Устройство для управления регулятором переменного напряжения дискретного действия

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1877496

Ф г

1 ф г

К АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ (6т) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 2502ЯО (21) 2886358/24-07 с прмсоедммением заявки НУ (23) Приоритет

Опубликовано ЗЫ 081. Бюллетень йЯ 40

Дата опубликования описания 301081 (51)М. Кл 3

6 05 Р 1/14

ГвсуаарственнмА коннтет

СССР

IIo деаам нзобретеннА н аткрытнА (53) УДН 621. 316. 722 (088 ° 8) (72) Автор изобретения

В.И.Колбин (71) заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНЧЯ РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах переменного напряжения.

Известны трансформатооно-тиРисторИые регуляторы синусоидального напряжения, в которых управление тиристорами производится системой управления, непрерывно следящей эа уровнем постоянного напряжения, полученного путем выпрямления и фильтрации одного из фазных напряжений сети (1).

Наиболее близким к предлагаемому . является устройство для управления регулятором переменного напряжения дискретного действия, содержащее

n""âûõoäíoé пороговый элемент, каждый выход которого соединен с соответ ствующим входом h-входового формирователя импульсов, при этом вывод синхронизации Формирователя импульсов соединен с выходом нуль-органа, а его выходы образуют выходные выводы устройства (2) .

Недостаток известных у=тройств заключается в том, что при непрерывном слежении за урознем выпрямленного напряжения из-эа наличия емкостей регулятор отрабатывает изменение входного напряжения с. некоторым запаздыванием. Это запаздывание составляет до (3-5)Тс, где T - период напряжения сети. Кроме того, при непрерывном слежении эа уровнем вып"

5 рямленного сетевого напряжения пороговые устройства типа триггера Шмитта, используемые в качестве схем сравнения, срабатывают от разных уроВНеА иэмеряемых напряжений при изменении напряжения сети в направлении от минимального значения к максимальному н наоборот.

Цель изобретения — увеличение быстродействия стабилизатора и точности. указанная цель достигается тем, что И устройство для управления регулятором напряжения дискретного действия дополнительно .введен блок измерения амплитуды напряжения в определенном промежутке времени, содеожашнй индикатор полярности напряжения, выход которого соединен со входом трехкаскадного блока задержки, выход первого каскада которого соединен с выводом установки в нуль

--формирователя импульсов, а выход третьего каскада соединен со входом управления ключевого элемента, шунти руюшеro входные выводы порогового

30 элемента.

877496

На фиг. 1 приведен пример .выполнения схемы предлагаемого устройства для управления трехфазным стабилизатором переменного напряжения, выполненного в виде трансформатора с отпайками; на Фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов в фазе А; на

Фиг. 3 и 4 — диаграммы напряжений и токов соответственно в Фазах& и

В

С и схемы формирователей импульсов этих фаз.

Силовая часть стабилизатора переменного напряжения содержит автотрансформатор 1 с обмотками 2-4, выполненными с отводами 5-16 от одинаковых секций, отводы 5-7 обмотки 2 соединены с фазой A через ключи 17-19, аналогично отводы 9-11 обмотки 3 соединены с Фазой Ь через ключи 20-22 и отводы 13-15 обмотки 4 соединены с фазой С через ключи 23-25, с выводов 8, 12 и 16 соответственно обмо ток 2, 3 и 4 снимается выходное напряжение, устройство управления содержит источник 26 питания, генератор 27 импульсов, устройство 28 задержки, транзисторы 29-54, резисторы 55-84, триггеры 85-90, схемы 91-93 совпадения,ждущие мультивибраторы 94-99,. источник 100 опорного напряжения, импульсные трансформаторы 101-103, диоды 104-106, нуль-органы 107-109 тока, преобразователь 110, состоящий из генератора 111 импульсов с трансформаторным выходом и изолированной выходной обмоткой-диода 112, конденсатора 113,резистора 114,и устройства 115-116, выполнякщие Функции, аналогичные схеме, выполненной на пре.образователе 110, транзисторах 2942 и 51-54, резисторах 55-70 и 8284, триггерах 88-90, схемах 91-93 совпадения, ждущих мультивибраторах

97-99 и диоде 104. По цепям 117-119 подаются управляющие импульсы на ключи 17-19. По цепям 120-122 подаются управляющие импульсы на ключи 20-22. По цепям 123-125 подаются управляющие импульсы на ключи 23-25.

