Регулятор переменного напряжения



Регулятор переменного напряжения
Регулятор переменного напряжения
Регулятор переменного напряжения

 


Владельцы патента RU 2494436:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение в системах прецизионного регулирования технологических параметров, в частности в регуляторах температуры. Технический результат - повышение стабильности действующего значения напряжения на выходе регулятора. Регулятор переменного напряжения содержит регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными выводами, а также счетчик, формирователь синхроимпульсов, подсоединенный входом к входным выводам, а выходом - к счетному входу счетчика, и схему сравнения кодов, первый вход которой соединен с выходом блока вычисления, второй вход - с выходом счетчика, введены блок измерителей действующего значения, выходы которых соединены с входами аналоговых компараторов и с входами двух аналоговых мультиплексоров, комбинационное устройство, входы которого соединены с выходами аналоговых компараторов, а выход подключен к одному из входов сумматора и адресным входам аналоговых мультиплексоров, блок аналоговых компараторов, два мультиплексора, выходы которых соединены с входами блока АЦП, на вход которого также подключен сигнал с задатчика уставки, блок вычисления, к входам которого подключены выходы АЦП, а выход соединен с одним из входов схемы сравнения кодов, и задатчик уставки. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может найти применение в системах прецизионного регулирования технологических параметров, в частности в регуляторах температуры.

Известен регулятор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными выводами, аналого-цифровой преобразователь, соединенный входом с выводами для подключения сигнала управления, формирователь синхроимпульсов, подсоединенный входом к входным выводам, а выходом - к счетному входу счетчика, источник сигналов «лог.0», сумматор, первый вход которого соединен со старшими разрядами аналого-цифрового преобразователя, а выход - с управляющими входами регулирующего органа дискретного действия, и компаратор, первый вход которого соединен с выходом младших разрядов аналого-цифрового преобразователя, второй вход - с выходом счетчика, а выход - с младшим разрядом второго входа сумматора, старшие разряды которого подсоединены к выходу источника сигналов «лог.0» [А.с. 1325431 SU, G05F 1/20, Регулятор переменного напряжения].

Недостатком этого регулятора является неравномерность регулировочной характеристики, выраженная в отклонении приращения мощности в нагрузке от расчетного значения при регулировании, что обусловлено отклонениями параметров регулировочных обмоток и ключей от номинальных значений.

Более близким по технической сущности к предложенному техническому решению является регулятор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными выводами, аналого-цифровой преобразователь, соединенный входом с выводами для подключения сигнала управления, а также счетчик, формирователь синхроимпульсов, подсоединенный входом к входным выводам, а выходом - к счетному входу счетчика, источник сигналов «лог.0», сумматор, первый вход которого соединен со старшими разрядами аналого-цифрового преобразователя, а выход - с управляющими входами регулирующего органа дискретного действия, и компаратор, первый вход которого соединен с выходом младших разрядов аналого-цифрового преобразователя, второй вход - с выходом счетчика, а выход - с младшим разрядом второго входа сумматора, старшие разряды которого подсоединены к выходу источника сигналов «лог.0», преобразователь кодов, вход которого соединен с выходами старших разрядов аналого-цифрового преобразователя, а выход - с установочным входом счетчика [А.с. 2386993 C1, G05F 1/00, Регулятор переменного напряжения].

Недостатком данного регулятора напряжения является то, что в качестве регулирующего органа дискретного действия выступает трансформатор, в котором вторичная обмотка секционирована таким образом, чтобы числа витков в различных секциях относились как целые числа степени два, что требует изготовления специальных трансформаторов. Еще одним недостатком является отклонение напряжения на выходе регулятора от заданного значения при нестабильности питающей сети. Программирование преобразователя кодов производится, исходя из определенного значения питающего напряжения. Следовательно, отклонение напряжения питающей сети от номинального не позволит получить на выходе регулятора требуемое действующее значение напряжения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стабильности действующего значения напряжения на выходе регулятора, а также улучшение технической реализуемости, выраженную в возможности применения в качестве дискретного регулирующего органа любых секционированных трансформаторов.

