Устройство для управления регулятором переменного напряжения дискретного действия Советский патент 1981 года по МПК G05F1/14 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах переменного напряжения.

Известны трансформатооно-тиоисторные регуляторы синусоидального напряжения, в которых управление тиристорами производится системой управления, непрерывно следящей за уровнем постоянного напряжения, полученного путем выпрямления и фильтрации одного из фазных напряжений сети 1.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления регулятором переменного напряжения дискретного действия, содержащее п-выходной пороговый злемёнт, каждый выход которого соединен с соответ ствуюцим входом h-входового формирователя импульсов, при этом вывод синхронизации Формирователя импульсов соединен с выходом нуль-органа, а его выходы образуют выходные выводы устройства 2 .

Недостаток известных устройств заключается в том, что при непрерывном слежении за уровнем выпрямленного напряжения из-за наличия емкостей регулятор отрабатывает изменение входного напряжения с некоторым запаздыванием. Это запаздывание составляет до (3-5)Тс., где Tj. - период напряжения сети. Кроме того, при непрерывном слежении за уровнем выпрямленного сетевого напряжения пороговые устройства типа триггера ЦЫитта, используемые в качестве схем сравнения, срабатывают от разных уровней измеряемых напряжений при изменении напряжения сети в направ10лении от минимального значения к максимальному и наоборот.

Цель изобретения - увеличение быстродействия стабилизатора и точности.

15

Указанная цель достигается тем, что а устройство для управления регулятором напряжения дискретного действия дополнительно введен блок измерения амплитуды напряжения в оп20ределенном промежутке времени, содержащий индикатор полярности напряжения, выход которого соединен со входом трехкаскадного блока задержки , выход первого каскада которого

25 соединен с выводом установки в нуль -формирователя импульсов, а выход третьего каскада соединен со входом управления ключевого злемента, шунти руюшего входные выводы порогового 30 элемента.

На фиг. 1 приведен пример выполнения схемы предлагаемого устройства для управления трехфазным стабилизатором переменного напряжения, выполненного в виде трансформатора с отпайками/ на Фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов в фазе А; на Фиг. 3 и 4 - диаграммы напряжений и токов соответственно в фазах 8 и С и схемы формирователей импульсов этих фаз.

Силовая часть стабилизатора переменного напряжения содержит автотранформатор 1 с обмотками 2-4, выполненными с отводами 5-16 от одинаковых секций, отводы 5-7 обмотки 2 соединены с фазой А через ключи 17-19, анёшогично отводы 9-11 обмотки 3 соединены с Фазой 6 через ключи 20-22 и отводы 13-15 обмотки 4 соединены с фазой С через ключи 23-25, с выводов 8, 12 и 16 соответственно обмоток 2, 3 и 4 снимается выходное напряжение , устройство управления содержит источник 26 питания, генератор 27 Импульсов, устройство 28 задержки, транзисторы 29-54, резисторы 55-84, триггеры 85-90, 91-93 совпадения,ждущие мультивибраторы 94-99,: источник 100 ОПОРНОГО напряжения, импульсные трансформаторы 101-103, диоды 104-106, нуль-органы 107-109 тока, преобразователь 110, состоящий из генератора 111 импульсов с трансформаторным выходом и изолированной выходной обмоткой диода 112, конденсатора 113,резистора 114,и устрой- ства 115-116, выполняющие функции, аналогичные схеме, выполненной на пр.образователе 110, транзисторах 2942 и 51-54, резисторах 55-70 и 8284, триггерах 88-90, схемах 91-93 совпадения, ждущих мультивибраторах 97-99 и диоде 104. По цепям 117-119 подаются управляющие импульсы на ключи 17-19. По цепям 120-122 подаются управляющие импульсы на ключи 20-22. По цепям 123-125 подаются управляющие импульсы на ключи 23-25. По цепи 126 лодаются сигналя от нульоргана 108 тока на УСТРОЙСТВО 115. По цепи 127. подаются сигналы от нульоргана 109 тока на устройство 116.

По цепям 128-130 подаются сигналы о состоянии триггеров 85-87 на устройства 115 и 116. По цепи 131 на устройства 115 и 116 через устройство 28 задержки подаются импульсы от генератора 27 импульсов.

Устройство 115 -(фиг; 3) содержит диод 132, резисторы 133 и 134, транзистор 135, ждущие мультивибраторы 136-138, схемы 139-141 совпадения триггеры 142-144 и устройство 145, выполняющее функции, аналогичные функциям преобразователя 110 и схемы на транзисторах 29-41 и 51-54, и обеспечивающее по цепям 120-122 управление ключами 20-22.

Устройство 116 (фиг. 4) содержит диод 146, резисторы 147 и 148, транзистор 149, ждущие мультивибраторы 150-152, схемы 153-155 совпадения, триггеры 156-158 и устройство 1 выполняющее функции, аналогичные фунциям преобразователя 110 и схемы на транзисторах 29-41 и 51-54, и обеспечивающее по цепям 123-125 управление ключами 23-25.

