Выпрямительно-регулировочное устройство

 

Устройство содержит первичные обмотки (2-4) трансформатора (1), датчики тока (5 и 6), симисторы (7-10), вторичные обмотки

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТЙЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) ()! ) (5!)5 Н 02 M 7/12 (ГОСПАТЕНТ СССР)

С) ПИСА ;!г„;,;, !

А I ä, > . „:Г I !

: Ф

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4942466/07 (22) 05.06.91 (46) 23.07.93. Бюл, М 27 (71) Московский электромеханический завод им. Владимира Ильича (72) Г.А.Крикунчик, В,И.Зильбер, Л,И,Пасманик и О.А.Шпаков (56) 1. Здрок A.Ã. Выпрямительные устройства стабилизации напряжения и заряда аккумуляторов.— М,: Энергоатомиздат, 1988, с.

51. рис.32

2, Гельман М.В и Лохов С.П. Тиристорные регуляторы переменного напряжения.—

M. Энергия, 1975, с. 97, рис.39.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения в буфере с аккумуляторными потребителями постоянного тока.

Цель изобретения — повышение качества входного и выходного напряжений.

На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства.

Представленное устройство содержит трансформатор с отпайками 1(1), блок симисторов II, блок управления переключением симисторов И1, формирователь импульсов переключения симисторов IV; первичные . обмотки 2-4 трансформатора 1, подключенные одними концами через датчики тока 5 и

6 к сетевым клеммам, симисторы 7 и 8, включенные между отпайками обмоток 2 и 3 и отпайками обмоток 3 и 4 соответственно. симисторы 9 и 10, включенные между вторыми концами обмоток 3 и 4 и вторыми конца-! и обмоток 2 и 3 соответственно, вторичные

1829096 А1 (54) В ЫП РЯМИТЕЛ ЬН О-РЕ ГУЛИ РОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Устройство содержит первичные обмотки (2 — 4) трансформатора (1). датчики тока (5 и 6), симисторы (7 — 10), вторичные обмотки (11), трехфазный выпрямитель (12), датчик напряжения (13), инверторы (14 и 15), триггер (16), регистр сдвига (17), инвертор (18), элемент 2И-НЕ (19), элемента 2И-НЕ (20), счетчик (21), синхронизатор (22). мультиплексор (23), симистор (24), триггер (26). триггер (27), элемент 2И вЂ” НЕ (28), инвертор (29), элемент ЗИ вЂ” НЕ (30), элемент 2И-НЕ (31), элемент ЗИ вЂ” НЕ (32), триггер (ЗЗ), триггер (34), элемент 2И вЂ” HE (35), элемент ЗИ вЂ” НЕ (Зб) и элемент 2И вЂ” HE (37). 3 ил. обмотки 11, соединенные в звезду и подключенные концами к трехфазному выпрямителю 12, датчик напряжения 13. выходы которого подключены по входам инверторов 14 и 15 формирователя импульсов переключения симисторов, триггер 16, первый вход которого подключен к выходу инвертора 14, второй вход — к выходу инвертора 15, а выход подключен по входу 1 регистра сдвига 17, вход 2 которого подключен к выходу инвертора 18, элемент 2И вЂ” НЕ 19, вход

1 которого подключен к выходу инвертора

15, вход 2 — к выходу инвертора 14, а выход подключен по входу 2 элемента 2И-НЕ 20. вход 1 которого подключен к выходу 3 счетчика 21. а выход подключен по входу инвертора 18.