По цепи 126 лодаются сигналя от нульоргана 108 тока на устройство 115.

По цепи 127 подаются сигналы от нульоргана 109 тока на устройство 116.

По цепям 128- 130 подаются сигналы о состоянии триггеров 85-87 на устройства 115 и 116. По цепи 131 на устройства 115 и 116 через устройство .28 задержки подаются импульсы от генератора 27 импульсов.

Устройство 115 (фиг. 3) содержит диод 132, резисторы 133 и 134, транзистор 1 35, ждущие мультивибраторы 1 36-138, схемы 139-141 совпадения, триггеры 142-144 и устройство 145, выполняющее функции, аналогичные функциям преобразователя 110 и схемы на транзисторах 29-41 и 51-54, и обеспечивающее по цепям 120-122 управление ключами 20-22.

d0

Такая задержка подачи управляющих импульсов с генератора 27 импульсов на ключи 17-25 необходима только в начальный момент времени включения стабилизатора во избежание неправильности замыкания ключей 17-25. В этот промежуток времени устанавливается режим работы схем измерения напряжения и управления, производится измерение напряжения сети и в дальнейшем включение ключей 17-25 производится беэ укаэанной задержки.

Измерение напряжения сети производится следующим образом.

Устройство 116 (фиг 4) содержит диод 146, резисторы 147 и 148, транзистор 149, ждущие мультивибра торы 150-152, схемы 153-155 совпадения, триггеры 156-158 и устройство 159, выполняющее функции, аналогичные функциям преобразователя 110 и схемы на транзисторах 29-41 и 51-54, и обеспечивающее по цепям 123-125 управление ключами 23-25.

Блок 160 измерения амплитуды напря жения в определенном промежутке времени, обеспечивающий измерение напряжения при прохождении фазы Я в пределах от 30 до 100О, содержит индика1 тор полярности напряжения на диоде 104, ключевой элемент, выполненный на транзисторах 42-44 и резисторах 69-72, трехкаскадный блок задержки, выполненный на ждущих мультивибраторах 94-96, и развязывающий ди2О од 105. Схема трехвыходного порогового элемента выполнена на транзисторах 45-50, резисторах 73-81 и источнике 100 опорного напряжения.

Трехвходной формирователь импульсов р фазы А выполнен на транзисторах 2942 и 51-54, резисторах 55-68 и 8284, схемах 91-93 совпадения, ждущих мультивибраторах 97-99 и триггерах

85-90.

ЗО На фиг 2-4 индекса 0М ОВ

Особозначены напряжения в фазах А, Ь и С . Индексами )А,,)Ви Jz обозначены токи в фазах A, 8 и С . Индексом V обозначены выходные сигналы элементов схемы, где и — порядковый номер элемента.

Схема (фиг. 1) работает следующим образом.

После подачи напряжения сети на схему Стабилизатора включается ис40 точник 26 питания, начинают работать генератор 27 импульсов, схемы измерения напряжения и управления. Импульсы от генератора 27 импульсов могут поступать на усилительные транэисто45 ры 36, 41 и 54 только через время (1-3)Tq, которое обеспечивается устройством 28 задержки. В течение этого промежутка времени импульсы с транзисторов 36, 41 и 54 и Уст о ройств 115 и 116 на ключи 17-25 не поступают, и ключи 17-25 закрыты.

