Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/44 

содержащем регулирующий орган, включенный в одну из силовых Шин, блок управления с синхронизатором, подключенным входом к входным выводам, причем управляющий ,вход блока управления подсоединен к выходу блока сравнения, один вход которого подключен к источнику задающего ,напряжен1ия, ,а другой вход к выходу измерительного органа, измерительный орга,н ;выполнен в виде четырех одинаковых каналов, каждый из которых через дополнительно введенный последовательный ключ соединен с соответствующей вторИчной обмоткой дополнительно введенного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выходным выводам, каждый канал содержит отнтепратор с памятью, параллельный ключ, согласующий элемент и формирователь импульсов, причем вход интегратора подключен к входу канала, выход к согласующему элементу, вход которого защунтирован параллельным ключом, управляющий ,вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, вход которого соединен с управляющим входом соответствуюидего последовательного ключа, выход согласующего элемента каждого канала подключен к входам соответствующих дополнительно введенных ключевых элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сравнения, при этом входы формирователей импульсов 1И управляющие входы ключевых элементов подключены к соответствующим выходам дополнительно введенного четырехтактного пересчетного узла, вход которого подключен к выходу синхронизатора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого стабилизатора переменного напряжения; на фиг. 2, 3 показаны временные диаграммы, иллюстрирующие ее принцип действия.

Стабилизатор переменного напряжения содержит регулирующий орган /, выполненный 1на встречно-параллельно включенных тиристорах 2, 3 с лагрузкой 4 на выходе. К выходу регулирующего органа / подсоединена первичная обмотка 5 трансформатора 6, вторичные обмотки которого 7- 10 через последовательные ключи //-14 подключены ко входам четырех одинаковых каналов .15-il8 измерительного органа 19, каждый канал состоит из интегратора с памятью 20, выход которого защунтирован параллельным ключом 21 и соединен со входом согласующего элемента 22. Управляющий вход ключа 21 подключен к выходу формирователя импульсав 2S. Выходы всех каналов, образованные согласующими элементами 22, через селектор 24, состоящий из ключевых элементов 25-28 ,и сумматора 29, соединены с одним ;из входов схемы сравнения 30. Другой вход схемы сравнения 30 подключен к источнику задающего напряжения 31, а ее выход соединен с управляющим входом блока управления 32. Вход четырехтактного пересчетного узла 33 подключен к выходу синхронизатора

34, входом подсоединенного КО входу регулирующего органа /. Входы формирователей импульсов 23 каналов 15, 16, 17, 18, управляющие входы последовательных ключей //, 12, 13, 14, а также управляющие входы ключевых элементов 25, 26, 27, 28 селектора 24 подключены к выходам пересчетного узла 33.

Стабилизатор работает следующим образом.

Напряжение питающей сети 35 (показано тонкой линией) поступает на вход регулирующего органа / и на вход синхронизатора 34. На выходе регулирующего органа 1 оно преобразуется в напряжение 36, а при каждом переходе через нуль на выходе синхронизатора 34 выделяется последовательность кратковременных импульсов напряжения 37. Импульсы 37 поступают на тактовый вход четырехтактного пересчетного узла 33, на выходах которого генерируются прямоугольные импульсы напряжения 38-41, сдвинутые относительно друг другз на 180 эл. град, (полупериод напряжения 55). Эти импульсы поочередно замыкают последовательные ключи //-14, подключая при этом входы интеграторов с памятью 20 каналов 15, , 17, 18 измерительного органа 19 к вторичным обмоткам 7, 8, 9, 10 трансформатора 6. В результате этого

,на входы всех интеграторов с памятью 20 на интервалах замкнутого состояния ключей 11-14 поступают напряжения, пропорциональные выходному напряжению 36 регулирующего органа /. Происходит интг0 грирование этих напрях ений, причем каналы 15, 16 поочередно интегрируют напряжение 36 в его положительные полуперяоды, а каналы 17, 18 - в отрицательные. Выходные напряжения 42-45 интеграторов с

памятью 20 во время замкнутого состояния ключей П-.14 изменяются по интегральному закон % а после размыкания этих ключей запоминаются на уровнях, достигнутых в процессе ин.тегрировайия (горизонтальные участки кривых 43, 43, 44, 45. Величина этих уровней определяется по формулам

(я + 1)11

J Uz5(t)dt,

(1).

11

(,7 + 3):t

(t)dt, (2)

(«+2)it (n+2)r.

/ci ,,(i)dt, (3)

(«+3):i (n)Klu,,(t)dt,

(4)

(I1+3}T.

е /,.,, /16, t/17, и

13 - за-помненные уровни напряжений ,на выходах ка.налоз /5-I/.S;

t/36 (О - функция контролируемого на выходе регулирующего органа / напряжения; К - общий коэффициент передачи каждого канала, равный произведению коэффиЦ|Иента трансформации И коэффициента передачи иитегратора;

1, 2, 3, 4.. периоды контроляруего напряжения

Из выражений (1);-(4) можно видеть, что уров-ЕИ выходных напряжений интеграторов С памятью 20, достигнутые в результате интегрирования, пропорциональны среднему значению контролируемого сигнала .независимо от его формы.

