЙМвСЧЯОь

.jL

-t

-t

t

X

л- Фиг.2