877496

К входному зажиму фазы А подключен делитель напряжения на резисторах 73 и 74. 3а счет подачи прямого смещения через резистор 72 транзистор 44 открыт и шунтирует через диод 105 резистор 74, в результате чего транзисторы 45, 47 и 49 закрыты, транзисторы 46,48 и 50 открыты. В момент времени tz {фиг. 2) в положительный полупериод фазы А через диод 104 и резистор 69 открывается транзистор 42 и запускаются ждущие мультивибраторы 94 и 97, от которых запускаются последовательно ждущие мультивибраторы 95 и 96, 98 и 99. Импульс от ждущего мультивибратора 96 должен начинаться до момента прохождения фазы измеряемого напряжения через значение 90 и заканчиваться после о прохождения фазы через это значение.

В момент времени t заканчивается импульс от ждущего мультивибратора 94, запускается ждущий мультивибратор 95, а триггеры 85-87 устанавливаются в состояние "0". В момент времени tg от ждущего мультивибратора 95 запускается ждущий муль тивибратор 96.В промежуток времени от tycho t4 ждущий мультибратор 96 вырабатывает импульс, от которого через резистор 71 открывается транзистор 43, транзистор 44 закрывается и не влияет на результат измерения напряжения сети. Ждущий мультивибратор 96 вырабатывает импульс в то время, когда напряжение сети в фазе А проходит в момент времени t через максимальное значение.В этот момент времени напряжение на резисторе 74, пропорциональное нацряжению сети, также максимальное. Напряжение на резисторе 74 сравнивается с различными уровнями опорных напряжений.

В зависимости от значения напряжения сети триггеры 85-87 устанавливаются в определенные состояния.

При пониженном напряжении сети триггер 85 находится в состоянии "1", триггеры 86 и 87 — в состоянии "0", при нормальном напряжении сети триггеры 85 и 86 находятся в состоянии

"1", а триггер 87 — в состоянии "0", при максимальном напряжении сети все триггеры 85-86 находятся в состоянии "1".

После окончания импульса от ждущего мультивибратора 96 в момент времени tp закрывается транзистор 43, открывается транзистор 44, резистор 74 шунтируется открытым транзистором 44, транзисторы 45, 47 и 49 закрываются до следующего положительного полупериода фазы А, когда будет производится очередное измерение напряжения сети.

На схему управления ключами 1719 подаются сигналы не от тригге.— ров 85-87, которые фиксируют эначе ние измеренного значения напряжения сети,--а от триггеров 88-90, которые устанавливаются в состояния, аналогичные состояниям триггеров 85-87.

Изменение состояний триггеров 8890 производится следующим образом.

В момент времени t < заканчивается импульс от ждущего мультивибратора 97, все триггеры 88-90 переводятся в состояние "0". В момент времени t запускается ждущий мультивибратор 98, а в момент времени запускается ждущий мультивибратор 99 ..

В ПРОМЕжУтОК ВРЕМЕНИ От t ь ДО

7 импульс от ждущего мультивибратора 99 подается на схемы 91-93 совпадения, на выходе схем 91-93 совпадения появ; ляются сигналы, соответствующие сос- тояниям триггеров 85-87, и триггеры 88-90 переводятся в состояния, аналогичные соответственно состоя-:

20 ниям триггеров 85-87.

В момент времени t импульс от ждущего мультивибратора 99 заканчивается и схемы 91-93 совпадения выключаются. При выключении схем 9125 93 совпадения состояния триггеров 8890 не должны изменяться.

В зависимости от состояния триггеров 88-90, которые, как показано выше, определяются уровнем входного напряжения сети, схема управления открывает один иэ транзисторов 54, 41 и 36 и соответственно один иэ ключей 17, 18 и 19. транзистор 54 и ключ 17 могут быть открыты только при одновременно закрытых транзисторах 52 и 53. Аналогично транзистор 41 и ключ 18 могут быть открыты только при одновременно закрытых транзисторах 39 и 40, а транзистор 36 и ключ 19 могут быть

4О открыты только при одновременно закрытых транзисторах 34 и 35.