Блок 160 измерения амплитуды напр жения в определенном промежутке времни , обеспечивающий измерение напряжения при прохождении фазы Л в пределах от 30 до 100°, содержит индикатор полярности напряжения на диоде 104, ключевой элемент, выполненный на транзисторах 42-44 и резисторах 69-72, трехкаскадный блок задержки, выполненный на ждущих мультивибраторах 94-96, и развязывающий диод 105. Схема трехвыходного порогового элемента выполнена на транзисторах 45-50, резисторах 73-81 и источнике 100 опорного напряжения. Трехвходной формирователь импульсов фазы А выполнен на транзисторах 2942 и 51-54, резисторах 55-68 и 8284, схемах 91-93 совпадения, ждущих мультивибраторах 97-99 и триггерах 85-90.

На фиг. 2-4 индексами U , Ug И Цс-обоэначены напряжения в фазах А , в и С. Индексами ид, j обозначены Токи в фазах А , 8 и С. Индексом Un обозначены выходные сигналы элементов схемы, где п - порядковый номер элемента.

Схема (фиг. 1| работает следующим образом.

После подачи напряжения сети на схему стабилизатора включается источник 26 питания, начинают работать генератор 27 и ульсов, схемы измерения напряжения и управления. Импульсы от генератора 27 импульсов могут поступать на усилительные транзисторы 36, 41 и 54 только через время (1-3}Тс, которое обеспечивается устройством 28 задержки. В течение этого промежутка времени импульсы с транзисторов 36, 41 и 54 и Устройств 115 и 116 на ключи 17-25 не поступают, и ключи 17-25 закрыты.

Такая задержка ,подачи управляющих импульсов с генератора 27 импульсов на ключи 17-25 необходима только в

5 начальный момент времени включения стабилизатора во избежание неправильности замыкания ключей 17-25. В этот промежуток времени устанавливается режим работы скем измерения напряжения и управления, производится измерение напряжения сети и в дальнейшем включение ключей 17-25 производится без указанной згшержки.

Измерение напряжения сети производится следующим образом.

К входному зажиму фазы А подключе делитель напряжения на резисторах 7 и 74. За счет подачи прямого смещения через резистор 72 транзистор 44 открыт и шунтирует через диод 105 резистор 74, в результате чего транзисторы 45, 47 и 49 закрыты, транзиторы 46,48 и 50 открыты. В момент времени tg (фиг. 2) в положительный полупериод фазы А через диод 104 и резистор 69 открывается транзистор 4 и запускаются ждущие мультивибраторы 94 и 97, от которых запускаются последовательно ждущие мультивибраторы 95 и 96, 98 и 99. Импульс от ждущего мультивибратора 96 должен начинаться до момента прохождения фазы измеряемого напряжения через значение 90° и заканчиваться после прохождения фазы через это значение

В момент времени t заканчивается импульс от ждущего мультивибратора 94, запускается ждущий мультивибратор 95, а триггеры 85-87 устанавливаются в состояние О. В момент времени t от ждущего мультивибратора 95 запускается ждущий муль тивибратор 96.В промежуток времени от t. ждущий мультибратор 96 вырабатывает импульс, от которого через резистор 71 открывается транзистор 43/ транзистор 44 закрывается и не влияет на результат измерения напряжения сети. Ждущий мультивибратор 96 вырабатывает импульс в то время, когда напряжение сети в фазе А проходит в момент времени t через максимальное значение.В этот момент времени напряжение на резисторе 74, пропорциональное напряжению сети, также максимальное. Напряжение на резисторе 74 сравнивается с различными уровнями опорных напряжений .

в зависимости от значения напряжения сети триггеры 85-87 устанавливаются в определенные состояния. При пониженном напряжении сети триггер 85 находится в состоянии 1, триггеры 86 и 87 - в состоянии О, при нормальном напряжении сети триггеры 85 и 86 находятся в состоянии 1, а триггер 87 - в состоянии О, при максимальном напряжении сети все триггеры 85-86 находятся в состоянии 1.

После окончания импульса от ждущего мультивибратора 96 в момент времени t закрывается транзистор 43 открывается транзистор 44, резистор 74 шунтируется открытым транзистором 44, транзисторы 45, 47 и 49 закрываются до следующего положительного полупериода фазы А , когда буде,т производится очередное измерение напряжения сети.

На схему управления ключами 1719 подаются сигналы не от триггеров 85-87, которые фиксируют значение измеренного значения напряжения сети, а от триггеров 88-90, которые устанавливаются в состояния, аналогичные состояниям триггеров 85-87.

Изменение состояний триггеров 88с 90 производится следующим образом.

