Датчик несимметрии Советский патент 1979 года по МПК H02J3/26 

Предлагаемый датчик несиммегрии трехфазных напряжений предназначен для использования в автоматических регулято рах напряжения автономных статических или электромашинных преобразователей, широко применяемых в качестве источников питания электрооборудования судов и самолетов. Известны датчики несимметрии, работающие по принципу сравнения мощностей, токов или сдвига фаз fj. Из известных датчиков несимметрии наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является датчик несимметрии трехфазного напряжения 2. Известный датчик несимметрии содержит три автономно действующих измерительных органа линейных напряжений-пре образователя, каждый из которых состоит из понижающего однофазного трансформатора, к вторичной обмотке которого подключен однопояупериодны и выпрямитель, емкостный фильтр и нелинейный измерительный мост, собранный на резисторах и кремниевых опорных диодах-стабилитронах. Выходные цепи этих измерительных органов нагружены на соответствующие входные цепи трех подгрузочных устройств реактивного типа, выравнивающих тганейные напряжения симметрируемого преобразовател. Общий регулятор напряжений преобразователя связан своей входной цепью с выходом диодной разделительной схемы ИЛИ, подключаемой так же к выходам трех измерительных органов датчика несимметрии. В статическом установившемся режиме работы измерительные органы датчика несимметрии производят оценку величин линейных напряжений преобразователя, при этом выходной сигнал одного из измерительных органов, соответствующий минимальному линейному напряжению, поступает тербз разделительную схему ИЛИ на общего регулятора напряжения, доводящего напряжение в этой контролируемой фазе до заданного уровня 3 стабилизации. Две другие фазы иреобраэовагеля с избыточными величинами лиi- - - -Vfc S..V:- -b---i -: ----.-..---,нейных напряжений, нагружаемь1е токами поагрузочных усгройсгв, управляемых вы ходньши сигналами датчика несимметрии, так же симметрируются относительно заданного уровня линейных напряжений, но с большей величиной статических ошибок, чем напряжение контрольной фазы, стабилизируемой обшим регулятором. Недостатками известного датчика не.симметрии являются ограниченная точность симметрирования по условиям устойчивости, иэ-за инерционности измерительных органов датчика несимметрии и отсутствия каких-либо корректирующих цепей, трудность настройки датчика-несимметрйи на заданный уровень стабилизации выходных линейных напряжений преобразователя, а тем более его перестройки в обычно задаваемых пределах +2% что объясняется автономностью работы трех независимо действующих измерительных органов датчика несимметрии, не имеющих общего устройства регулировки уровня выходных сигналов. Цель изобретения - улучщение статических и динамических характеристик дат чика несимметрий выходных линейных напряжений трехфазного преобразователя, обеспечивающего так же расширение функ циональных возможностей и упрощение настройки регулятора симметрии. Поставленная цель достигается тем чго датчик несимметрии трехфазного статического или электромашинного преобразователя с регулятором выходных линейных напряжений и подгрузочными устройствами, содержащий измерительные транс форматоры напряжения фаз преобразователя и промежуточные усилители сигналов ошибок симметрирования, воздейстByiciiimef на подгрузочные устройствй, дополнительно снабжен тремя вентильными мостами, шестью резисторами, тремя потенциометрами и тремя цепочками коррекции,, выполненными из последовательн соединенных резистора и конденсатора, вывопь одной диагонали каждого вентиль --- --agiir &if i ii-fiia ii j- iS.a saias st . ..-,-.,-.,-.. ... ного KiocTa подсоединены ко вторичным обмоткам соответствующего измерительного трансформатора, к выводам второй диагонали каждого моста подсоединены резисторы, причем каждые два резистора, присоединенные к разнополярным выводам соседних венгильнь х мостов соеди нены между собой посредством потенцио метра, Еыводы движков потенциометров. пЫйсоединены ко входам усилителей сип14налов ошибок симметрирО ания, 1 торич1П 1ё обмотки {эмеригель 1ых гf)al cфopмaтopo(. выполнены с выводом срепних точек, укада(П1ые выводы соепиненг., между собой и попсоепинены iv выпопу резистора не- ггочки коррекции и к земле. Кроме того, с целью измерения несимметрии действующих значений линейных напряжений, последовательно с резисторами, подключеиньтми к, вентильным мое- , там, включены вновь введенные диоды, а указанные резисторы выполнены нелинейными. На чертеже приведена функциональная блок-схема симметрируемого преобразователя с принципиальной схемой предлагаемого датчика несимметрии.. Трехфазный статический или электромашянный преобразователь 1 с выходными фазами А, В, С имеет общий регулятор напряжения 2, связанный своим внут ренним измерительным органом с линейным напряжением контролируемой фазы А-В. Линейные напряжения всех фаз измеряются однофазными трансформаторами 3, 4, 5. Общее соединение средних точек вторичных обмоток этих трансформаторов образует общую выходную клемму (землю датчика. Однофазные вентильные мосты б, 7, 8 осуществляют преобразование средних значений линейных нацряжений по каждой фазе в два раэнополяр ых выходных напряжешш, снимаемых с выходных клемм вентильных М.рстрв относительно общей клеммы датчика. Попарное подключение к выходным разнополярным клеммам соседних вентильных мостов 6-ти одинаковых ограничительных сопротивлений 9, 10, 11, 12у 13 и 14, попарно связываемых потенциометрами настройки 15, 16 и 17, образует три дифференциальных резисторных ЙёНи сра6йё Ия средних значений линейных напряжений преобразователя. Последовательные резисторно-емкостные цепочки коррекцииjвыполненные из резисторов 18, 19 и 20 и конденсаторов 21, 22, 23, шунтируют выходные цепи.датчика, связанные так же с выходными цепями промежуточных полупроводниковых усилителей 24, 25, 26, работающих в рюжиме переключения и широтно-импульсной модуляции в соответствии с возникающими соогнрщениями постоянной и переменной пилообразной составляющих напряжений сигналов ошибок датчика несимметрии. Подгрузоч ые устройства реактивного типа 27, 28, 29, управляемые выходными . сигналами усилителей 24, 25 и 26, осуглеспугяюг апгомагическое рчлравнипамие линейных напряжений фаз В-С и С-А с запанной точностью симметрирования относительно линейного напряжения А-В, стабилизированного обшим регулятором 2 5 преобразователя 1.

