Преобразователь переменного напряжения в постоянное

(50 4 Н 02 М 7 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬСТВ тических ния эффекльсаций вы- скачкообразна входе ения - улучшение энерг оказателей путем повыш пенсациижения. Прнапряжени тивности к ходного нап ном снижени устройства жение напря дующим быс нием около случае такж о 1 строе сн я с после т место я до н затухающи вой лин олеба этом л момент имеет ме возбезключ 7, ащаюшийся ключении бания ни и тра 2 низсироватье ложного енциатора м включения чом 15,форя и блоком ключа 7, устраняется клмирователем 16 напряжен17 совпадения. 2 ил. ОСУДАРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Горьковское отделение Всесоюзного государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект"(56) Авторское свидетельство СССР В 1081764, кл. Н 02 М 7/04, 1982.Авторское свидетельство СССР В 1160511, кл. Н 02 М 7/04, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ(57) Изобретение относится к элек тротехнике и может быть использов но в устройствах, к которым предь ляются высокие требования по стаб лизации и быстродействию выхода в установившийся режим. Цель изобре цюЯОао 128391 О А 1 начала и одного проце буждение ка 8 управле задержки лючается пер через некоторое время во в исходное состояние. Пр ключа 7 продолжающиеся к напряжения с выхода филь кой частоты будут компен ся в сумматоре 3. Влияни сигнала на выходе диффер 5, обусловленное моменто1 128391Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, к которым предъявляются высокие требования по стабилизации и быстродействию выхода в установившийся режим.Цель изобретения - улучшение энер. гетических показателей путем повышения эффективности компенсации пульсаций выходного напряжения.10На фиг. 1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы его работы.Преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит первыйвыпрямитель 1, выход которого подключен к входу фильтра 2 низкой частоты, подключенного выходом к первому входу первого. сумматора 3 и квходу усилителя 4 переменного напряжения, дифференциатор 5, второй сумматор 6, первый вход которого подключен к входу дифференциатора 5 ик выходу первого сумматора 3, первыйключ 7 с блоком 8 управления, содержащим последовательно соединенныепервый формирователь 9 прямоугольного напряжения, второй выпрямитель10, расширитель 11 импульсов, элемент 12 задержки, логический элементНЕ 13, двухвходовый логический элемент И 14 по первому входу, второйвход которого подключен к выходу расширителя 11 импульсов, второй ключ15, второй формирователь 16 прямоу 35гольного напряжения, вход которогосоединен с выходом дифференциатора5 и с входом второго ключа 15, выход фкоторого подключен к второму входувторого сумматора 6, блок 17 совпадения, первый вход которого подключен к выходу второго формирователяпрямоугольного напряжения 16, второйвход - к выходу первого формировате 45ля прямоугольных напряжений 9, авыход - к управляющему входу второго ключа 15. Вход первого ключа 7присоединен к выходу усилителя 4 переменного напряжения, и к входу блока 8 управления, выход - к второмувходу первого сумматора 3, а управляющий вход - к выходу блока 8 управления.Для обеспечения компенсации переменной составляющей напряжения в первом сумматоре 3 усилитель 4 переменного напряжения выполнен инвертирующим. о 2Первый 9 и второй 16 формирователи прямоугольного напряжения выполнены по схеме двухпорогового компаратора с зоной нечувствительности. На ихвыходах формируются прямоугольные импульсы единичной амплитуды и совпадающие по знаку с напряжением на ихвходе. Зона нечувствительности формирователя 9 напряжения определяетсяамплитудой сигнала с выхода усилителя 4 напряжения в установившемся режиме и выбирается с запасом вьппе ее.Зона нечувствительности формирователя 16 напряжения выбирается иэ условия отстройки от сигнала с выходадифференциатора 5 в установившемсярежиме.Блок 17 совпадения выполнен инвертирующим, причем при отсутствиисовпадения знаков напряжений наего входах на выходе присутствуетсигнал логической "1" удерживающийвторой ключ 15 в выключенном состоянии. При совпадении положительныхили отрицательных знаков напряженийна входах блока 17 совпадения на еговыходе формируется сигнал логического нуля, осуществляющик включение второго ключа 15,Устройство работает следующимобразом,В установившемся режиме пульсирующее напряжение с выхода выпрямителя 1 поступает на фильтр 2 низкойчастоты, в котором осуществляетсяпервый этап поглощения переменнойсоставляющей напряжения. Напряжениес выхода фильтра поступает на входинвертирующего усилителя 4 переменного напряжения и на первый входпервого сумматора 3.