Стабилизатор мощности переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания электронагревательных приборов. Цель - улучшение эксплуатационных характеристик путем сужения спектра выходного напряжения и уменьшения частоты создаваемых колебаний питающего напряжения. Устройство содержит выводы 1 для подключения сети переменного тока, тиристорный ключ 2, датчик 3 тока, выводы 4 для подключения нагрузки, выпрямитель 5, сумматор 6, интегратор 7, пороговый узел 8 с гистерезисом, выпрямитель 9, узел 10 синхронизации, делитель 11 напряжения, сумматор 12, источник 13 опорного напряжения , узел 14 связи с регулируемым коэффициентом передачи, узел 15 совпадения и формирователь 16 импульсов. В процессе работы устройства функциональные узлы 9, 11-14 формируют управляющее напряжение , определяющее скорость заряда интегратора 7. Скорость разряда интегратора 7 прямо пропорциональна току нагрузки и обратно пропорциональна управляющему напряжению , причем в течение интервала разряда имеет место открытое состояние тиристорного ключа 2. Регулирование выходной мощности происходит импульсным способом с переменной длительностью периода повторения. Минимальная длительность периода соответствует мощности, равной половине мощности прямого подключения нагрузки к сети. При увеличении и уменьшении мощности период повторения увеличивается. 1 ил. Ё Os 00 ю ю ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 05 F 1/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР IHHHAH „ @@%ТИ -". --- Л4 ТЯЯА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4794822/07 (22) 26,02.90 (46) 07.10.91, Бюл. Ф 37 (71) Литовский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) Л. Л. Браздейкис (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1056171, кл. G 05 F 1/66, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1365068, кл. G 05 F 1/66, 1986. (54) СТАБИЛИЗАТОР МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания электронагревательных приборов, Цель — улучшение эксплуатационных характеристик путем сужения спектра выходного напряжения и уменьшения частоты создаваемых колебаний питающего напряжения. Устройство содержит выводы

1 для подключения сети переменного тока, тиристорный ключ 2, датчик 3 тока, выводы

4 для подключения нагрузки, выпрямитель

„„Я „„1б82991 А1

5, сумматор 6, интегратор 7, пороговый узел

8 с гистерезисом, выпрямитель 9, узел 10 синхронизации, делитель 11 напряжения, сумматор 12, источник 13 опорного напряжения, узел 14 связи с регулируемым коэффициентом передачи, узел 15 совпадения и формирователь 16 импульсов. В процессе работы устройства функциональные узлы 9, 11 — 14 формируют управляющее напряжение, определяющее скорость заряда интегратора 7. Скорость разряда интегратора 7 прямо пропорциональна току нагрузки и обратно пропорциональна управляющему напряжению, причем s течение интервала разряда имеет место открытое состояние тиристорного ключа 2. Регулирование выходной мощности происходит импульсным способом с переменной длительностью периода повторения, Минимальная длительность периода соответствует мощности, равной половине мощности прямого подключения нагрузки к сети. При увеличении и уменьшении мощности период повторения увеличивается, 1 ил.

1682991

5О

Изобретение ol Нос,!4TcA к электротехнике и предназначено для использования в системах регулирования и стабилизации мощности злектронаГ )евагельных приборОВ питаемых От однофазной или мнОГОфазной сетей.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик путем сужения спектра выходного напряжения и уменьшения частоты создаваемых колебаний пита!ощего напряжения.

На чертеже предст=.âëåíý функциональная схема предлагаемого стабилизатора мощности переменногс тока.

Устройство содержит выводы 1 для подключения сети переменного тока„тиристорный ключ 2, датчик 3 тока, выводы 4 для подключения HBI p) B è, первый выпрямитель 5, первый суммагор 6, интегратор 7, пороговый узел 8 с гистерезисом, второй выпрямитель 9, узел 10 синхронизации, делитель 11 напряжения, второй сумматор 12, источник 13 опорного напряжения, узел 14 связи с регулируемым коэффициентом передачи, узел 15 совпадения и формиоователь 16 импульсов. Т!лр!лсторный ключ 2 и датчик 3 тока последовательно включены между ВЬЗВОдами i,для подклю !ения сети переменного тока и выводами 4для подключения нагрузки. Вход выпрямителя 5 соедиНеН с выходом 3 датчиВ а TGKB. Входы выпрямителя 9 и узла 1 3 синхронизации соединены с входом тиристорного ключа 2, Вход делителя 11 напряжения подключен к выходу выпрямителя 9. Первый вход узла 15 совпадения соединен с входом узла 10 синхронизации, а выход че реэ формирователь 16 имг,ульсов — с управляющим входом

TvipvIcTopHoro ключа 2 Вычитающий вход сумматора 6 подключен к выходу выпрямителя 5. Бычитающий и суммирующий входы сумматора 12 соединены с вь!ходами сооТ ветственно делитеы! напряжения и источника опорного нап!Зяженил, а выход через узел 14 связи с регул!!лруемым коэффициентом передачи — с сум и! !рую!цим входом сумматора 6.