Открывание транзисторов 29-31 и эакрывание транзисторов 58, 40 и 35 производится только при отсутствии

45 тока в цепи фазы К . Ток в цепи фазыА отсутствует в момент включения стабилизатора до момента времени t . до которого производится задержка подачи управляющих импульсов на ключи 17-19, и в те моменты времени, когда ток меняет полярность.

Стабилизация напряжения в фазе в производится следующим образом.

В момент времени t8 начинается положительный полупериод в фазе 8 .

Через диод 132 и резистор 133 открывается транзистор 135 и запуск ется ждущий мультивибратор 136, от .которого после окончания импул; са в момент времени с9 запускается ждущий

60 мультивибратор 137, а триггеры 142144 устанавливаются в состояние "0".

В момент времени t. от ждущего мультивибратора 137 запускается ждущий мультивибратор 138, от которого

5 срабатывают схемы 139-141 совпадения, 877496 и по цепям 128-130 через схемы 139141 совпадения на триггеры 142-144 подаются сигналы от триггеров 85-87, . в.результате чего триггеры 142-144 устанавливаются в состояния, аналогичные состояниям триггеров 85-87, в которые триггеры 85-87 были установлены по результату измерения напряжения в фазе А в момент времени

Таким образом, измеренное значение напряжения сети в фазеА распространяется и на фазу Ь .

Работа элементов устройств управления фаз 8 и с аналогична работе соответствующих элементов фазы А .

Таким образом, после каждого измерения напряжения дети, которое про. изводится одни раз.ъ период в одной фазе А, в каждой фазе А, Ь и С замыкаются на.один период по одному иэ ключей 17-19, 20-22 и 23-25, подключенных к одинаковым отводам 5-7, 9-11 и 13-15 обмоток 2, 3 и 4 трансформатора 1, что обеспечивает одинаковое изменение напряжения во всех фазах А, Ь и С.

Изменение состояний триггеров 8890, 142-144 и 156-158 может производится и в отрицательные полупериоды напряжений фаз А, В.и С при соответствукщем выборе элементов и режимов схемы стабилизатора.

В предлагаемой схеме порядок чередования фаз А, б иС, не влияет на работу стабилизатора напряжения. она может быть использована и в однофаэном стабилизаторе напряжения.

В этом случае используются элементы, применяемые только для стабилизации, напряжения в фазе А .

Предлагаемая схема стабилизатора напряжения отрабатывает изменение напряжения сети каждый период, что обеспечивает наибольшее быстродействие стабилизатора и лучший коэффициент стабилизации выходного напряжения по сравнению с известными схемами стабилизаторов.

Формула изобретения

Устройство для управления регулятором переменного напряжения дискретного действия, содержащее и-выходной пороговый элемент, каждый выход которого соединен с соответствующим входом и-входового формирователя

15 импульсов, при этом вывод синхронизации формирователя импульсов соединен- с выходом нуль-органа, о т л и— ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействия и точности, щ и него дополнительно введен блок измерения амплитуды напряжения н определенном промежутке времени, содержащий индикатор полярности напряжения, выход которого соединен со входом трехкаскадного блока задержки, выход перного каскада которого соединен с ныводом установки н нуль формирователя импульсов, а выход третьего каскада соединен со входом

ЗО управления ключевого элемента, шунтирующего входные выводы по,рогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское снидетельстно СССР

9 419861, кл. G 05 F 1/14, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 626429, кл. G 05 F 1/14, 1975.

877496

f21

1ßÕ

1И

М

01

728

150 д152

Puz. Ф

Составитель И.Головинова

Редактор Ю.Ковач Техред М. Голинка Корректор Н.Стец

Закаэ 9612/71 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная, 4