Регулятор для источника переменного напряжения

 

РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий выпрямитель, вход переменного тока которого предназначен для подключения к силовому выходу источника переменного напряжения, а выход постоянного тока соединен с входом нелинейного измерительного моста, форми- , рователь пилообразного напряжения, пoдк Doчeнный входом к силовому выходу источника переменного напряжения , и компаратор, один из входов которого подключен к выходу указанного формирователя пилообразного напряжения , а выход компаратора соединен с входом усилителя мощности, выход которого Подключен к входу управления источника переменного напряжения , отличающийся тем, что, с целью повышения качества электроэнергии путем повьшения точности регулирования, .в него допелнительно введены интегратор на операционном усилителе и цепь отрица-тельной обратной связи, вшюлненная на трехплечавом резистивном делителе напряжения и двух диодах, вход интегратора подключен к выходу неS лякейного измерительного моста, ход интегратора подклочен к второму выходу компаратора и свободным выводам резистивного делителя напряжения , анод первого и катод второго диодов объединены и соединены с инвертнрукшрм входом операционного усилителя штегратора, катод пергсго диода соединен с одной обцей f точкой, а анод второго диода - с fs другой общей точкой резистивного делителя напряжения. 30 Ilik

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (4«) ф(ы) Н 02 P 9/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИ(ЦЕТЕЛЬСТВУ (21) 3509031/24-07 (22) 03.11.82 (46) 07.03.85. Бюл. Ф 9 (72) М.А.Вайсберг и Я;А.Яудземс (71) Производственное объединение

"Рижский электромашиностроительный завод" (53) 62 1.316.722(088.8) (56) 1.Бунаков В.Л. и др. Полупровод. никовьк регуляторы напряжения и частоты электрических машин. М., "Энергия", 1966, с. 97.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 408448, кл. Н 02 Р 9/30, 1955. (54)(57) РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИСТОЧНИКА ПЕ- .

РЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий выпрямитель, вход переменного тока которого предназначен для подключения к силовому выходу источника переменного напряжения, а выход постоянного тока соединен с входом нелинейного измерительного моста, форми-, рователь пилообразного напржкения, подключенный входом к силовому выходу источника переменного напряжения, и компаратор, один из входов которого подключен к выходу указанного формирователя пилообразного напряжения, а выход компаратора соединен с входом усилителя мощности, выход которого подклочен к входу управления источника переменного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества электроэнергии путем повывения точности регулирования, .в него донол вительно введены интегратор íà операцнонном усилителе и цель отрица" тельной обратной связи, выполненная на трехнлеч вом резистивном делителе напряжения и двух диодах, вход

«ж:=-егратора подключен к выходу нелинейного измерительного моста, вы- ход интегратора подключен к второму выходу комнаратора и свободным выводам резистивного делителя напряжения, анод первого и катод второго диодов объединены и соединены с инвертирующим входом операционного усилителя интегратора, катод первого диода соединен с одной общей точкой, а анод второго диода - с другой общей точкой резистивного делителя напряжения.

11441

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования источников переменного напряжения, например, синхронных генераторов транспортных S средств.

Известны регуляторы напряжения для источников переменного тока, например синхронных генераторов, содержащие подключенный к выходу источни- 1О ка напряжения формирователь пилообразного напряжения и устройство сравнения пилообразного напряжения с опорным. Регуляторы имеют высокое быстродействие, так как время отра- 1 ботки не превыпает один период пилообразного напряжения (1) .

Недостатком устройств такого типа является наличие статизма регули» рования, зависящего от наклона рабо- 2О чего участка пилообразного напряжения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является регулятор для источника переменного напряжения ° содержащий выпрямитель, д вход переменного тока которого предназначен для подклочения к силовому выходу источника переменного напряжения, а выход постоянного тока соединен с входом нелинейного измерительного моста, формирователь пилообразного напряжения, подключенный входом к силовому выходу источника переменного напряжения, и компаратор, один иэ входов которого подключен

И к выходу указанного формирователя пилообразного напряжения, а выход компаратора соединен с входом усилителя мощности, выход. которого подключается к входу управления источника переменного напряжения.