Вход интегратор= 7 подключен к выходу сумматора 6, а выход врез пороговый узел

8 с гистерезисом — к второ!иу входу узла 1!5 совпадениг!. Делитель 11 напряжения выполнен с козффицие!-Гпом деления, при котором среднее зн -чение его выходного напряжения при номинальном сетевэм напряжении вдвОе !леныве вь!хОдного напряжения источника опорного напряжениsi, Устройство рабстает следующим обраЗОМ, При ГЧодведен4 !ь! !!итающе О нап, зягкения к выводам 1 и Выпрямт внии еГО выпряО

1О !

r !3О

40 мителем 9 на выходе делителя 11 напряжения образуется постоянное напряжение, пропорциональное напряжению питающей сети. Это напряжение подается на вычитающий вход сумматора 12, на суммирующий вход которого поступает постоянное эталонное напряжение от источника 13 опорного напряжения, Выходное напряжение сумматора 12 через узел 14 связи с регулируемым коэффициентом передачи подводится к суммирующему входу сумматора 6.

В начальный момент тиристорный ключ 2 закрыт, входной сигнал датчика 3 тока, а следовательно, и напряжение на вычитающем входе сумматора 6 равны нулю. Выходное напряжение сумматора 6, соответствующее напряжению на суммирующем входе, подается на вход интегратора

7. Происходит заряд накопительной емкости интегратора 7 и нарастание выходного напряжения последнего. При достижении выходным напряжением интегратора 7 порога срабатывания порогового узла 8 с гистерезисом на выходе узла появляется сигнал логической "1", который открывает узел 15 совпадения, Выходные импульсы узла 10 синхронизации, формируемые при каждом переходе питающего сетевого напряжения через нуль, через открытый узел

15 совпадения и формирователь 16 импульсов поступают на управляющий вход тиристорного ключа 2 и открывают его, На нагрузку, подкиюченную к выводам 4 устройства, подается питающее сетевое напряжение и на выходе датчика 3 тока образуется сигнал, пропорциональный току нагрузки, Этот сигнал, выпрямленный выпрямителем 5, подается на вычитающий вход сумматора 6.

В случае, когда выходная мощность стабилизатора при открытом тиристорном ключе 2 больше требуемой, выходной сигнал сумматора 6 меняет знак и начинается разряд накопительной емкости интегратора 7, вызывающий уменьшение выходного напряжения последнего. При уменьшении выходного напряжения интегратора 7 до порога возврата порогового узла ф с гистереэисом на выходе узла 8 появляется сигнал логического "О", узел 15 совпадения закрывается, пОдача управляющих импульсов HB тиристорный ключ 2 грекращается, нагрузка отключается от сети, В дал ьнейв!ем повторяется описанный процесс заряда-разряда ин-егратора 7 и закрывания-открывания тиристорного ключа

2, причем открытое состояние тиристорного ключа 2 соответствует интервалу разряда !!НтвcpBTOpB 7.

1682991

Средний ток заряда i> интегратора 7 определяется как

1з=к1(00 К20с), (1) где К1-- коэффициент перед чи узла 14 свя- 5 зи;

Up — выходное напряжение источника

13 опорного напряжения;

К2 — коэффициент деления делителя 11 напряжения; Uñ — напряжение питающей 10 сети.

Средний ток разряда II. интегратора 7 определяется как р= з К3 !н, (2)

15 где Кз — коэффициент передачи датчика 3 тока;1н — ток нагрузки.

Исходя из баланса заряда интегратора

7, получаем ! за + р р — 0 (3) 20 где тз, Tp — продолжительности интервала соответственно заряда и разряда интегратора 7.

На основе (3) с учетом (1) и (2) можно записать 25

К1(0О K2Uc) Тп= Кэ нг р, (4) где тп — период повторения широтно-импульсного регулирования выходного напряжения стабилизатора, тп гз + тр.

Известно, что средняя мощность Рср при широтно-импульсном регулировании характеризуется отношением продолжительности интервала проводимости и периода повторения. т.е.

U,I.ò 35

Рср = К4 () где К4 — коэффициент пропорциональности.