В момент времени tj- заканчивается импульс от ждущего мультивибратора 97, все триггеры 88-90 переводятся в состояние О. В момент вре10 5 запускается ждущий мультивибратор 98, а в момент времени tg запускается ждущий мультивибратор 99.. В промежуток времени от t до t импульс от ждущего мультивибратора 99 . подается на схемы 91-93 совпадения, на выходе схем 91-93 совпадения появляются сигналы, соответствунлцие соетояниям триггеров 85-87, и триггеры 88-90 переводятся в состояния, аналогичныесоответственно состояниям триггеров 85-87.

В момент времени ty импульс от ждущего мультивибратора 99 заканчивается- и схемы 91-93 совпадения выключаются. При выключении схем 9125 93 совпадения состояния триггеров 8890 не должны изменятьЬя.

В зависимости от состояния триггеров 88-90, которые, как показано выше, определяются уровнем входного Q напряжения сети, схема управления открывает один из транзисторов 54, 41 и 36 и соответственно один из ключей 17, 18 и 19.

Транзистор 54 и ключ 17 могут быть с открыты только при одновременно закрытых транзисторах 52 и 53. Аналогично транзистор 41 и ключ 18 могут быть открыты только при одновременно закрытых транзисторах 39 и 40, а транзистор 36 и ключ 19 могут быть 0 открыты только при одновременно закрытых транзисторах 34 и 35.

Открывание транзисторов 29-31 и закрывание транзисторов 58, 40 и 35 производится только при отсутствии 5 тока в цепи фазы А . Ток в цепи фазыА отсутствует в момент включения стабилизатора до момента времени tfj. до которого производится задержка подачи управляющих импульсов на ключи 17-19, и в те моменты времени, когда ток меняет полярность.

Стабилизация напряжения в фазе В производится следующим образом.

В момент времени tg начинается , положительный полупериод в фазе 8 . Через диод 132 и резистор 133 открывается транзистор 135 и запуск -ется ждущий мультивибратор 136, от которого после окончания импульса в момент времени tg запускается ждущий 0 мультивибратор 137, а триггеры 142144 устанавливаются состояние О.

Б момент времени t от ждущего мультивибратора 137 запускается ждущий мультивибратор 138, от которого 5 срабатывают схемы 139-141 совпадения.

и по цепям 128-130 через схемы 139141 совпадения на триггеры 142-144 подаются сигналы от триггеров 85-87, в результате чего триггеры 142-144 устанавливаются в состояния, аналогичные состояниям триггеров 85-87, в которые триггеры 85-87 были установлены по результату измерения напряжения в фазе А в момент времени t. Таким образом, измеренное значение напряжения сети в фазе Л распространяется и на фазу & .

Работа элементов устройств управления фаз В и С ангшогична работе соответствукицих элементов фазы А .

Таким образом, после каждого измерения напряжения Ьети, которое производится одни раз. в период в одной фазе Л , в каждой фазе А , биС замыкаются на один период по одному из ключей 17-19, 20-22 и 23-25, подключенных к одинаковым отводам 5-7, 9-11 и 13-15 обмоток 2, 3 и 4 трансФорматора 1, что обеспечивает одинаковое изменение напряжения во всех фазах А , 6 и С ,

Изменение состояний триггеров 8890, 142-144 и 156-158 может производится и в отрицательные полупериоды напряжений фаз А , В.и С при соответствуквдем выборе элементов и режимов схелш стабилизатора.

В предлагаемой схеме порядок чередования фаз А , 8 и С. не влияет на работу стабилизатора напряжения, она может быть использована и в однофазном стабилизаторе напряжения. В этом случае используются элементы применяемые только для стабилизации напряжения в фазе А .

Предлагаемая схема стабилизатора напряжения отрабатывает изменение

напряжения сети каждый период, что обеспечивает наибольшее быстродействие стабилизатора и лучший коэффициент стабилизации выходного напряжения по сравнению с известными схемами стабилизаторов.

Формула изобретения Устройство для управления регулятором переменного напряжения дискретного действия, содержащее п-выходной пороговый элемент, каждый выход которого соединен с соответствующим входом п-входового формирователя

5 импульсов, при этом вывод синхронизации формирователя импульсов соединен с выходом нуль-органа, отличающееся тем,что, с целью повышения быстродействия и точности,

0 в него дополнительно введен блок измерения амплитуды напряжения в определенном промежутке временн, содержащий индикатор полярности напряжения , выход которого соеди ней со входом трехкаскадного блока задержки, выход первого каскада которого соединен с выводом установки в нуль формирователя импульсов, а выход третьего каскада соединен со входом

0 управления ключевого элемента, шунтирующего входные выводы поIporoBoro элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 419861, кл. G 05 F 1/14, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР 626429, кл. G 05 F 1/14, 1975.

if t

фиг. 2

ff3

2f

tifj tjtjo rf 21 % ty