Выпрямительно-регулировочное устройство Советский патент 1993 года по МПК H02M7/12 

СО

С

Устройство содержит первичные обмотки (2-4) трансформатора (1), датчики тока (5 и 6), симисторы (7-10), вторичные обмотки

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения в буфере с аккумуляторными потребителями постоянного тока.

Цель изобретения - повышение качества входного и выходного напряжений.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства.

Представленное устройство содержит трансформатор с отпайками I (1), блок сими- сторов II, блок управления переключением симистороа III, формирователь импульсов переключения симисторов IV-, первичные обмотки 2-4 трансформатора 1, подключенные одними концами через датчики тока 5 и 6 к сетевым клеммам, симисторы 7 и 8. включенные между отпайками обмоток 2 и 3 и отпайками обмоток 3 и 4 соответственно, симисторы 9 и 10, включенные между вторыми концами обмоток 3 и 4 и вторыми концами обмоток 2 и 3 соответственно, вторичные

обмотки 11, соединенные в звезду и подключенные концами к трехфазному выпрямителю 12, датчик напряжения 13, выходы которого подключены по входам инверторов 14 и 15 формирователя импульсов переключения симисторов, триггер 16, первый вход которого подключен к выходу инвертора 14, второй вход - к выходу инвертора 15, а выход подключен по входу 1 регистра сдвига 17, вход 2 которого подключен к выходу инвертора 18, элемент 2И-НЕ 19, вход 1 которого подключен к выходу инвертора 15, вход 2 - к выходу инвертора 14, а выход подключен по входу 2 элемента 2И-НЕ 20, вход Т которого подключен к выходу 3 счетчика 21 .а выход подключен по входу инвертора 18.

Устройство также содержит синхронизатор 22, входы 2 и 1 которого подключены к сетевым клеммам устройства, а выход подключен к входу счетчика 21, мультиплексор

00

ho о о ю

ON

23, входы которого с 1 по 8 подключены к выходам с 1 по 8 соответственно регистра сдвига 17, а входы 9-11 подключены к выходам 1-3 соответственно счетчика 21, датчика контроля соединения симисторов 24,1-3 входы которого подключены к симисторам 7 и 8, а 4 и 5 входы - к симисторам 9 и 10, элемент ЗИ-НЕ 25, вход 1 которого подключен к выходу 2 триггера 26, вход 2 - к выходу 3 датчика 24, вход 3 - к выходу мультиплек- сора 23, а выход подключен по входу 1 триггера 27, элемент 2И-НЕ 28, вход 1 которого подключена выходу инвертора 29, вход 2 - к выходу датчика 6, а выход подключен по входу 2 триггера 27, элементЗИ-НЕ 30, блок управления переключением симисторов, вход 1 которого подключен к выходу 2 триггера 27, вход 2 - к выходу 2 датчика 24, вход 3 - к выходу инвертора 29, а выход подключен по входу 1 триггера 26, элемент 2И-НЕ 31, вход 1 которого подключен к выходу мультиплексора 23, вход 2 - к выходу датчика 6, а выход подключен по входу 2 триггера 26, элемент ЗИ-НЕ 32, вход 1 которого подключен к выходу 2 триггера 33, вход 2 - к выходу 4 датчика 24, вход 3 - к выходу мультиплексора 23, а выход подключен по входу 1 триггера 34, элемент 2И-НЕ 35, вход 1 которого подключен к выходу инвертора 29, вход 2 - к выходу датчика 5, а выход подклю- чен по входу 2 триггера 34,.элемент ЗИ-НЕ 36, вход 1 которого подключен к выходу 2 триггера 34, вход 2 - к выходу 1 датчика 24, вход 3 - к выходу инвертора 29, а выход подключен по входу 1 триггера. 33, элемент 2И-НЕ 37, вход 1 которого подключен к выходу мультиплексора 23, вход 2 - к выходу датчика 5, а выход подключен по входу 2 триггера 33, выходы 1 триггеров 34, 27, 26 и 33 подключены к управляющим переходам сими сто ро в 7-10 соот ветствен но.

В схеме устройства использованы следующие, распространенные функциональные блоки: 5, 6 - датчики тока (3); 13 - релейный датчик напряжения (4); 22 - синх- ронизатор (5); 24 - датчик контроля состояния симисторов (6),

На фиг.2 приведены временные диаграммы напряжений на элементах схемы.

Устройство работает следующим обра- зом.

Первичные обмотки трансформатора 1 (фиг. 1) выполнены с отпайками. Полные первичные обмотки 2-4 могут соединяться в звезду через симисторы 8 и 10, части обмо- ток могут соединяться в звезду через симисторы 7 и 8. Переключая пары симисторов, можно изменять коэффициент трансформации, а следовательно, напряжение на выходе.

