Устройство для регулирования и стабилизации переменного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04. 01. 81 (21) 3264926/24-07 (51) М. КП. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

С 05 F 1/44

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316. .722.1(088.8) Опубликовано 150882. Бюллетень №30

Дата опубликования описания 15. 08. 82 (72) Авторы изобретения

A È.Âàâèëoâ, Б.С.Петров и Ю.П.Федоро (71 ) 3a яв и тель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

И СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕРЕМЕН НОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электропитанию различных устройств, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для накала мощных устройств, например подогревателей и электропечей, где требуется стабилизация напряжения при значительных колебаниях сети.

Известно устройство для стабилизации переменного напряжения, содерmagee два коммутирующих элемента, соединяющих входной зажим с двумя выходными зажимами, датчик напряжения с фазосдвигающей цепью, соединенной с управляюцими входами первого коммутируюцего элемента и через блок фиксированной задержки — с управляюцим входом второго коммутирующего элемента. Первый коммутирующий элемент стабилизирует напряжение по среднему значению, а второй — по эффективному, причем величины обоих напряжений устанавливают равными f1)..

Недостатками данного стабилизатора.являются отсутствие обратной связи по выходным напряжениям, что снижает точность стабилизации, и невозможность независимой регулировки выходных напряжений. Кроме того, ограничен предел совместнoro регулирования напряжения, так как при изменении угла включения в широких пределах величины среднего и эффективного значений напряжений не остаются одинаковыми.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержацее переключаюций элемент, включенный между входной и выходной клеммами, элемент сравнения, входами соединенный с опорным узлом н через фильтр и выпрямитель — с выходной клеммой (21.

Недостатком известного стабилизатора является сложность схемы, так как для питания накалов нескольких каскадов моцного устройства приходится использовать такое же число стабилизаторов, что значительно увеличивает объем оборудования и потребляемую мсхцность. В стабилизаторе ограничен предел регулирования выходного напряжения, так как пилообразное напряжение формируется из выпрямленного напряжения сети.

Кроме того, стабилизатор, выпол-. ненный на принципе линейного смещения угла включения путем сравнения пилообразного напряжения с амплитуЗ0 дой сигнала рассогласования выходно951261

ro напряжения (обратной связи) и опорного напряжения, может самовозбуждаться.

Цель изобретения — упрощение схемы и расширение функциональных возможностей стабилизатора. 5

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два элемента И, триггер и программный блок, причем выходы элементов И объединены и подключены к управляющему ð входу перекдючающего элемента, первые входы элементов И соединены с выходами триггера, а вторые входы— с соответствующими выходами программного блока, другие выходы которого подключены соответственно к опорному узлу, выполненному в виде преобразователя код — напряжение, и стробирующим входам фильтра и триггера, информационный вход которого соединен с выходом элемента сравнения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для регулирования и стабилизации переменного напряжения; на фиг. 2 — диаграмма его работы для одного канала.

Устройство состоит из фильтра 1 с выпрямителем, переключающего элемента 2, схем И 3 и 4 с триггером 5, выполняющих функции элемента ИЛИ с .памятью, программного блока 6, состоящего из синхронизируемого сетью счетчика и коммутатора, преобразователя код — напряжение 7, элемента сравнения 8.

Устройство работает следующим об- Зз разом.

Фильтр 1 с выпрямителем подключен к переключающему элементу 2 (симистор), который через .схемы И 3 или

4, управляемые триггером 5, включа- 40 ется при максимальном или минимальном угле включения импульсами с соответствующего выхода программного блока б, счетчик которого заполняется импульсами с частотой. Причем частота 45 выбирается из условия необходимой дескретности углов (импульсов) включения, а разрядность счетчика — с учетом перекрытия всех используемых углов включения. В каждый полупериод .Sp напряжения сати часть коммутатора, соединенная со счетчиком, в зависимости от режима выбирает из последовательности импульсов счетчика свою пару импульсов, которые соответствуют расчетным углам включения.

Для каждого канала стабилизации коммутатор имеет свою пару выходов, один - для максимальных углов включения, другой — для минимальных.