Технический результат достигается тем, что в известный регулятор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными выводами, а также счетчик, формирователь синхроимпульсов, подсоединенный входом к входным выводам, а выходом - к счетному входу счетчика, и схему сравнения кодов, первый вход которой соединен с выходом блока вычисления, второй вход - с выходом счетчика, введены блок измерителей действующего значения, выходы которых соединены с входами аналоговых компараторов и с входами двух аналоговых мультиплексоров, комбинационное устройство, входы которого соединены с выходами аналоговых компараторов, а выход подключен к одному из входов сумматора и адресным входам аналоговых мультиплексоров, блок аналоговых компараторов, два мультиплексора, выходы которых соединены с входами блока АЦП, на вход которого также подключен сигнал с задатчика уставки, блок вычисления, к входам которого подключены выходы АЦП, а выход соединен с одним из входов схемы сравнения кодов и задатчик уставки.

Схема предложенного регулятора переменного напряжения изображена на фиг.1. Он содержит формирователь синхроимпульсов 1, входы которого соединены с входными выводами дискретно-регулируемого трансформатора (ДРТ), а выход соединен со счетным входом счетчика 6, дешифратор 2, вход которого соединен с выходом сумматора 4. Выходы дешифратора 2 подключаются к соответствующим электронным ключам секций ДРТ. Один из входов сумматора 4 соединен младшим разрядом с выходом схемы сравнения кодов 5, а остальными разрядами с выходом источника логического нуля 3, другой вход сумматора 4 подключен к выходу комбинационного устройства 7. Выходы блока измерителей 9 действующего значения соединены с входами блока аналоговых компараторов 8. Выходы блока аналоговых компараторов 8 поступают на входы комбинационного устройства 7. Выход комбинационного устройства 7 подключен к одному из входов сумматора 4 и к адресным входам мультиплексоров 13 и 14. Выходы мультиплексоров подключены к входам блока АЦП 11, на еще один вход которого поступает сигнал с выхода задатчика уставки 10. Входы блока вычисления 12 соединены с выходом блока АЦП, а выход блока вычисления подключен к одному из входов схемы сравнения кодов. Задатчик уставки 10 соединен с одним из входов каждого аналогового компаратора.

Формирователь синхроимпульсов 1 выполнен на микросхеме 554САЗ, счетчик 6, источник логического нуля 3, дешифратор 2, сумматор 4, схема сравнения кодов 5, комбинационное устройство 7, блок вычисления 12 могут быть выполнены на микросхеме микроконтроллера AT90S1200. Аналоговые мультиплексоры 13 и 14 могут быть выполнены на микросхеме 590КН1. Измерители действующего значения 9 могут быть построены на микросхемах LH0091. Для блока АЦП 11 могут быть использованы микросхемы AD9634. Блок аналоговых компараторов может быть выполнен на операционных усилителях LM741.

На фиг.2 изображены временные диаграммы, поясняющие принцип функционирования предложенного регулятора переменного напряжения. Работа предложенного регулятора переменного напряжения происходит следующим образом. В начальном состоянии содержимое счетчика равно нулю. При старте каждого периода регулирования блок вычисления 12 производит расчет момента переключения и выдает его на вход схемы сравнения кодов 5. Формирователь синхроимпульсов 1 формирует из напряжения сети короткие импульсы, соответствующие началу каждого полупериода напряжения сети. С началом полупериода импульс с выхода формирователя синхроимпульсов 1 поступает на счетный вход счетчика 6, что инкрементирует содержимое счетчика. Код s с выхода счетчика 6 поступает на один из выходов схемы сравнения кодов 5, которая сравнивает его с кодом q, поступающим на второй вход от блока вычисления 12. Код q определяет момент переключения между дискретными уровнями напряжения. Если (s<q), то на выходе схемы сравнения кодов 5 сигнал логического нуля (r=0), иначе логическая единица (r=1). Значение r с выхода схемы сравнения кодов 5 поступает на младший разряд одного из входов сумматора 4, на второй вход которого подается значение от комбинационного устройства 7, которое определяет номер подключаемой секции в начале цикла регулирования. После переполнения счетчика 6 начинается новый цикл регулирования. Далее работа устройства повторяется.

Мощность на нагрузке будет определяться следующим выражением

P = n N P 1 + ( N n ) N P 2 ( 1 )

где n - число полупериодов сети, когда к нагрузке подключена секция с мощностью P1;

N - длительность цикла регулирования в полупериодах сети;

Р1 и Р2 - мощности начального и конечного уровня соответственно.

Так как мощность прямо пропорциональна квадрату действующего значения напряжения получим следующую формулу

U д е й с т 2 = n N U д 1 2 + ( N n ) N U д 2 2 ( 2 )

Выразим n из вышеприведенного выражения

n = N ( U д 2 2 U д е й с т 2 ) U д 2 2 U д 1 2 ( 3 )

Исходя из данного выражения, можно найти момент переключения с одной секции на другую (число полупериодов сетевого напряжения, когда подключена начальная секция). Для этого необходимо знать действующие напряжения начальной и конечной секций Uд1 и Uд2 соответственно, а также действующее напряжение Uдейст, которое требуется получить на нагрузке.