В этом регуляторе повышение точности достигнуто включением на входе диодно-емкостного формирователя . пилообразного напряжения последовательно датчиков переменного и выпрямленного напряжения, а также индуктивно-емкостного фильтра (2j .

В известном регуляторе сохраняет- 50 ся, хотя и в меньшей степени, завиУ симость от формы выходного напряжения источника, а также противоречие между требованиями точности и устойчивости при выборе наклона рабочего 55 с участка пилообразного напряжения, что приводит к ухудшению качества электроэнергии.

84 2 !

Недостатком известного устройства также является наличие трансформатора на входе формирователя пилообразного напряжения, что усложняет конструкцию.

Целью изобретения является повышение качества электроэнергии путем повышения точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор для источника яеремеяного напряжения, содержащий вьи рямитель, вход переменного тока которого преднаэяачен для подключения к силовому выходу источника веременного напряжения, а выход постояннагс тока соединен с входом нелинейного измерительного моста, формирователь пилообразного напряжения, подключенный входом к силовому вьабэду источника перемеяного напряжения, и ком паратор, один из входов KoTopoF0 подключен к выходу укаэанного фориирова" теля пнлообраэного напряжения, а выход компаратора соединен с входом усилителя мощности, выход которого подключается к входу управления источника переменного напряжения, введены интегратор ша операционном усилителе и цень отрицательной обратной связи, выполненная на трехплечевом резистивяом делителе напряжеяия и двух диодах, вход интегратора подкхив-. чея к выходу нелинейного измерительного моста, выход интегратора — к второму входу компаратора и свободяьм выводам реэистивного делителя напряжения, анод первого и катод второго диодов обьединены и соединены с инвертирующим входом операционного усилителя интегратора, катод первого диода соединен с одной общей точкой, а анод второго диода — с другой общей точкой резистивяого делителя напряжения.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого регулятора при

его работе совместно с синхронным генератором; на фиг. 2 и 3 — диаграммы, поясняющие работу регулятора.

Источник 1 переменного напряжения, например синхронный генератор, своим силовьи выходом через выпрямитель 2 подключен к входу нелинейного моста 3 содержащего делитель напряжения на резисторах 4 и 5 и стабилитроны 6 и 7. К выходному и входному полюсам выпрямителя 2 подключен диодно-емкостный формирователь Я пилообраэно3 1144 го напряжения., содержащий делитель напряжения на резисторах 9 и 10, диод 11, конденсаторы 12 н 13 и разрядный резистор 14.

I ! Выход измерительного моста 3 подключен к входу интегратора !5, выполненного на операционном усилителе 16 с входным резистором 17 и конденсатором 18 обратной связи. Усилитель интегратора охвачен отрицательной об- 10 ратной связью 19,содержащей встречно включенные диода 20 и 21, подключенные к средним точкам трехплечевого делителя напряжения на резисторах 2224, подключенного к выходу интегратора. Питание усилителя 16 осуществляется от стабилитрона 6 измерительного моста 3.

К выходам интегратора 15 и формирователя 8 подключены входы компара- щ тора 25, выполненного на транзисторе 26, управляющем работой выходного ключевого усилителя 27 мощности.

Регулятор для источника неременного напряжения работает следующим д образом.

На вход формирователя 8 подает- .ся однополупериодное выпрямленное напряжение, амплитуда которого равна амплитуде напряжения генератора. Нап- З0 .ряженке 0< на резисторе tO также имеет форму-однополупериодного выпрямленного напряжения, амплитуда которого зависит от напряжения генератора, а напряжение Ц иа конденсаторе 13 имеет пилообразную форму, и его . постоянная составляющая такж зави. сит от напряжения генератора Сглаживающий конденсатор 12 уменьш ет зависимость пилообразного напряжения от

40 искажений формы напряжения генератора.

Постоянная времени 8С -цепи, образованнпй конденсатором 13 и резистором 14, определяет амплитуду пульсирующей сос-. тавляющей пилообразного напряжения.

