Устройство для регулирования и стабилизации переменного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/44 

Изобретение относится к электропитанию различных устройств, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для накала мощных устройств, например подогревателей и электропечей, где требуется стабилизация напряжения при значительных колебаниях сети.

Известно устройство для стабилизации переменного напряжения, содержащее два коммутирующих элемента, соединяющих входной зажим с двумя выходными зажимами, датчик напряжения с фазосдвигающей цепью, соединенной с управляющими входами первого коммутирующего элемента и через блок фиксированной задержки - с управляющим входом второго коммутирующего элемента. Первый коммутирующий элемент стабилизирует напряжение по среднему значению, а второй - по эффективному, причем величины обоих напряжений устанавливают равными Г11Недостатками данного стабилизатора, являются отсутствие обратной связи по выходным напряжениям, что снижает точность стабилизации, и невозможность независимой регулировки выходных напряжений. Кроме того, ограничен предел совместного регулирования напряжения, так как при изменении угла включения в широких пределах величины среднего и эффективного значений напряжений не остаются одинаковыми.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее переключающий элемент, включенный между входной и выходной клеммами, элемент сравнения, входами соединенный с опорным узлом к через фильтр и выпрямитель - с выходной клеммой Г2.

Недостатком известного стабили15затора является сложность схемы, так как для питания накалов нескольких каскадов мощного устройства приходится использовать такое же число стабилизаторов, что значительно

20 увеличивает объем оборудования и потребляемую мощность. В стабилизаторе ограничен предел регулирования выходного напряжения, так как пилообразное напряжение формируется

25 из выпрямленного напряжения сети. Кроме того, стабилизатор, выполненный на принципе линейного смещения угла включения путем сравнения пилообразного напряжения с амплиту30дой сигнала рассогласования выходного напряжения (обратной связи) и опорного напряжения,может самовозбуждаться. Цель изобретения - упрощение схе мы и расширение функциональных возможностей стабилизатора. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два элемента И, триггер и программный блок, причем выходы элементов И объ единены и подключены к управляющему входу переключающего элемента, первые входы элементов И соединены с выходами триггера, а вторые входы с соответствующими выходами програм много блока, другие выходы которого подключены соответственно к опорному узлу, выполненному в виде преобразователя код - напряжение, и стро бирующим входам фиЛьтра и триггера, информационный вход которого соединен с выходом элемента сравнения. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для регули рования и стабилизации переменного напряжения; на фиг. 2 - диаграмма его работы для Одного канала. Устройство состоит из фильтра 1 с выпрямителем, переключающего элемента 2, схем И 3 и 4 с триггером 5 выполняющих функции элемента ИЛИ с .памятью, программного блока б, соетоящего из синхронизируемого сетью счетчика и коммутатора, преобразова теля код - напряжение 7, элемента сравнения 8. Устройство работает следующим об разом. Фильтр 1 с выпрямителем подключе к переключающему элементу 2 симистор), который через .схемы И 3 или 4, управляемые триггером 5, включаетс-я при максимальном или минимальн угле включения импульсами с соответ ствующего выхода программного блока б, счетчик которого заполняется импульсами с частотой. Причем частота выбирается из условия необходимой дескретности углов (импульсов) вкл чения, а разрядность счетчика - с учётом перекрытия всех используемых углов включения, В каждый полупериод напряжения сети часть коммутатора, соединенная со счетчиком, в зависимости от режима выбирает из последовательности импульсов счетчика свою пару импульсов, которые соответ ствуют расчетным углам включения. Для каждого канала стабилизации коммутатор имеет свою пару выходов, один - для максимальных углов включения, другой - для минимальных. Другая часть коммутатора управляет преобразователем код - напряжение 7 разрядность которого выбирается из необходимой точности опорного напряжения. Число направлений этой части коммутатора равно числу режимов рабо ты .устройства, а необходимое опорное напряжение получают коммутацией входов соответствующего направления, С выхода .преобразователя код - напряжение 7 опорное напряжение поступает на вход схемы сравнения 8, на другой вход которой поступает выходное напряжение с фильтра 1. . Информация о знаке разности опорного и выходного напряжений с выхода порогового элемента сравнения 8 поступает на информационный вход триггера 5, который стробируется одним из импульсов последовательности в той части полупериода напряжения сети, где нет включения переключающего элемента. В случае использования одного канала стабилизации напряжения фильтра и..р(фиг,2) И вхОд преобразователя код - напряжение 7 можно не стробировать, при этом уровень напряжения на выходе порогового элемента сравнения 8 зависит от того, больше или меньше опорного напряжения. До фильтра 1 снимается переменное выходное напряжение, а после фильтра 1 - постоянное. При увеличении числа каналов стабилизации элемента 1-5 схемы повторяются в каждом канале, а 6-8 - общие для всех каналов, причем фильтр 1 и вход преобразователя код - напряжение 7 необходимо стробировать поканально совместно с триггером 5 импульсами последовательности, сдвинутыми друг относительно друга. Для этого выходы фильтров 1 через резисторы либо шунтируются соответствующим транзисторным ключом, либо через разделительные диоды поочередно подключены к общему входу элемента сравнения 8, эпюры входных и выходных напряжений которого в этом случае представляют собой импульсные сигналы, сдвинутые во времени согласно стробирующим импульсам. Таким образом, опрос фильтров стробирующими импульсами с программного блока и обновление информации на триггерах происходит в каждый полупериод напряжения сети, а стабилизация выходных напряжений при изменении напряжения сети и нагрузки осуществляется изменением соотноше.ния числа полупериодов с максимальным углом включения и минимальным. Точность стабилизации определяется чувствительностью элемента сравнения, а быстродействие зависит от постоянной времени соответствующего фильтра. Программное изменение дискретнофиксированных углов включения и опорного напряжения исключает самовозбуждение устройства и необходимость в регулировочных элементах, обеспечивает дистанционное управление, повышая тем самым надежность и улучшая условия эксплуатацн«. Устройство

обеспечивает наращивание каналов стабилизации переменного и постоянного напряжений и при этом экономит оборудование и потребляемую мощност путем временного уплотнения работы некоторых элементов (6-8) схемы, причем для организации каждого последующего канала достаточно одного симистора, фильтра с выпрямителем, триггера и двух схем И, что значительно упрощйет схему. Регулировка напряжения путем дискретного смещения углов включения переключающего элемента от О до 180 электрических градусов расширяет пределы регулирования.

Формула изобретения

Устройство для регулирования и стабилизации.переменного напряжения содержащее переключающий элемент, вкл оченный между входной и выходной клеммами, элемент сравнения, входами соединенный с .опорным узлом и через фильтр и выпрямитель - с выходной клеммой, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и. упрощения схемы, в него введены два элемента И, триггер и программный блок,

причем выходы элементов И объединены и подключены к управляющему входу переключающего элемента, первые входы элементов и соединены с выходами триггера, а вторые входы - с соответствующими выходами программного блока, другие выходы которого подключены соответственно к опорному узлу, выполненному в виде преобразователя код - напряжение, и к стробирукадим

входам фильтра и триггера, информационный вход которого соединен с выходом элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №601679, кл, G 05 F 1/44, 1974.

. 2. миниатюризация вторичных источников электропитания электронной Аппаратуры. Общество Знание, 1973,

февраль, с. 49, рис. 2.

t ttt Сежип

Фиг.1