На фиг.3 приведена схема подключения измерителей к секциям ДРТ. Каждый измеритель выдает аналоговый сигнал Vi, пропорциональный действующему напряжению секции. Причем V1<V2<V3<…<Vm-1<Vm.

Сигналы с измерителей поступают на блок аналоговых компараторов, каждый из которых сравнивает уровень секции Vi с уставкой V0 действующего значения напряжения на нагрузке.

Аналоговый компаратор выдает сигнал логической единицы, если уровень уставки больше сигнала с измерителя действующего значения, в ином случае логический ноль. Уставка не может быть меньше минимального напряжения и больше максимального напряжения выдаваемого ДРТ, а значит, сигналы с первого и последнего измерителей можно исключить из анализа для определения номера секции, подключаемой в начале периода регулирования, так как их соотношение с уставкой заранее определено (V0>V1, V0<V5 всегда).

Комбинационное устройство (КУ) суммирует сигналы, поступающие на его входы от аналоговых компараторов, а результат в виде k-разрядного кода поступает на выход. Разрядность кода k на выходе КУ зависит от количества секций ДРТ и находится по формуле (4) с округлением до целого числа в большую сторону. Выход КУ определяет номер секции, подключаемой в начале периода регулирования

k = l o g 2 m ( 4 )

где m - количество секций ДРТ.

Например, значение уставки V0 находится между сигналами измерителей V3 и V4, то есть V0 больше, чем V1 V2, V3, и меньше, чем V4, V5, …, Vm. В этом случае, на КУ логическая единица поступит от аналоговых компараторов АК1 и АК2, на остальных входах КУ будут нули. После суммирования на выходе будет двоичный код 102, который означает, что в начале периода регулирования логическая единица будет подана на электронный ключ К3.

Код с выходов КУ поступает на один из входов сумматора 4. Также код с выхода КУ поступает на адресные входы мультиплексоров. Мультиплексор (13) присоединяет на свой выход действующее значение начального уровня, а мультиплексор (14) - действующее значение конечного уровня. Сигналы с выходов мультиплексоров и значение уставки преобразуются с помощью блока АЦП в двоичные коды и поступают на входы ЭВМ. ЭВМ по формуле (3) вычисляет количество полупериодов, в течение которых выдается начальный уровень напряжения и выдает его на вход схемы сравнения кодов 5.

По сравнению с известным регулятором переменного напряжения [2] данный регулятор напряжения при изменении напряжения питающей сети определяет номера подключаемых секций и пересчитывает момент переключения между ними так, чтобы действующее напряжение на выходе регулятора соответствовало уставке. Не требуется перепрограммирование элементов регулятора при использовании в нем других дискретных трансформаторов, имеющих такое же количество секций.

Регулятор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными выводами, а также счетчик, формирователь синхроимпульсов, подсоединенный входом к входным выводам, а выходом - к счетному входу счетчика, и схему сравнения кодов, первый вход которой соединен с выходом блока вычисления, второй вход - с выходом счетчика, отличающийся тем, что в него введены блок измерителей действующего значения, выходы которых соединены с входами аналоговых компараторов и с входами двух аналоговых мультиплексоров, комбинационное устройство, входы которого соединены с выходами аналоговых компараторов, а выход подключен к одному из входов сумматора и адресным входам аналоговых мультиплексоров, блок аналоговых компараторов, два мультиплексора, выходы которых соединены с входами блока АЦП, на вход которого также подключен сигнал с задатчика уставки, блок вычисления, к входам которого подключены выходы блока АЦП, а выход соединен с одним из входов схемы сравнения кодов, и задатчик уставки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах электропитания, в частности в стабилизаторах переменного напряжения. .

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики и вычислительной техники.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры. .

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания аппаратуры различного назначения. .

Изобретение относится к области электротехники и используется для регулирования напряжения на нагрузках потребителей. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении импульсных стабилизаторов постоянного напряжения (ИСН) с силовой цепью повышающего типа и дискретной обработкой информационных сигналов, имеющих малые длительность переходных процессов и статическую ошибку стабилизации выходного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах питания и распределения электрической энергии в качестве преобразователя источника эдс в источник тока, а также для регулирования и стабилизации тока нагрузки.