Другая часть коммутатора управляет преобразователем код — напряжение 7, разрядность которого выбирается из необходимой точности опорного напряжения. Число направлений этой части коммутатора равно числу режимов рабо- 65 ты .устройства, а необходимое опорное напряжение получают коммутацией входов соответствующего направления.

С выхода преобразователя код — напряжение 7 опорное напряжение поступает на вход схемы сравнения 8, на другой вход которой поступает выходное напряжение с фильтра 1. . Информация о знаке разности опорного и выходного напряжений с выхода порогового элемента сравнения 8 поступает на информационный вход триггера 5, который стробируется одним из импульсов последовательности в той части полупериода напряжения сети, где нет включения переключающего элемента. B случае использования одного канала стабилизации напряже ния фильтра Цс (фиг.2) и вхбд преобразователя код — напряжение 7 можно не стробировать, при этом уровень напряжения на выходе порогового элемента сравнения 8 зависит от того, больше или меньше П р опорного напряжения. До фильтра 1 снимается переменное выходное напряжение, а после фильтра 1 — постоянное. При увеличении числа каналов стабилизации элемента 1-5 схемы повторяются в каждом канале, а 6-8 — общие для всех каналов, причем фильтр 1 и вход преобразователя код — напряжение 7 необходимо стробировать поканально совместно с триггером 5 импульсами последовательности, сдвинутыми друг относительно друга. Для этого выходы фильтров 1 через резисторы либо шунтируются соответствующим транзисторным ключом, либо через разделительные диоды поочередно подключены к общему входу элемента сравнения 8, эпюры входных и выходных напряжений которого в этом случае представляют собой импульсные сигналы, сдвинутые во времени согласно стробирующим импульсам.

Таким образом, опрос фильтров стробирующими импульсами с программного блока и обновление информации на триггерах происходит в каждый полупериод напряжения сети, а стабилизация выходных напряжений при изменении напряжения сети и нагрузки осуществляется изменением соотноше.— ния числа полупериодов с максимальным углом включения и минимальным.

Точность стабилизации определяется чувствительностью элемента сравнения, а быстродействие зависит от постоянной времени соответствующего фильтра. Программное изменение дискретнофиксированных углов включения и опорного напряжения исключает самовозбуждение устройства и необходимость в регулировочных элементах, обеспечивает дистанционное управление, повышая тем самым надежность и улучшая условия эксплуатации. Устройство

951261 обеспечивает наращивание каналов стабилизации переменного и постоянного напряжений и при этом экономит оборудование и потребляемую мощность путем временного уплотнения работы некоторых элементов (6-8) схемы, причем для органиэации каждого последующего канала достаточно одного симистора, фильтра с выпрямителем,. триггера и двух схем И, что значительно упрощает схему. Регулировка напряжения путем дискретного смещения углов включения переключающего элемента от 0 до 180 электрических градусов расширяет пределы регулирования.

Формула изобретения

Устройство для регулирования и стабилизации переменного напряжения, содержащее переключающий элемент, включенный между входной и выходной клеммами, элемент сравнения, входами соединенный с .опорным узлом и через фильтр и выпрямитель — с выходной клеммой, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и. упрощения схемы, в него введены два элемента И, триггер и программный блок, 5 причем выходы элементов И объединены и подключены к управляющему входу переключающего элемента, первые входы элементов И соединены с выходами триггера, а вторые входы — с соответ10 ствующими выходами программного блока, другие выходы которого подключены соответственно к опорному узлу, выполненному в виде преобразователя код — напряжение, и к стробирующим входам фильтра и триггера, информаци- онный вход которого соединен с выходом элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9601679, кл. С 05 Р 1/44, 1974.

2. "Миниатюризация вторичных источников электропитания электронной аппаратуры". Общество "Знание", 1973, февраль, с. 49, рис. 2.

9512б1 ит

Фиг.2

Составитель С.Чернышева

Техред С.Иигунова Корректор A.Ãðèöåíêî

Редактор M.Äûëûí

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

Заказ 5945/53 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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