Выход блока 8 управления находится в состоянии (логический нуль навыходе), при котором первый ключ 17замкнут и объединяет выход усилителя 4 напряжения с вторым входом первого сумматора 3.Выделяемое усилителем 4 переменного напряжения напряжение пульсации не содержит постоянной составляющей и находится в противофазе спульсациями напряжения на его входе,которое поступает на первый вход сумматора 3, В сумматоре 3 осуществляется окончательная компенсация пульсаций. Так как выделенная на выходепервого сумматора 3 постоянная составляющая напряжения не изменяетсяво времени, то на выходе дифференциатора 5 напряжение равно нулю ивторой сумматор 6 работает в режимеповторителя напряжения с выхода первого сумматора 3. Формирователь 9прямоугольного напряжения в блоке8 управления выбирается таким образом, чтобы его порог чувствительности бып выше наибольших пульсаций в напряжении на выходе усилителя 4 переменного напряжения в установившемся режиме. При этом всепоследующие элементы в блоке 8 управления не возбуждаются и на еговыходе сохраняется логический нуль,при котором ключ 7 замкнут,Так как на входах первого 9 ивторого 16 формирователей прямоугольного напряжения сигналы нижеих порога чувствительности, то наобоих входах блока 17 совпаденияприсутствуют логические нули,поэтому с его выхода на управляющий вход .второго ключа 15 поступает сигналвысокого уровня (логическая единица),удерживающий этот ключ в разомкнутом состоянии.Таким образом, второй сумматор6 работает как повторитель напряжения с выхода первого сумматора 3.При скачкообразном увеличениинапряжения на входе устройства, например при подключении источника переменного напряжения на вход выпрямителя 1, напряжение на выходе сглаживающего фильтра 2 низкой частотыбыстро выходит на уровень установившегося значения, переходит его исовершает несколько быстро затухающих колебаний около линии установившегося значения (см, фиг, 2, гдеизображены напряжения на выходах блоков Ц , гдепорядковый номерблока согласно фиг. 1). Начиная смомента включения, на выходе усилителя 4 напряжения появляется напряже.ние, превышающее порог чувствительности формирователя 9 прямоугольногонапряжения в блоке 8 управления. Вформирователе 9 прямоугольного напряжения вырабатывается сигнум-Функция от выделенной переменной составляющей, При этом второй двухполупериодный выпрямитель 10 Формирует последовательность однополярных импульсов со скважностью, определяемойпорогом чувствительности формирователя 9 прямоугольного напряжения.На5 10 этому логическая единица проходит на выход логического элемента И 14 и переводит первый ключ 7 в разомкнутое состояние, Это переключение осуществляется беэ задержки практически в момент начала переходного процесса. Пока ключ 7 разомкнут процесс выхода усилителя 4 напряжения на рабочий участок не оказывает влияние на качество выходного напряжения устройства. При этом первый сумматор 3 работает как повторитель напряжения с выхода фильтра 2 низкой частоты. На втором сумматоре 6 осуществляется суммирование сигнала от первого сумматора 3 с его первой производной от дифференциатора 5, поступающей на второй вход сумматора 6 через включенный второй ключ 15, Включенное состояние ключа 15 обеспечивается наличием совпадения знаков сигналов от формирователей 9 и 16 прямоугольного напряжения на входах инвертирующего блока 17 совпадения, с выхода которого на управляющий вход второго ключа 15Фпоступает сигнал логического "0".Суммирование сигнала с выхода первого сумматора 3 с его первой производной от дифференциатора 5 позволяет существенно увеличить скорость достижения установившегося значения. Через заданное время 1 (см. Фиг. 2). соответствующее моменту пересЕчения возрастающего напряжения на выходе фильтра 2 низкой частоты с уровнем установившегося значения, срабатывает элемент 12 задержки, на его выходе появляется логическая "1". После инверсии в логическом элементе НЕ 13 сигнал логического чО" поступает на первый вход логического элемента И 14. На его выходе появляется логический "0, что приводит к замы"канию первого ключа 7 (возврат висходное положение), С этого момен 15 20 25 30 35 40 45 50 55 выходе расширителя 11 импульсов имеет место сплошной сигнал в течениевсего переходного процесса. Этотсигнал проходит в виде логической"1" на второй вход логического эле-мента И 14 и запускает элемент 12задержки. До срабатывания элемента12 задержки на его выходе присутствует логический 0, следовательно,на выходе логического элемента НЕ13 и на первом входе логическогоэлемента И 14 - логическая "1".По5 1283910 6 10 15 20 25 30 35 50 та на выходе первого сумматора 3выделяется постоянная составляющая на уровне установившегося значения.