Устройство также содержит синхрониэатор 22, входы 2 и 1 которого Подключены к сетевым клеммам устройства, а выход подключен к входу счетчика 21, мультиплексор

1829096

23, входы которого с 1 по 8 подключены к выходам с 1 по 8 соответственно регистра сдвига 17, а входы 9-11 подключены к выходам 1-3 соответственно счетчика 21, датчика контроля соединения симисторов 24, 1 — 3 входы которого подключены к симисторам 7 и 8, а 4 и 5 входы — к симисторам 9 и 10, элемент ЗИ-НЕ 25, вход 1 которого подключен к выходу 2 триггера 26, вход 2 — к выходу

3 датчика 24, вход 3 — к выходу мультиплексора 23, а выход подключен по входу 1 триггера 27, элемент 2И вЂ” НЕ 28, вход 1 которого подключен к выходу инвертора 29, вход 2— к выходу датчика 6, а выход подключен по входу 2 триггера 27, элемент ДИ вЂ” НЕ 30, блок управления переключением симисторов, вход 1 которого подключен к выходу 2 триггера 27, вход 2 — к выходу 2 датчика 24, вход

3 — к выходу инвертора 29, а выход подключен по входу 1 триггера 26, элемент 2И вЂ” НЕ

31, вход 1 которого подключен к выходу мультиплексора 23, вход 2 — к выходудатчика 6, а выход подключен по входу 2 триггера

26, элемент ЗИ вЂ” HE 32, вход 1 которого под-. ключен .к выходу 2 триггера 33, вход 2 — к выходу 4 датчика 24, вход 3 — к выходу мультиплексора 23, а выход подключен по входу

1 триггера 34, элемент 2И-НЕ 35, вход 1 которого подключен к выходу инвертора 29, вход 2 — к выходу датчика 5, а выход подключен по входу 2 триггера 34,.элемент ЗИ-НЕ

36, вход 1 которого подключен к выходу 2 триггера 34, вход 2 — к выходу 1 датчика 24, вход 3 — к выходу инвертора 29, а выход подключен по входу 1 триггера 33, элемент

2И-НЕ 37, вход 1 которого подключен к выходу мультиплексора 23, вход 2 — к выходу датчика 5, а выход подключен по входу 2 триггера 33, выходы 1 триггеров 34, 27, 26 и

33 подключены к управляющим переходам симисторов 7-10 соответственно.

8 схеме устройства использованы следующие. распространенные функциональные блоки: 5, 6 — датчики тока (3); 13— релейный датчик напряжения (4), 22 — синхронизатор (5); 24 — датчик контроля состояния симисторов (6).

На фиг.2 приведены временные диаграммы напряжений на элементах схемы.

Устройство работает следующим образом.

Первичные обмотки трансформатора 1 (фиг.1) выполнены с отпайками. Полные первичные обмотки 2-4 могут соединяться в звезду через симисторы 9 и 10, части обмоток могут соединяться в звезду через симисторы 7 и 8. Переключая пары симисторав, можно изменять коэффициент трансформации, а следовательно, напряжение на выходе.

В предлагаемом устройстве осуществляется стабилизация выходного напряжения, причем частота переключения пар симисторов постоянна. à в зависимости от, 5 тока нагрузки изменяется соотношение длительности работы трансформатора на отпайках и полных обмотках.

После включения устройства напряжение на выходе контролируется датчиком

"0 напряжения 13, имеющим два порога срабатывания, соответствующих наибольшему и наименьшему допустимым напряжениям.

При увеличении тока нагрузки напряжение на выходе уменьшается, в момент равенства его нижнему порогу срабатывания датчика 13 на его выходе 1 появляется сигнал логической единицы (фиг.2а), Этот сигнал, проинвертированный элементом 14, поступает на вход 1 триггера 16 и через элемент

19 — на вход 2 элемента 20.

На выходе 2 триггера 16 появляется сигнал логического нуля (фиг.2в).

