Устройство для компенсации провалов переменного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/30 

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для питания стабилизаторов постоянного напряжения от источника переменного напряжения, ко торое в процессе работы может иметь значительные отклонения по амплитуде в течение копотких интеовалов времени.

Известно устройство, позволяющее компенсировать провалы напряжения, в котором сигнал управления проходит последовательную: цепь из усилителя, формирователя импульсов, датчиков напряжения на основном и вольт-добавочном тиристорных ключевр 1х элементах регу лятора, датчика фазы тока нагрузки ij.

Известно также устройство для компенсации провалов переменного напряжения, содержащее основной тиристорный ключевой элемент, силовая цепь которо-. го включена между выводами для подключения питающего источника и нагрузки, подключенные параллельно и соединенные последовательно вачьт-iio6aBO4Hbift тирис- торный ключевой эле.мепт и обмотка

2

вольг-добавочного трансформатора, цлт чкки напряжения, кбжць й iia которых входом подключен параллельно силово: цепи ссстБегствующего из ук;зз нпых тирясторных ключевых эле:-г.:чпов, усилители н схему соБпаден1,ч 2 j.

Недосгагком известного устройства является сложность схемы.

Целью изобрегения являются упроие- v.ne, уменьшение габаритов и веса,

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для компеЕ1сации про валов переменного напряжения вход хаж- ,дого из чазанных датчиков напряжения подключен к соотБетств;г1О1цек:у E-ixco.y схемы совпадения, выход которой через соответствующий isa ф-отогцниемниксв двух введенных оптронов подключен к управ-ляющему входу соотЕ-етстзую:ле -о из указанных; тиристорпых ключевых эломон тов. причем фотодагчик -; oiirpOisoB через введенные и последоЕптел.мю соеп| нг;н г,и релейный элемент i; в1-1П 1ч: ;;1то.,; coeaii ненные с выводами для подкль чон ; nii- тающего источника, в случае испопьзования в трехфйзной системе питания, один из выводов для подключения нагрузки служит для подключения к одной из фаз питающего источника, кроме того, каждый из датчиков напряжения выполнен на двух транзисторах одного типа проводимости, соединенных коллекторами между собой и вкиюченных один - по схеме с общей базой, второй - по схеме с общим эмиттером. На фиг. 1 приведена блок-схема пред ложенного устройства; на фиг. 2 принципиальная схема, показывающая взаимосвязь и возможное практическое выполне ние отдельных его узлов. Предложенное устройство (фиг. 1) со держит вольт-добавочный трасформатор 1 и нагрузку 2, подключенные к питающему источнику 3 через основной 4 и вольт-добавочный 5 тйристорные.ключевые элементы. Параллельно 1шючевым элементам подключены .датчики 6 и 7 напряжения через схему 8 совпадения и фотоприемни ки 9-10 оптронов, подключенные к входам , у сготител ей 11 и 12. Фотодатчикй оптронов подключены: один к основному, другой - к инверсному выходу релей него элемента 13, подгшюченного к пита ющему источнику 3 через выпрямитель 14, Питание ключевых элементов осу ществляется от вспомогательного источника 15. Датчики 6-7 напряжения схема 8 совпадения, усилители 11-12 могут быт выпсшнен л (см. фиг. 2) на транзисторах 16 и резисторах 17. В устройстве (фиг, 2) в качестве ключевых элементов использованы симисторы; питающий источник 3 и -нагрузка 2 -- трехфазные; схема управления симисторами другой фазь 4 , 5 выполняется аналогично схеме управления симисторами 4-5, Принцип работы предложенного устрой ства для компенсации провалов напряжения состоит в следующем. В исходном состоянии, когда напряже ние источника 3 достаточно близко к но минальному значению, выходное напряжение выпрямителя 14 удерживает релейный элемент 13 во включенном состоянии, при котором через фотодатчик 9 оптрона протекает, ток, а фотодатчик 10 оптрона обесточен. Вследствие этого ток может протекат толькр через фотоприемник 9 оптрона,. ко торый сигналом фотодатчика удорживается в состоянии готовности к включению. В данном режиме работы ключевой элемент 5 находится в отключенном состоянии, а нагрузка 2 подключена к источнику 3 через включенный тиристор- ный ключевой элемент 4. Перевод его во включенное состояние осуществляется в каждом полупериоде питающего напряжения, при прохождении тока нагрузки 2 через нулевое значение. В эти моменты времени напряжение необходимой полярности имеется в наличии на обоих элементах 4 и w5; соответственно с обоих датчиков 6-7 напряжения выходные сигналы поступают на схему 8 совпадения, выходная цепь которой начинает пропускать ток от источника 15 к фотопри- емникам 9-10 оптронов. Поскольку в состоянии Готовности к включению находился только фотоприем- ник 9 оптрона, последний включится и ток от источника 15 поступает только на вход усилителя 11, в результате чего на его выходе вырабатывается импульс включения тиристорногх5 ключевого элемента 4, и он вновь перейдет во включенное состояние. Включение тиристор- ного ключевого элемента 4 автоматически .вызывает исчезновение сигнала на входе датчика 6 и соответственно на одном входе схемы 8 совпадения. Вследствие этого пропадает сигнал на входе (и выходе) усилителя 11, и фо- топриемник 9 оптрона вновь возвращается в состояние.