Датчик работает следуюшим образом. Для выявления ошибок несимметрии соседние разнополярные выходные клеммы однофазных вентильных мостов попарно Q соединяются 6-тью равными ограничительными сопротивлениями, связываемыми между собой тремя потенциометрами насг ройки уровня выходных сигналов трех каналов регулирования симметрии линей- 15 ных напряжений преобразователя. Такое попарное сравнение средних значений линейных напряжений, одно из которых уже застабилизировано на заданном уровне общим регулятором напряжения преобразова- jo теля, позволяет выявить пофазные ошибки несимметрии, причем выходные сигналы датчика несимметрии, снимаемые относи- . тельно его обшей выходной клеммы с движков потенциометров настройки, содер- 25 жат, наряду с постоянной составляющей сигнала ошибки гого или иного знака, так же переменньте составляющие пилообразной формы, образованные несовпадением мгновенных значений выпрямленных выходных напряжений .однофазных вентильных мостов, нормально сдвинутых по фазе на бО . Эта особенность предлагаемого датчика несимметрии расширяет его функциональные возможности, позволяет . автоматически осуществлять режйм широт- но-импульсной модуляции в трех подклю- . ченных полупроводниковых промежуточных усилителях сигналов ошибок несимметрии.

Жесткое подключение общего регуля-,

тора напряжения преобразователя с его внутренним измерительным органом существенно упрощает настройку заданного уровня симметриробаниявыходных линейных напряжений преобразователя или его подстройку в ., необходимых йределах, осуществляемых простым изменением эталонного напряжения в измерительном органе общего регулятора. Наличие потенциометров настройки в каналах измерения предлагаемого датчика у. несимметрии позволяет устранить начальную несиммегрию преобразователя и осуществить правильный выбор. рабочих точек пофазных нагрузочных устройств - выставить начальные токи подгрузочных сим- jj мегрирующих устройств.

Отсутствие внутреннихнелинейных элементов (кремниевых стабилитронов в цеnfljc датчика несиммегрии ) не ограничивает уровень сравниваемых средних значений линейных напряжений в предлагаемой схеме датчика несимметрии. Величины пофазных коэффициентов передачи сигналов ошибок предлагаемого датчика могут быть существенно большими, чем у датчика npof 6№па, ч опо зволйет, наряду с применением промежуточных усилителей, работающих в режиме переключения, улучшить статическую точность регулятора симметрии. При этом для обеспечения необходимых запасов устойчивости регулятора несиммегрии к выходным клеммам предлагаемого датчика несимметрии достаточно подключить три последовательных резисторно-емкостных цепбчг и коррекции, соединяющих движки потенциометров настройки с общей выходной клеммой датчика. Образующиеся при этом интегрирующие-дифференцирующие цепи последовательной поканальной коррекции придают устройству симметрирования свойства ПИ-регулятора.