Изобретение относится к электронной части полевого устройства для полевого устройства. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления работой группы импульсных регуляторов, осуществляющих регулирование напряжения на нагрузках потребителей путем широтно-импульсной модуляции протекающих в них токов.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в регуляторах температуры. Технический результат заключается в повышении надежности регулятора переменного напряжения путем диагностирования отказов в силовых ключах. Для этого заявленное устройство содержит входную клемму 1 для подключения источника сигнала задания, сумматор 2, интегратор 3, первый 4, второй 5 и третий 6 релейные элементы, первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10, пятый 11, шестой 12, седьмой 13, восьмой 14 и девятый 15 компараторы, первый 16, второй 17 и третий 18 динамические D-триггеры, шины напряжения сети фаз А, В, С-клеммы 19, 20, 21, первый 22-1, второй 22-2, третий 22-3, четвертый 22-4, пятый 22-5, шестой 22-6, седьмой 22-7, восьмой 22-8 и девятый 22-9 силовые ключи, трехфазную нагрузку с нулевым выводом 23, первый 24-1, второй 24-2, третий 24-3, четвертый 24-4, пятый 24-5, шестой 24-6, седьмой 24-7, восьмой 24-8 и девятый 24-9 датчики проводимости, арифметическо-логическое устройство 25, клемму «сброс» 26, первый и второй селекторы длительности импульсов 27 и 29, «Выход аварийного отключения» 28, клемму «Дублирующий выход защиты» 30. 5 ил.

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны. Устройство содержит пять транзисторов, два резистора и источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, базы первого и второго транзисторов соединяются с коллекторами первого и пятого транзисторов, первый резистор включен между общей шиной и эмиттером второго транзистора, эмиттеры первого и третьего транзисторов подключены к общей шине, коллектор третьего транзистора подключен к выходной клемме, база третьего транзистора соединяется с коллектором второго транзистора и первым выводом второго резистора, базы четвертого и пятого транзисторов соединяются с коллектором четвертого транзистора и вторым выводом второго резистора, эмиттеры четвертого и пятого транзисторов подключены к выходной клемме. Достигаемый технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения при значениях, близких к удвоенной ширине запрещенной зоны. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока или систем гарантированного электропитания переменного тока. Технический результат заключается в снижении массы и габаритов системы генерирования, увеличении ее рабочего ресурса путем снижения частоты ШИМ в режимах перегрузки по току инвертора напряжения, что приводит к уменьшению динамических потерь в силовых ключах. Для этого в предложенном способе формируют три управляющих сигнала, формируют опорный двухполярный сигнал, вырабатывают импульсы управления вентилями инвертора напряжения при превышении нулевого уровня разностями опорного двухполярного сигнала и управляющих сигналов, измеряют мгновенные значения фазных токов инвертора напряжения, вычисляют амплитудное значение результирующего вектора фазных токов инвертора напряжения и при достижении им заданной величины уменьшают частоту генератора опорного двухполярного пилообразного сигнала в функции от амплитудного значения результирующего вектора тока инвертора. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам. Технический результат заключается в устранении дополнительных пусковых токов и влияния включения трехфазных нагрузок на соседних потребителей в результате провалов напряжения. Технический результат достигается за счет осуществления способа включения трехфазных активно-индуктивных промышленных нагрузок, соединенных в звезду или в треугольник, или группы нагрузок, часть из которых соединена в звезду, а другая часть в треугольник. 6 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - надежное поддержание напряжения системы в допустимом диапазоне. Автоматическое устройство (18) регулирования мощности активирует автоматическое устройство (19) регулирования напряжения, когда переключатель (15) фаз управляется, и активирует автоматическое устройство (18) регулирования мощности, когда переключатель (14) напряжения управляется. Автоматическое устройство (18) регулирования мощности подавляет полезную мощность на линии (12) передачи до значения, меньшего, чем предписанное значение, в то время как автоматическое устройство (19) регулирования напряжения выполнят автоматическое управление, таким образом, поддерживая напряжение системы со стороны передачи в допустимом диапазоне напряжения системы. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания электротехнической аппаратуры, приводов, двигателей, осветительных сетей, блоков питания систем связи, автоматики и телемеханики с целью оптимизации работы электрооборудования и энергосбережения. Технический результат: расширение функциональных возможностей за счет усовершенствования ряда узлов стабилизатора напряжения и компенсатора реактивной мощности, увеличение КПД стабилизатора, экономия электроэнергии. Для этого предложен энергосберегающий стабилизатор напряжения трехфазной сети, который содержит как минимум один регулировочный однофазный сухой трансформатор многоцелевого назначения, первичная обмотка которого подключена к блоку регулирования и коммутации, а вторичная обмотка включена в цепь нагрузки, далее стабилизатор включает анализатор качества электросети с функциями программируемого логического контроллера с цифровыми управляющими выходами и возможностью конфигурирования функции управления устройством в зависимости от параметров электросети и коммутирующего блока. 1 ил.