Синхронизатор 22 формирует иэ входного переменного напряжения последова" тельность импульсов сетевой частоты. которые поступают на вход двойного счетчика 21, Сигнал логической единицы с выхода 3 счетчика поступает на вход 1 элемента

20 и разрешает прохождение сигнала датчи30 ка напряжения через инвертор 18 на вход 2 регистра сдвига 17 (фиг.2). Реверсивный ре- . гистр сдвига имеет восемь разрядов и управляется следующим образом: при наличии сигнала логического нуля на входе

35 1 по фронтам сигнала на входе 2 осуществляется заполнение логическими единицами разрядов регистра, начиная с младшего, при исключении сигнала логической единицы на входе 1 по фронтам сигнала на входе

40 2 осуществляется заполнение логическими нулями разрядов регистра, начиная со старшего разряда, На вход 1 регистра поступает сигнал логического нуля с выхода 2 триггера 16. По фронту. сигнала с выхода инвертора 18 регистр записывает логическую единицу. s младший разряд, тем самым увеличивая количество единиц в разрядах. Состояние разрядов регистра отображается сигналами на ега выходах с 1 па 8, которые соединены с входами с 1 по 8 мультиплексора 23. Мультиплексор осуществляет подключение на свой выход последовательно всех восьми своих входов в соответствии с двоичными сигналами, поступающими на его входы 911 с выходов 1-3 счетчика 21. Таким образом осуществляется развертка во времени информации, записанной в регистре 17 (фиг.2е).

1829096

15

Если ток нагрузки упал и напряжение на выходе устройства превысило верхний порог датчика 13, сигнал с его выхода 2 через инвертор 15 поступает на вход 2 триггера

16, а также через элемент 19 — на вход элемента 20. Триггер 16 перебрасывается и выдает на вход 1 регистра 17 сигнал логической единицы (фиг.26). Г!ри этом по фронту сигнала на входе 2 регистр записывает в старolLlA разряд логический ноль, тем самым количество единиц в разрядах уменьшается и соответственно уменьшается длительность и лпульса логической единицы на выходе мультиплексора 23 (фиf.2е).

Сигнал логической единицы на выходе мультиплексора 23 является командой для включения пары симисторов 7 и 8, сигнал . логического нуля — для вкл очения пары симисторов 9 и 10. Таким образом изменяется соотношение между длительность|о работы трансформатора на полных обмотках и на отпайках (фиг,2ж,з), а следовательно, и напряжение на выходе выпрямителя.

Схемы формирователей сигналов включения выполнены однотипно для всех четырех симисторов на основе RS-триггеров с логическими элементами на входе. При управлении симисторами выполня отся два условия: снятие импульсов управления (что соответствует выкл1очению) должно происходить в паузу тока в фазе, в которой включен этот симистор; включение симистора должно производиться только после откл очения и восстановления запирающей способности прежде работавшего с той же обмоткой симистора, что предотвращает возникновение короткозамкнутой обмотки трансформатора.

Пусть в исходноу состоянии си листор 9 включен, -гго соответствует сигналу логической единицы на выходе 1 триггера 26 (фиг.Зе). Датчик тока 6 вырабатывает последовательность импульсов (фиг.Зб}, соответству1ощих паузам тока в фазе сети. Эти и лпульсы поступают на входы 2 элементов

28 и 31. При поступлении команды на подключение симисторов на выходе мультиплексора появляется сипгал логической единицы (фиг,Зв), поступающий на вход 1 элемента 31. на выходе которого появляется сипгал логического нуля. Триггер 26 перебрасывается и на его выходе появляется сигнал логического нуля. Симистор 9 остается во включенном состоянии до точки естественной ком лутации, а затем выключается (фиг.Зк).

С выхода 2 триггера 26 сигнал логичеcKoA oyg_#_Il fuff поступает на Bx0g 1 элемента

25. на вхОд 2 которого посiупает сигнал с выхода 3 ..Датчика контроля сос10яния 24

ЗО

55 (фиг,Зж), свидетельствующий о восстановлении запирающих свойств симистора 9. На вход 3 элемента 25 поступает сигнал логической единицы с мультиплексора 23, При наличии сигналов логической единицы на всех входах элемент 25 выдает сигнал на переброс триггера 27, на выходе 1 которого появляется сигнал логической единицы (фиг.Зд). что обеспечивает включение симистора 8 (фиг.Зи).