В предлагаемом устройстве осуществляется стабилизация выходного напряжения, причем частота переключения пар симисторов постоянна, а в зависимости от тока нагрузки изменяется соотношение длительности работы трансформатора на отпайках и полных обмотках.

После включения устройства напряжение на выходе контролируется датчиком напряжения 13, имеющим два порога срабатывания, соответствующих наибольшему и наименьшему допустимым напряжениям. При увеличении тока нагрузки напряжение на выходе уменьшается, в момент равенства его нижнему порогу срабатывания датчика 13 на его выходе 1 появляется сигнал логической единицы (фиг.2а). Этот сигнал, проинвертированный элементом 14, поступает на вход 1 триггера 16 и через элемент

19- на вход 2 элемента 20.

На выходе 2 триггера 16 появляется сигнал логического нуля (фиг.2в).

Синхронизатор 22 формирует из входного переменного напряжения последова-1 тельность импульсов сетевой частоты, которые поступают на вход двойного счетчика 21. Сигнал логической единицы с выхода 3 счетчика поступает на вход 1 элемента

20и разрешает прохождение сигнала датчика напряжения через инвертор 18 на вход 2 регистра сдвига 17 (фиг.2). Реверсивный регистр сдвига имеет восемь разрядов и управляется следующим образом: при наличии сигнала логического нуля на входе

1по фронтам сигнала на входе 2 осуществляется заполнение логическими единицами разрядов регистра, начиная с младшего, при исключении сигнала логической единицы на входе 1 по фронтам сигнала на входе

2осуществляется заполнение логическими нулями разрядов регистра, начиная со старшего разряда,

На вход I регистра поступает сигнал логического нуля с выхода 2 триггера 16. По фронту сигнала с выхода инвертора 18 регистр записывает логическую единицу в младший разряд, тем самым увеличивая количество единиц в разрядах. Состояние разрядов регистра отображается сигналами на его выходах с 1 по 8, которые соединены с входами с 1 по В мультиплексора 23. Мультиплексор осуществляет подключение на свой выход последовательно всех восьми своих входов в соответствии с двоичными сигналами, поступающими иа его входы 9- 11 е выходов 1-3 счетчика 21. Таким образом осуществляется рззвёртка во времени информации, записанной в регистре 17 (фиг.2е).

Если ток нагрузки упал и напряжение на выходе устройства превысило верхний порог датчика 13, сигнал с его выхода 2 через инвертор 15 поступает на вход 2 триггера 16, а также через элемент 19 - на вход элемента 20. Триггер 16 перебрасывается и выдает на вход 1 регистра 17 сигнал логической единицы (фиг.26). При этом по фронту сигнала на входе 2 регистр записывает в старший разряд логический ноль, тем самым количество единиц о разрядах уменьшается и соответственно уменьшается длительность импульса логической единицы на выходе мультиплексора 23 (фиг.2е).

Сигнал логической единицы на аыходе мультиплексора 23 является командой для включения пары симисторов 7 и 8, сигнал логического нуля - для включения пары си- мисторов 9 и 10. Таким образом изменяется соотношение между длительностью работы трансформатора на полных обмотках и на отпайках (фиг.2ж,з). а следовательно, и напряжение на выходе выпрямителя.

Схемы формирователей сигналов включения выполнены однотипно для всех четырех симисторов на основе RS-триггеров с логическими элементами на входе. При управлении симисторами выполняются два условия: снятие импульсов управления (что соответствует выключению) должно происходить в паузу тока в фазе, в которой включен этот симистор; включение симистора должно производиться только после отключения и восстановления запирающей способности прежде работавшего с той же обмоткой симистора, что предотвращает возникновение короткозамкнутой обмотки трансформатора.

Пусть в исходного состоянии симистор 9 включен, что соответствует сигналу логической единицы на выходе 1 триггера 26 (фиг. Зе.). Датчик тока G вырабатывает последовательность импульсов (фиг.36), соответствующих паузам тока в фазе сети. Эти импульсы поступают на входы 2 элементов 28 и 31. При поступлении команды на подключение симистороа на выходе мультиплексора появляется сигнал логической единицы (фиг .Зв), поступающий на вход I элемента 31, на выходе которого появляется сигнал логического нуля. Триггер 26 перебрасывается и на его выходе 1 появляется сигнал логического нуля. Симистор 9 остается оо включенном состоянии до точки естественной коммутации, а затем выключается (фиг.Зк).