В статическом установившемся режиме работы общий регулятор напряжения 2 стабилизирует на заданном уровне линейное напряжение контролируемой фазы А-Е с высокой степенью точности (iO, 1% Линейные напряжения всех трех фаз, в общем случае случайно несимметричные вследствии внутренней несимметрии ЭДС преобразователя 1 и несимметрии его внешней нагрузки, поступают на трансформаторы 3, 4, 5 и после выпрямления мостами 6, 7, 8 и взаимного попарного дифференциального сравнения резисторными цепями 9, 10, 15,- 11, 12, 16; 13, 14, 17 образуют три вьтходных напряжения сигналов ошибок симметрирования, пода- , ваемых на входы промежуточных усилителей 24, 25, 26.

Выходные сигналы усилителей 24, 25, 26 управляют подгрузочными устройствами 27, 28, 29, которые, будучи подключенными соответственно к фазам В-С, А-В и С-А, осуществляют их подгрузку или разгрузку реактивными токами, обеспечивая симметрирование линейных напря- жений фаз Р-С и С-А относительно стабилизированного напряжения фазы А-В с меньшей степенью точности (+0,5%). Общее увеличение статической точности такого регулятора симметрии обеспечиваеч ся (по сравнению с регулятором, оснащенным изшстным дат«1иком несимметрии) повыше ными значениями коэффициентов передачи каналов сравнения датчика несимметрии, благоприятным соотношением постоянных и переменных пилообраэных составляющих выходных напряжений датчика, амплитуда которых определяетс соотношением резисторов дифференциальных цепей сравнения и соответствущих резисторов цепочек, а также применением промежуточных усилителей 24, 25, 26 с обеспечением необходимых запасов .устойчивости регулятора симметри корректирующими цепями Последовательной поканальной коррекции (18, 21; 1 И 22; 2О, 23).

Положительный технико-экономический эффект предлагаемого изобретения определяется:

а)улучшением статических и динамических характеристик регулятЪра симметрии, обусловленного применением предлагаемого датчика несимметрии с его повыщенными значениями коэффициентов передачи и внутренними цепями динамической коррекции;

б)упрощением наладки и настройки уровня стабилизации симметрируемых напряжений, обусловленным исключением

в предлагаемом датчике несимметрии

внутреннего эталона и наличием в его схеме поканальных потенциометров настройки;

в)расширением функциональных возможностей регулятора симметрии, обусловлённым наличием пилообразных переменных составляющих в выходных напряжениях сигналов ощибок предлагаемого датчика несимметрии, что дает возможность осущестбить желательный режим переключений и широтно-импульснрй модуляции промежуточных полупроводниковых усилителей сигналов ошибок,.

При необходимости датчик несимметрии может работать и на измерении несимметрии действующих значений линейных напряжений преобразователя. Для этго к выходным клеммам его вентильных мостов 6, 7, 8 достаточно подключить нелинейные дйодно-резне торные непочки с квадратичными передаточными характеристиками.

Формула изобретения

,-....

1. Датчик неснммегрии трехфазного статического или электромашинного преобразователя с регулятором выходных линейных напряжений и подгрузочными устройствами, содержащий измерительные трансформаторы напряжения фаз преобразователя и промежуточные усилители сигналов ошибок симметрирования, воздействующие на подгрузочные устройства, о тличающийся тем, что, с целью улучшения статических и динамических характеристик и упрощения настройки регулятора, он дополнительно снабжен тремя вентильными мостами, шестью резисторами, тремя потенциометрами и тремя цепочками корре.кций, выполненными из последовательно соединенных резистора и конденсатора, выводы одной диагонали каждого вентильного моста подсоединены ко вторичным обмоткам- соответству1Ощего измерительного трансформатора, к выводам второй диагонали каждого моста подсоединены резисторы, причем каждые два резистора, присоединенные к разнополярным выводам соседних вентильных мостов соединены между собой посредством потенциометра, выводы движков потенциометров подсоединены ко входам усилителей сигналов ощибок симметрирования, вторичные обмотки измерительных трансформаторов выполнены с выводом средних точек, указанные выводы соединень между собой и подсоединены к выводу резистора цепочки коррекции и к земле.

2. Датчик несимметрии по п. 1, о т личающийся тем, что, с целью измерения несимметрии действующих значений линейнь{х напряжений, последовательно с резисторами, подключенными к вентильным мостам, включены вновь введенные диоды, а указанные резисторы выполнены нелинейными. .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Гитгарц Д. А. и Мнухин Л. А. Симметрирование трехфазной сети при питании однофазных электротермических установок. М., Информэлектро, 1969,

с. 98-1СИ.

2.Грлубев П. В. и др. Проектирование статических преобразователей, М., Энергия, 1974, с. 246.

. L«./oAj

-fiS

4

27 Z8 23