В выражении (5) присутствует время тр разряда интегратора 7. так как именно в течение этого времени нагрузка подключе- 40 на к сети, Из (5) и {4) получаем

Рср . Uc(UO К2Uс)

К4К1 (б)

Выходной мощностью стабилизатора управляют изменением коэффициента К1 передачи узла 14 связи с регулируемым коэффициентом передачи, т.е. требуется, чтобы

Pñð=K К1, {-,) 50 где К вЂ” коэффициент пропорциональности, На основе (7) и (6) можно получить

K=U c(UO — K2U с).

К4 (8)

Кэ

Для того, чтобы средняя выходная мощность стабилизатора Рср была пропорциональна только коэффициенту К1 и не зависела от изменения сетевого напряжения 0с требуется постоянство коэффициента пгопар 1иональности K при изменении

U;.

На основе (I), (2) и (3) можно записать

hq --hq ()

k3lÍ где Aq — изменение заряда в накопителе интегратора 7, необходимое для изменения выходного напряжения интегратора 7 межлу 1арогами срабатывания и возврата порогаnarc! узла 8.

Период повторения т и согласно {9) определяется как - л—

Кэ ВЛЦ (10) з(Кэ! — Я

Пас кол ьку и ри регулировании выходной мощности Ksl,=const и Лц=-const, выражение (1О) имеет минимум при 1 =0.,5 Ksl!I и увеличивается при увеличении или уменьLLIÅÍИИ!з (РЕаЛЬНЫй ИНтЕРВВЛ ИЗМЕНЕНИЯ 4 о г О до Knl! ), причем значению 4 == 0,5 Кэ!н соответсi t!ye -;,ûõîäíàÿ средняя мощность стабилизатора, равная половине мощности прямого подключения нагрузки к сети.

Если среднее значение выходного напряжения делителя 11 напряжения при номинальном сетевом напряжении выбрано в

2 раза мен,ле Выходного напряжения Up источника 13 опорного напряжения, то на

Bb!xoBc с габ 1ли:Hiopn na, Iv ается средняя ма|цность, . р". 4о прОпарциаHальHая КОзффици нт- зеред,-:чи узла 14 связи и независящ=.я О: "0Ke нагрузки и отклонения

;:;i= аще.-; напря»;ения, Регулирование выХО ., . IO!! ".Г ; ОСТИ ПРОИСХОДИТ ИМПУЛЬСНЫМ способом с перек енной Длительность о периола повзарения. причем минимальная дл ",тельнасть пе зиода повторения соответствует Выходной мощности, равной половине мо:,ности прямого подключения нагрузки стабилизатора к сети. Период повторения увеличивается при увеличении и уменьшении ВыхОднОЙ мОщнОсти.

Так как выходная мощность стабилизатора не зависит от постоянной времени интегратора 7, выбором последней легко добиваются того, чтобы минимальная продолжительность открытого состояния тиристорного ключа 2 составляла не менее 4-6 периодов сетевого напряжения. При этом резко сужается спектр выходного напряжеНИЯ.

©Ормула изобретения

Стабилизатор мощности переменного тока, содержащий тиристорный ключ и датчик, последовательно Включенный между выводами для подк. кяения сети переменного тока и нагрузки, первый Выпря мтель, Вход которого соединен с выходом датчика тока. Второй выпрямитель и ыл синхронизации, входы которых соегь1нены с входам тиристорного ключа, делитель напряжения, 1682991

Составитель i1.Морозов

Редактор C,Ïàòðóþ Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор T.Êîëá

Заказ 3412 1ираж Подписное

ВНИИПИ Государсгвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113085, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производстве но-изпа ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 вход которого подключен к выходу второго выпрямителя, узел совпадения, первый вход которого соединен с выходом узла син. хронизации, выход через формирователь импульсов — с управляющим входом тиристорного ключа, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем сужения спектра выходного напряжения и уменьшения частоты создаваемых колебаний питающего напряжения, в него введены два сумматора, источник опорного напряжения, узел связи с регулируемым коэффициентом передачи, интегратор и пороговый узел с гистерезисом,причем вычитающий вход первого сумматора подключен к выходу первого выпрямителя, вычитающий и суммирующий входы второго сумматора соединены с выходами соответственно делителя напряжения и источника опорного напряжения, а выход

5 через узел связи с регулируемым коэффициентом передачи — с суммирующим входом первого сумматора, вход интегратора подключен к выходу первого сумматора, а выход через пороговый узел с гистерезисом—

10 к второму входу узла совпадения, делитель напряжения выполнен с коэффициентом деления, при котором среднее значение его выходного напряжения при номинальном сетевом напряжении вдвое меньше выход15 ного напряжения источника опорного напряжения.