С выхода 2 триггера 2(3 сигнал логической единицы поступает на вход 1 элемента 25. на вход 2 которого поступает сигнал с выхода 3 .датчика контроля состояния 24

(фиг.Зж), свидетельствующий о восстановлении запирающих свойств симистора 9. На 1 вход 3 элемента 25 поступает сигнал логической единицы с мультиплексора 23. При на5 личии сигналов логической единицы на всех входах элемент 25 выдает сигнал на переброс триггера 27, на выходе 1 которого по- является сигнал логической единицы (фиг.Зд), что обеспечивает включение сими10 стора 8 (фиг.Зи).

Обратное переключение симисторов осуществляется при наличии сигнала логической единицы на выходе инвертора 29 (фиг.Зг), поступающего на вход 1 элемента

15 28. При наличии сигнала логической единицы на выходе датчика тока 6, поступающего на вход 2 элемента 28, последний выдает сигнал на переброс триггера 27 (фиг.Зд), Симистор 8 выключается (фиг.Зи).

0С инверсного выхода триггера 27 поступает сигнал логической единицьг на вход 1 элемента 30. При наличии разрешающих сигналов с выхода инвертора 29 и выхода 2 датчика контроля состояния симисторов 24

5 (фиг.Зз) ни двух других входах элемента 30 он перебрасывает триггер 26, на выходе 1 которого появляется сигнал логической единицы (фиг.Зе). разрешающий включение симистора 9 (фиг.Зк).

0Переключение другой пары симисторов

(7 и 10) осуществляется аналогично в соответствии с сигналами, поступающими с датчика тока 5, выходов 4 и 1 датчика 24, выходов мультиплексора 23 и инвертора 29

5 контроля состояния симисторов.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и я Выпрямительное-регулировочное устройство, содержащее трансформатор с от0 пайками, блок симисторов с блоком управления переключением последних, формирователь импульсов переключения, выпрямитель и датчик напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения

5 качества входного и выходного напряжений, дополнительно введены два датчика тока, синхронизатор, датчик контроля состояния симисторов, причем блок симисторов состоит из двух пар последовательно

0 соединенных симисторов, первая из которых соединена с отпайками первичных об- . моток трансформатора, вторая - с концами первичных обмоток, каждый симистор присоединен к соответствующему входу шести5 входного датчика контроля состояния симисторов, а управляющие электроды каждого симистора подсоединены к первым выходам четырех RS-триггеров блока управления переключением симисторов.

входы каждого из которых подключены соответственно к выходам первого и второго элементов И-НЕ, образующих четыре пары элементов, первый вход первого элемента И-НЕ каждой нечетной пары подключен к соответствующему второму выходу четного RS-триггера, а первый вход первого элемента И-НЁ каждой четной пары подключен к соответствующему второму выходу нечетного RS-триггера, вторые входы первого элемента И-НЕ каждой из четырех пар под- ключены к соответствующим выходам датчика контроля состояния симисторов, третьи входы первых элементов нечетных пар, первые входы вторых элементов четных пар объединены и подключены к выходу мультиплексора формирователя импульсов переключения симисторов, а третьи входы первых элементов четных пар и первые входы вторых элементов нечетных пар объединены и подключены через первый йнвер- тор к входу мультиплексора формирователя импульсов переключения симисторов, вторые входы вторых элементов первой и второй .пары подключены к выходу первого датчика тока, включенного в третью фазу питающего сети, третьей и четвертой пары к выходу второго датчика тока, включенного в первую фазу сети, вторичные обмотки трансформатора, соединенные в звезду, подключены к выпрямителю, к выходу которого подключен датчик напряжения, выходы которого соединены с входом второго и третьего инверторов формирователя импульсов переключения симисторов, выходы инверторов соединены с входам RS-триггера формирователя импульсов переключения симисторов, выход RS-триггера подключен к первому входу регистра, восемь выходов которого соединены с восьмью входами мультиплексора, девятый, десятый и одиннадцатый входы которого соединены с выходами датчика, вход которого соединен с синхронизатором, подключенным к фазам питающей сети, одиннадцатый вход мультиплексора соединен также с первым входом первого элемента И-НЕ формирователя импульсов переключение симисторов, второй вход которого через второй элемент И-НЕ связан с выходами второго и третьего инверторов, а выход через четвертый инвертор подключен к второму входу регистра.

U,

п

- ШНШНМ/VHW

Фиг. 2

i Iй

U 24-:

iiiiiiiiimimnimnm

ивых -iiminnn

и,

U.

ЛА/

Фи г. 3

Редактор

Составитель Г. Крикунчик

Техред М.МоргенталКорректор Л. Ливринц

И)

Б) 61

П 0) EI Ж)

lirillllmilllllll