готовности к включению. Если напряжение источника 3 умень- щится ниже допустимого предела, умень- щится напряжение на выходе выпрямителя 14, и релейный элемент 13 перейдет в отключенное состояние, при котором фотодатчик 9 оптрона обесточен, а через фотодатчик 10 оптрона протекает ток. С этого момента времени фотоприемник 9 оптрона (находившийся в обесточенном состоянии) отключается, и в состояние готовности к включению переходит фотоприемник 10 оптрона. После этого, в конце полупериода напряжения, когда уменьшится до нуля ток через элемент 4 и последний перейдет в от1шюченное состояние, вновь появится напряжение на обоих элементах 4-5 соответственно и на входах датчиков и на входах 8 совпадения. Выходная цепь последней начиет пропускать ток от истошика 15 J к оптронам IJ-iO, включится фотоприем- пик 10 оптрона, появится сигнал на вхо де (и вьсхопе) усилителя 12, элемент 5 перейдет во включенное состояние, вслец ствие чего нагрузка 2 будет подключена к источнику 3 через повышающий автотрансформатор 1. В каждом последующем полупериоде при прохождении тока через элемент 5 через нулевое значение, элемент 5 будет вновь вклю- чаться в описанной выше последовательности. Это состояние будет продолжаться до тех пор, пока напряжение источника 3 вновь не станет достаточно близким к номинальному значению. При этом вновь включится релейный элемент 13, потечет ток через фотодатчик 9 оптрона и схема вернется в исходное состояние. Процесс переключения тока с фото- датчика 9 оптрона на фотодатчик 10 оптрона (и наоборот) может произойти и во время протекания тока от источника 15 через ранее открытый фотоприем- ник 9 оптрона (или 1О), Поскольку при включении фотоприёмника одного оптро- на второй автоматически шунтируется первым, переключения тока с фотоприем- ника одного оптрона в данный момент времени не произойдет, и это исключает одновременное включение элементов 4 и 5, т. е, короткое замыкание трансформа тора 1. Из изложенного принципа работы устройства следует, что переключение наг- рузки 2 с повышенного напряжения на номинальное и наоборот .происходит толь ко при прохождении ее тока через нулевое значение, что резко снижает уровень коммутационных помех в системе питания. В предложенном устройстве может быть введено дополнительное, внешнее управление релейным элементом 13, при котором обеспечивается одновременное обесточенное состояние обоих фотодатчи- ков 9-10 оптронов. Это дает возможнос использовать предложещюе устройство и как бесконтактный выключатель, так как в этом режиме будут обесточены об тиристорных ключевых элемента 4 и 5. В устройстве,- приведенном на фиг. 2 раскрыт один из возможных вариантов практической схемы предложенного устро ства. В частности, в нем в качестве тирис- торных ключевых элементов 4-5 приме нены симисторы. Как следует из фиг. 2, 296 в предложенном устройстве для питания трехфазной нагрузки от трехфазного ис точника достаточно двухфазного регулятора напряжения (симисторы 4-4 и 5-5 управляются одновременно от общего выпрямителя и релейного элемента, причем схема управления симисторов 4 , 5 идентична приведенной для сими- сторов 4-5). В1спючение транзисторов 16 в датчиках 6-7 напряжения обеспечивает пере- ход их в открытое состояние при любой полярности напряжений на элементах 4- 5, что существенно упрощает устройство в целом. Формула изобретения 1.Устройство для компенсации про валов переменного напряжения , содержащее основной тиристорный ключевой элемент, силовая цепь которого включена между выводами для подключения питающего источника и нагрузки, подключенные параллельно н соединенные последовательно вольт-добавочкый тнристорны ключевой элемент н обмотка вольт.оба- вочного трансформатора, датчики напряжения, каждый из которых входом подключен параллельно силовой цепи соот-ветствутащего п.з указанных тиристорных ключевых элементов, усилители н схему совпадения, отличающееся тем, что. с целью упрощения, уменьше ния габаритов и веса, выход каждого из указанных датчиков напряжения подключен к соответствующему входу схемы совпадения, выход которой через соответствующий из фотоприемников двух введенных оптроноБ подключен к управляющему входу соответствующего из указанных ти«ристорных ключевыт-с элементов, причем фотодатчики оптронов через введенные и последовательно соединеннрле релей ный элемент и выпрямитель соединены. с выводами для подключения питающего источника. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в случае использования в трехфазной системе питания, один из выводов для подключе ния нагрузки слркнт для подключения к одной из фаз питающего источника. 3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждым из датчиков напряжения выполнен на двух трпн- зисторах одного типа проводимости, сое

пиленных коллекторам между собой и включенпих онин - по схеме с общей 6a3oifi, второй - по схоме с общим эмиттером.

I-fcTOHHiiKti информации, принятыево внимание нри экспертизе

1. Домеников В. И., Казанский Л. М., Стабилизированные источники электропи-

т )1И1я (.удовой )гз/11 оал(ктронпу1 гиптар,- Typi.i, л, Суясстроенио, 1O7I, с. 229.

2. Окунь С. С. и др., Трансформаторные и трансформаторно-тирисгорные регуляторы - стабилизаторы напряжется. ,, Энергия, 1969, с. 16О, рис. 4-13.