Одновременно с подачей на ключи //- М напряжения 3.8-41 поступают на входы формирователей .импульсов 23 и преобразуются на их выходах в мгновенные .импульсы напряжений 46-49 (например, путем дифференцирования напряжений 38-4 по их переднему фронту). Выходные напряжения 46, 47, 48, 49 (фиг. 3) формирователей 23 прикладываются к цепям управления параллельных ключей .21, замыкая нх на время своей длительности, и эни ключи закорачивают выходы интеграторов с памятью 20. При этом напряжения 42-46 обнуляются и происходит подготовка .интеграторов с памятью 20 к очередному интегрированию. . Напряжения 42-45 через согласующие элементы 22, образующие выход каналов 15-18 .измерительного органа, .подаются на вхо.д селектора 2(4. Его ключевые элементы 25-28 замыкаются в определенном порядке при подаче на их управляющ.ие входы выходных ,нап.ряжен1ий четырехтакт1ного пересчетного узла 33. Так, .например, ключ 25 Замыкается напряжением 40, ключ 26 - напряжением 38, ключ 27 - напряжением 4,1, а ключ 28 - напряжением 39. В результате этого из .напряжений 42-45 .выбираются участк1И, соответствующие интервалу интегрирования каждой последующей одноименной (т. е. положительной либо отр.ицательной) полуволны напряжения 36. Сформированный сипнал обратной связи 50 с выхода сумматора 29 поступает на один из входов схемы сравнения 30, на другой вход которой подается .выходное напряжение 51 источника задающего напря}кения . Полученный в процессе сра.в.нения напряжений 50, 51, сигнал ощибки 52 прикладывается к управляющему входу блока управления 32, где также сравнивается с «апряжением 53, например пилообразным. Полученные на выходе нуль-органа блока управле1ния прямоугольные напряжения 54 дифференцируются выходными каскадами блока управления по переднему фронту, преобразуясь при этом в напряжение 55, которое С вы.хода блока управления 32 подается ,на управляющие электроды тиристоров 2, 3 регулирующего органа /. Положение импульсов 55 относительно момента перехода через нуль питающего напряжения S5 определяет углы управления «i и а2 тиристорами регулирующего органа /.

В зависимости от характера нагрузки 4 может быть два вар.ианта .выполнения последовательных ключей /1/-14. Так при работе стабилизатора на акт.ивно-.индуктивную нагрузку о.ни должны быть управляемыми. Это .исключа-ет получение .неточной информации о выходном напряжении стабил.изатора, которое обусловлено затягиванием процесса выключения тиристоров индуктивностью нагрузки. При активной же нагрузке этот процесс отсутствует 1И управляемые ключи могут быть заменены .неуправляемыми. В этом случае связей между выходами пересчет1ного узла 33 .и управляемым.и входами ключей 11-(14 нет.

В данном стабилизаторе переменного напрял :ения осуществляется раздельное управление встречно-параллельно включенными тиристорам1И. Это достигается благодаря тому, что момент отпирания тир.истора на каждом последующем интервале его работы определяется только величиной среднего значения напряжения (при постоянстве задающего напряжения), полученного в результате его работы на предыдущем интервале. При этом значительно повыщается быстродейств.ие регулирования (оно характеризуется запаздыванием, не превышающим периода питающего напряжения). Точность стабилизации .выходного напряжения не зависит от глубины регулирования, так как сигнал обратной связи пропорционален среднему значению выходного напряжения незнвисимо от его формы. Данное устройство также улучшает условия симметрироваиия полуво.тн выходного .напряжения. Симметрирование может производиться только путем изменения коэффициента передачи интеграторов с памятью.

Формула изобретения

Стабидизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орга.н, включенный в одну .из силовых шин, блок управления с синхронизатором, подключенным входо.м к входным выводам, управляющий вход блока управления подсоединен к выходу блока сравнения, один вход которого подключен к источнику задающего напрялсения, а другой вход к выходу .измерительного органа, отличающийся тем.

что, с целью повышения быстродействия, ТОЧ.НОСТ.И стаб.ил1изащ5и и улучшения условий симметрирования выходного напряжеЕля, измерительный орган выполнен в виде четырех одинаковых а,налов, каждый из которых через дополн|Ительно введенный последовательный ключ соединен с соответствующей вторичной обмоткой дополнительно введенного трансформатора, первичдая обмотка которого подключена к выходным .выводам, каждый ка-нал :содерж1ит иитегратор с памятью, параллельный ключ, согласующий элемент и фо,рм1ирователь импульсов, причем вход .интегратора подключен к .входу канала, выход - к согла1сующему элементу, вход которого зашунтирован параллельным ключом, управляюш|ий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, вход которого соединен с управляющим входом соответствующего последовательного ключа, выход согласуюшего элемента каждого канала подключен к входам соответствующих дополнительно введенных ключевых элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сравнения, при этом входы формирователей импульсов и управляющие входы ключевых элементов подключены к соответствующим выходам дополнительно введенного четырехтактного пересчетного

узла, вход которого подключен к выходу синхронизатора.

Источники информации, принятые во вниомакие пр.и экспертизе:

1. Окунь С. С., Сергеенков Б. Н., Киселев В. М. Трансформаторные iH трансформаторйо-тиристорные .регуляторы-стабилизаторы напряжения. М., «Энергия, 1969, с. 145- 153, рис. 4-7.

2. Авторское свидетельство СССР № 243046, -кл. G 05 F 1/44, 1969.

к

3S 35

I/

I

И

х},

42/П

.iW

Li1|

Г

1 /

-

/