Сигнал рассогла=ования измерительного моста, равный разности напряжений на резисторе 5 и стабилитроне 7, который также зависит от величины напряжения генератора, подается на $0 вход интегратора 15, который обеспе-. чивает усреднение и усиление сигнала рассогласования. Постоянная времени интегратора t5, определяемая параметрами С -цепи 17 и 18, достаточно ве- Ss лика по сравнению с периодом напряже-. ния генератора, так что напряжение интегратора о > изменяется достаточ184 .4 но медленно, а в пределах одного периода практически постоянно.

База транзистора 26 подключена к выходу формирователя 8, а цепь его эмкттера — к выходу интегратора, так что транзистор 26 и ключевой усилитель 27 переключается в моменты,. соответствующие точкам пересечения напряжений Î и0 q,è среднее значение напряжения возбуждения определяе тся шириной импульсов напряжения 0 на выходе усилителя -27.

При достаточно высоком коэффицкечте усиления операционного усилителя 16 незначительные медленные изменения напряжения генератора приводят к изменениям напряжения 0э и к изменениям ширины-импульсов " от минимальньпс до максимальных значений рабочего диапазона (фиг. 2) . Благодаря этому отклонения напряжения гене-. ратора оТ заданного уровня в статических режимах достаточно малы и практически не зависят от амплитуды и крутизны пилообразного напряжения, так как всегда мовло выбрать статический коэффипкент усиления интеграторов, обеспечивающий необходимую отработку опорного напряжения gy .

При быстрых изменениях напряжения генератора фиг. 3), когда напряжение Î не успевает изменяться, изменение ширины импульсов 0у происходит эа счет изменения амплитуды пилообразного напряжения, т.е. с запаздыванием не более одного периода. Благодаря этому обеспечиваются быстрое увеличение напряжения возбуждения при просадках напряжения генератора, вызванных включением потребителей, и быстрое уменьшение напряжения возбуждения при всплесках напряжения генератора, вызванных отключениями потребителей, т.е ° обеспечиваются хорошие динамические характеристики системы регулирования. I

Так как статические характеристики практически не зависят от крутизны пилообразного напряжения, наклон

e ro рабочего участка может быть выбран достаточно большим из условия обеспечения устойчивости.

Однако для исключения сильного пере регулирования в переходных режимах, например после запуска генератора или после непосредственного запуска от генератора двигателя соизмеримой мощности, пределы нэме11441

Э нения напряжения „0 должны быть ограничены сравнительно узкой зоной, соответствующей возможному размеру изменения пилообразного напряжения в установившихся режимах, чтобы 5 выполнялось условие01ц„ gz 0 . В мин z 1м и противном случае при относительно большой длительности переходного режима напряжение Uy могло бы сильно отклониться от рабочей зоны, что потребовало бы большого времени на возврат в рабочую зону и привело бы к сильному перерегулированию.

В предлагаемом устройстве для этой цели служит цепь обратной связй. Соотношения плеч делителя 22-24 выбраны таким образом, что при сии= женин напряжения Uq до уровня0 м„„, открывается диод 20, и цепь обратной связи грепятствует дальнейшему сни- 20

84 б женню напряжения 0> а при повышении напряжения 01 до уровня01„откр мйкс рывается диод 21, и ограничивается нарастание напряжения 0 . В установившихся режимах диоды 20 и 21 заперты, и обратная связь 19 не влияет на работу генератора.

Регулятор может быть использован с вращающимися и статическими источниками переменного напряжения.

При регулировании синхронных генераторов предлагаемое устройство позволяет обеспечить прямой пуск асинхронныХ двигателей соизмеримой с генератором мощности без примене.ния устройств компауидирования. При наличии потребителей постоянного Т9 ка, подключенных к источнику через выпрямитель, обеспечивается высокая точность среднего напряжения.

1144184

Составитель А. Леб,едев

Техред С.Легеза Корректор А.Тяско

Редактор В.Данко

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 943/44 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5