Обратное переключение симисторов осуществляется гтри наличии сигнала логической единицы на выходе инвертора 29 (фиг.Зг), поступающего на вход 1 элемента

28, При наличии сигнала логической единицы на выходе датчика тока 6, поступающего на вход 2 элемента 28, последний выдает сигнал на переброс триггера 27 (фиг,Зд1, Симистор 8 выключается (фиг.Зи), С инверсного выхода триггера 27 поступает сигнал логической единиць1 на вход 1 элемента ЗО. При наличии разрешающих сигналов с выхода инвертора 29 и выхода 2 датчика контроля состояния симисторов 24 (фиг.Зз) на двух других входах элемента ЗО он перебрасывает триггер 26, на выходе 1 которого появляется сигнал логической единицы (фиг.3e). разрешающий включение симистора 9 (фиг.Зк}.

Переключение другой пары симисторов (7 и 10) осуществляется аналогично в соответствии с сигналами, поступающими с датчика тока 5, выходов 4 и 1 датчика 24, выходов мультиплексора 23 и инвертора 29 контроля состояния симисторов.

Формула изобретения

Выпрлмительно-регулировочное устройство, содержащее трансформатор с отпайками, блок симисторов с блоком управления переключением последних, формирователь импульсов переключения, выпрямитель и датчик напряжения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества входного и выходного напряжений. дополнительно введены два датчика тока. синхронизатор, датчик контроля состояния симисторов, причем блок симисторов состоит из двух пар последовательно соединенных симисторов, первая из которых соединена с отпайками первичных обмоток трансформатора, вторая — с концами первичных обмоток, каждый симистор присоединен к соответствующему входу шестивходного датчика контроля состояния симисторов, а управляющие электроды каждого сюлистора подсоединены к первым выходам гетырех RS-триггеров блока управления переключением симисторов, входы каждого из которых подключены со1829096 ответственно к выходам первого и второго элементов И-НЕ, образующих четыре пары элементов, первый вход первого элемента

И-НЕ каждой нечетной пары подключен к соответствующему второму выходу четного

RS-триггера, а первый вход первого элемента И-НЕ каждой четной пары подключен к соответствующему второму выходу нечетного RS-триггера, вторые входы первого элемента И вЂ” НЕ каждой иэ четырех пар подключены к соответствующим выходам датчика кон роля состояния симисторов, третьи входы первых элементов нечетных пар, первые входы вторых элементов четных пар обьединены и подключены к выходу мультиплексора формирователя импульсов переключения симисторов, а третьи входы первых элементов четных пар и первые входы вторых элементов нечетных пар обьединены и подключены через первый инвертор к входу мультиплексора формирователя импульсов переключения симисторов, вторые входы вторых элементов первой и второй.пары подключены к выходу первого датчика тока, включенного в третью фазу питающего сечи, третьей и четвертой пары— к выходу второго датчика тока. включенного в первую фазу сети, вторичные обмотки трансформатора, соединенные в звезду, подключены к выпрямителю, к выходу кото5 рого подключен датчик напряжения, выходы которого соединены с входом второго и третьего инверторов формирователя импульсов переключения симисторов. выходы инверторов соединены с входам RS-тригге10 ра формирователя импульсов переключения симисторов, выход RS-триггера подключен к первому входу регистра, восемь выходов которого соединены с вось- .. мью входами мультиплексора, девятый, 15 десятый и одиннадцатый входы которого соединены с выходами датчика, вход которого соединен с синхронизатором, подключенным к фазам питающей сети, одиннадцатый вход мультиплексора соединен также с

20 первым входом первого элемента И вЂ” НЕ формирователя импульсов переключение симисторов, второй вход которого через второй элемент И вЂ” НЕ связан с выходами второго и третьего инверторов, а выход че25 рез четвертый инвертор подключен к второму входу регистра..

182909б

8ЫХ

1j-х

U 13-2 еых

l6 вых

2Х-З

Ивых ввх вв вых

8ЫХ

8) в| вых

29 еых

27-2

О) 0 гевых

26-2 и) Редактор

Заказ 2479 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

0 вых г6-i Ри г. 2

Составитель Г. Крикунчик

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Л, Ливринц