Регулятор для источника переменного напряжения

СОЮЗ СООЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19 (1) в(ьц Н 02 ЫЙ КОМИТЕТ СССР ОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМ а т роЪю(56) 1.Бунаков В.Л. и др. Полупроводниковые регуляторы напряжения и частоты электрических машин. М., "Энергия", 1966, с. 97.2, Авторское свидетельство СССР В 408448 у кле Н 02 Р 9/30 1 955 а(54) (57) РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий выпрямитель, вход переменного тока которого предназначен для подключения к силовому выходу источника переменного напряжения, а выход постоянного тока соединен с входом нелинейного измерительного моста, форми-, рователь пилообразного напржкения, подключенный входом к силовому выходу источника переменного напряжения, и компаратор, один из входов которого подключен к выходу указанного Формирователя пилообразного напряжения, а выход компаратора соединен с входом усилителя мощности, выход которого подклочен к входу управления источника переменного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения качества электроэнергии путем повыаения точности регулированияв него дополз вительно введены интегратор на операционном усилителе и цель отрица" тельной обратной связи, выполненная на трехлеч вом резистивном делителе налряжения и двух диодах, вход интегратора подключен к выходу нелинейного измерительного моста, вы- ход интегратора подключен к второму выходу комэаратора и свободным выводам резистивного делителя н прядения, анод первого и катод в о го диодов объединены и соединены с инвертирующим входом операционного усилителя интегратора, катод первого диода соединен с одной общей точкой, а анод второго диода - с другой общей точкой резистивного делителя напряжения.11441Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля регулирования источников переменного напряжения, например, синхронных генераторов транспортныхсредств.Известны регуляторы напряжениядля источников переменного тока, например синхронных генераторов, содержащие подключенный к выходу источни Ока напряжения формирователь пилообразного напряжения и устройство сравнения пилообразного напряжения сопорным. Регуляторы имеют высокоебыстродействие, так как время отработки не превыпает один период пилообразного напряжения 1,Недостатком устройств такого типа является наличие статизма регулирования, зависящего от наклона рабо Очего участка пилообразного напряжения.Наиболее близким техническим решением к изобретению является регулятор для источника переменного напряжениясодержащий вьорямитель, 25вход переменного тока которого предназначен для подклочения к силовомувыходу источника переменного напряжения, а выход постоянного тока сое.динен с входом нелинейного измерительного моста, формирователь пилообразного напряжения, подключенныйвходом к силовому выходу источникапеременного напряжения, и компаратор,один иэ входов которого подключенИк выходу указанного формирователяпилообразного напряжения, а выходкомпаратора соединен с входом усилителя мощности, выход которого подключается к входу управления источника переменного напряжения.В этом регуляторе повышение точности достигнуто включением на входе диодно-емкостного формирователя, пилообразного напряжения последовательно датчиков переменного и выпрямленного напряжения, а также индуктивно-емкостного фильтра 21 .В известном регуляторе сохраняет ся, хотя и в меньшей степени, завиУсимость от формы выходного напряжения источника, а также противоречие между требованиями точности и устойчивости при выборе наклона рабочего 55Фучастка пилообразного напряжения, что приводит к ухудшению качества электроэнергии. 84 3Недостатком известного устройства также является наличие трансформатора на входе формирователя пилообразного напряжения, что усложняет конструкцию.Целью изобретения является повышение качества электроэнергии путем повышения точности регулирования.Поставленная цель достигается тем, что в регулятор для источника яеремеяного напряжения, содержащий вьн- рямитель, вход переменного тока которого преднаэяачен для подключения к силовому выходу источника переменного напряжения, а выход постоянного тока соединен с входом нелинейного измерительного моста, формирователь пилообразного напряжения, подключенный входом к силовому вьабэду источника перемеяного напряжения, и компаратор, один из входов которого подключен к выходу укаэанного фориирова" теля пнлообразного напряжения, а выход компаратора соединен с входом усилителя мощности, выход которого подклвчается к входу управления источника переменного напряжения, введены интегратор ша операционном усилителе и цепь отрицательной обратной связи, выполненная на трехплечевом резистивяом делителе напряжеяия и двух диодах, вход интегратора подкпв-. чея к выходу нелинейного измерительного моста, выход интегратора - к второму входу компаратора и свободяьвю выводам реэистивного делителя напряжения, анод первого и катод второго диодов обьединены и соединены с инвертирующим входом операционного усилителя интегратора, катод первого диода соединен с одной общей точкой, а анод второго диода - с другой общей точкой резистивяого делителя напряжения.На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого регулятора при его работе совместно с синхронным генератором; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющие работу регулятора. Источник 1 переменного напряжения, например синхронный генератор, своим силовьи выходом через выпрямитель 2 подключен к входу нелинейного моста 3, содержащего делитель напряжения на резисторах 4 и 5 и стабилитроны 6 и 7. К выходному и входному полюсам выпрямителя 2 подключен диодно-емкостный формирователь Я пилообраэно3 144 го напряжения, содержащий делитель напряжения на резисторах 9 и 10, диод 11, конденсаторы 12 и 13 и разрядный резистор 4.