Изобретение относится к технике антенн СВЧ и может быть использовано в передающем канале двухканального приемопередающего СВЧ модуля (ППМ). Техническим результатом является снижение потерь выходной мощности ППМ и увеличение развязки между выходными канала в режиме передачи. На входе передающего канала ППМ установлен делитель мощности, к выходу которого подключены фазовые модуляторы, сигналы с которых поступают на выходные усилители мощности первого и второго каналов, выходы с которых подключены ко входам сумматора, с каждого выхода которого сигнал подается на входы переключателей приема-передачи соответственно первого и второго каналов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству для возбуждения светодиода, к прибору, содержащему устройство, и к способу для возбуждения светодиода. Технический результат заключается в осуществлении устройства для возбуждения светодиода с повышенной эффективностью. Для этого по первому объекту - заявленное устройство содержит выходной каскад для подачи тока на светодиод, причем ток имеет среднее значение и пиковое значение, причем пиковое значение, деленное на среднее значение, образует отношение, и входной каскад для приема сигнала от блока питания, причем входной каскад содержит приспособление, содержащее резонансный контур для уменьшения отношения путем частотного компонента к сигналу или адаптации частотного компонента сигнала, что позволяет повысить эффективность светодиода. По второму объекту - в способе на выходном каскаде подают ток на светодиод, причем ток имеет среднее значение и пиковое значение, причем пиковое значение, деленное на среднее значение, образует отношение, и входной каскад для приема сигнала от блока питания, причем входной каскад содержит приспособление, содержащее резонансный контур для уменьшения отношения путем добавления частотного компонента к сигналу или адаптации амплитуды частотного компонента сигнала, что позволяет повысить эффективность светодиода. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии переменного тока или систем гарантированного электропитания переменного тока, в которых применяется инвертор напряжения. Техническим результатом является снижение массы и габаритов системы генерирования, повышение качественных показателей генерируемой электрической энергии и электромагнитной совместимости с нагрузкой (потребителями) за счет уменьшения амплитуд комбинационных гармоник. Для этого в предложенном способе управления инвертором напряжения, заключающемся в том, что формируют три управляющих сигнала, формируют опорный двухполярный сигнал, вырабатывают импульсы управления вентилями инвертора напряжения при превышении нулевого уровня разностями опорного двухполярного сигнала и управляющих сигналов, частота опорного двухполярного пилообразного сигнала определяется суммой детерминированного значения частоты и случайного значения частоты с нулевым математическим ожиданием и среднеквадратичным отклонением, меньшим детерминированного значения частоты. 2 ил.

Изобретение может быть использовано в стабилизаторах переменного напряжения. Технический результат заключается в повышении к.п.д. устройства за счет снижения длительности коммутационных токов. Для этого предложен стабилизатор переменного напряжения, включающий четыре вывода, трансформатор, содержащий секционированную обмотку, основную обмотку, начало которой является первым входным и первым выходным выводами, а конец является вторым выходным выводом стабилизатора и соединен с первым выводом секционированной обмотки, сопротивление, две группы коммутаторов, при этом коммутаторы первой группы содержат переключающий контакт, нормально замкнутый вывод первого переключающего контакта коммутатора первой группы подключен к концу основной обмотки, в которой нормально замкнутый вывод переключающего контакта каждого последующего коммутатора соединен с общим выводом контакта предыдущего коммутатора, а каждый нормально разомкнутый вывод переключающих контактов подключен к соответствующей отпайке, при этом входы коммутаторов второй группы через сопротивление соединены со вторым входным выводом стабилизатора, а их выходы подключены к отпайкам с нечетными номерами, ко второму входному выводу стабилизатора подключен общий вывод контакта последнего коммутатора, нормально разомкнутый вывод переключающего контакта которого соединен со вторым выводом секционированной обмотки, при этом стабилизатор дополнительно содержит датчики наличия напряжения и коммутаторы второй группы выполнены на основе полупроводниковых ключей. 1 ил.
Наверх