Выход измерительного моста 3 подключен к входу интегратора 5, выполненного на операционном усилителе 16 с входным резистором 17 и конденсатором 18 обратной связи. Усилитель интегратора охвачен отрицательной об ратной связью 19,содержащей встречно включенные диода 20 и 21, подключенные к средним точкам трехплечевого делителя напряжения на резисторах 22- 24, подключенного к выходу ннтегра тора. Питание усилителя 16 осуществляется дт стабилитрона 6 измерительного моста 3.К выходам интегратора 15 и Формирователя 8 подключены входы компара тора 25, выполненного на транзисторе 26, управляющем работой выкоднбго ключевого усилителя 27 мощности.Регулятор для источника неремеиного напряжения работает следующим д образом.На вход формирователя 8 подает- ,ся однополупериодное выпрямленное напряжение, амплитуда которого равна амплитуде напряжения генератора. Нап- З 0 .ряженке Ц на резисторе О также имеет Форму однополупериодного выпрямленного напряжения, амплитуда которого зависит от напряжения генератора, а напряжение Ц на конденсаторе 13 имеет пилообразную форму, и его . постоянная составляющая такж зави. сит от напряжения генератораСглаживающий конденсатор 12 уменьш ет зависимость пилообразного напряжения от40 искажений Формы напряжения генератора. Постоянная времени 1 С -цепи, образован" нпй конденсатором 13 и резистором 14, определяет амплитуду пульсирующей сос-. тавляющей пилообразного напряжения.45Сигнал рассогла:ования измерительного моста, равный разности напряжений на резисторе 5 и стабилитроне 7, который также зависит от величины напряжения генератора, подается на 50 вход интегратора 15, который обеспе-, чивает усреднение и усиление сигнала рассогласования. Постоянная времени интегратора 15, определяемая параметрами С -цепи 17 и 18, достаточно ве лика по сравнению с периодом напряже-. ния генератора, так что напряжение интегратора 0изменяется достаточ 184 .4но медленно, а в пределах одного периода практически постоянно.База транзистора 26 подключена к выходу Формирователя 8, а цепь его эмкттера - к выходу интегратора, так что транзистор 26 и ключевой усилитель 27 переключается в моменты,. соответствующие точкам пересечения напряжений О и 0 ,и среднее значение напряжения возбуждения определяется шириной импульсов напряжения 0 на выходе усилителя 27.При достаточно высоком козффициечте усиления операционного усилителя 16 незначительные медленные изменения напряжения генератора приводят к изменениям напряжения э и к изменениям ширины. импульсов " от минимальных до максимальных значений рабочего диапазона (фиг. 2), Благода" ря этому отклонения напряжения гене-. ратора от заданного уровня в статических режимах достаточно малы и практически не зависят от амплитуды и крутизны пилообразного напряжения, так как всегда мвюо выбрать статический коэффипиент усиления интеграторов, обеспечивающий необходимую отработку опорного напряжениямиПри быстрых изменениях напряжения генератора фиг. 3), когда напряжение О 1 не успевает изменяться, изменение ширины импульсов 1 происходит эа счет изменения амплитуды пилообразного напряжения, т.е. с запазды" ванием не более одного периода. Благодаря этому обеспечиваются быстрое увеличение напряжения возбуждения при просадках напряжения генератора, вызванных включением потребителей, и быстрое уменьшение напряжения возбуждения при всплескахнапряжения генератора, вызванных отключениями потребителей, т.еобеспечиваются хорошие динамические характеристикисистемы регулирования.Так как статические характеристики практически не зависят от крутизны пилообразного напряжения, наклон его рабочего участка может быть выбран достаточно большим из условия обеспечения устойчивости. Однако для исключения сильного пере регулирования в пе реходных режимах, например после запуска генератора или после непосредственного запуска от генератора двигателя соизмеримой мощности, пределы иэме 114413нения напряжения 0 должны быть ограничены сравнительно узкой зоной, соответствующей возможному размеру изменения пилообразного напряжения в установившихся режимах, чтобы 5 выполнялось условие 01 а Ц 0 . ВМЬНЪМчм противном случае при относительно большой длительности переходного режима напряжение 0 могло бысильно отклониться от рабочей зоны, 1 ф что потребовало бы большого времени на возврат в рабочую зону и привело бы к сильному перерегулированию.В предлагаемом устройстве для этой цели служит цепь обратной свя зй. Соотношения плеч делителя 22-24 выбраны таким образом, что при снижении напряжения 0 до уровня 0 мин открывается диод 20, и цепь обратной связи грепятствует дальнейшему сни 84 бженню напряжения 0 а при повыпении напряжения 0 до уровня 01 отк 3 мскс рывается диод 21, и ограничивается нарастание напряжения 0 . В установившихся режимах диоды 20 и 21 заперты, и обратная связь 19 не влияет на работу генератора,Регулятор может быть использован с вращающимися и статическими источниками переменного напряжения.При регулировании синхронных генераторов предлагаемое устройство позволяет обеспечить прямой пуск асинхронныХ двигателей соизмеримой с генератором мощности без примене.ния устройств компауидироваиия, При наличии потребителей постоянного Т 9 ка, подключенных к источнику через выпрямитель, обеспечивается высокая точность среднего напряжения.,г.Ю Составитель А.ЛебедевРедактор В.Данко Техред С.Легеза Корректор А,Т Тираж 646 ПодписноеГосударственного комитета СССРделам изобретений и открытий