Так как постоянная времени филь. -тра 2 низкой частоты является параметром, который не зависит от значений входного сигнала, то можносчитать, что всегда время от началапереходного процесса при включениидо момента первого пересечения возрастающего напряжения на выходефильтра с линией установившегосязначения будет неизменным и поддающимся вычислению по параметрам фильтра.В момент включения первого ключа7 напряжение на его выходе скачкомизменяется от нуля до значения напряжения на выходе усилителя ч напряжения в этот яе момент времени.Поэтому в напряжении на выходе первогосумматора 3 в момент включения ключа7 .будет иметь место небольшой и кратковременный перепад, который существенно усиливается дифференциатором5, формируя, наряду с полезным сигналом одной полярности, кратковременный сигнал обратной полярности,амплитуда которого может существеннопревьппать полезный сигнал. Нафиг. 2 видно, что знак прямоугольного напряжения Ц , сформированныйиз полезного сигнала 0 , совпадаетсо знаком сигнала Б, что обеспечи -вает включенное состояние второгоключа 15 от блока 17 совпадения толь,ко в течение времени действия полез, ного сигнала от дифференциатора 5.В результате напряжение на втором входе второго сумматора6 Я, )содержит только полезный сигнал,что существенно улучшает форму выход.ного напряжения Ц по сравнению спрототипом,Кроме того, отключенное состояние второго ключа в установившемсярежиме позволяет сохранить уровеньпульсаций на выходе второго сумматора б не хуже, чем на выходе первого сумматора 3.При скачкообразном снижении напряжения на входе устройства (отключении) характер переходного процесса на выходе фильтра 2 низкой частоты близок к описываемому при включении. Отличие состоит в быстромснижении напряжения до нуля с последующим быстро затухающим колебаниемоколо нулевой линии. Кроме того,имеет место, в момент начала переходно-, го процесса, возбуждение блока 8 управления, без задержки отключается первый ключ 7 и через время, равноевозвращается в исходное положение.Здесь от начала процесса в течение времени С снижающееся напряжение с выхода фильтра (без компенсации) проходит на выход первого сумматора 3.В течение времениИвто 2.рой ключ 15 находится в замкнутом состоянии, так как имеет место совпадение знаков сигналов от формирователей 9 и 16 прямоугольного напряжения. Так как первая производная У от снижающегося напряжения Б от 3 рицательная, то во втором сумматоре б будет происходить вычитание входных сигналов, обуславливающее крутой фронт (высокую скорость) снижения выходного напряжения.Начиная с момента истечения времени 1 включается первый ключ 7 и продолжающиеся колебания напряжения с выхода фильтра 2 низкой частоты будут компенсироваться в сумматоре 3.Влияние ложного сигнала на выходе дифференциатора 5, обусловленное моментом включения первого ключа 77 устраняется ключом 15, формирователем 16 напряжения и блоком 17 совпадения, аналогично описанному выше режиму скачкообразного повышения . напряжения.Предлагаемое устройство можно применить в различных сферах народного хозяйства (релейная защита,автоматика и измерения в энергосистемах, а также в устройствах промьппленной автоматики и управления), где требуются источники питания выг45 прямленным напряжением, обладающие высоким быстродействием выхода врежим и с низким уровнем пульсаций,в том числе и при переходных процессах. формула изобретенияПреобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий первый выпрямитель, выход которого подключен к входу фильтра низкой частоты, подключенного выходом к первому входу первого сумматора и к входу усилителя переменного напряжения, дифференциатор, второй сум10 Р 5 Составитель Е.МельниковРедактор А.Долинич Техред В.Кадар ектор Е,Сирохман 5 Тираж 66 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, Жкаэ 7455/5 Подписного комитета СССР нии и открытий Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 12839матор, первый вход которого подключен к входу дифференциатора и выходу первого сумматора, первыйключ и блок управления им, включающий в себя последовательно соединенные первый формирователь прямоугольного напряжения, второй выпрямитель, расширитель импульсов,элемент задержки, логический элементНЕ и по первому входу двухвходовый 10логический элемент И, второй входкоторого соединен с выходом расширителя импульсов, а выход, являющийся выходом блока управления,с управляющим входом первого ключа,при этом вход блока управления подключен к выходу усилителя переменного напряжения и к рабочему входупервого ключа, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем повыше ния эффективности компенсации пульсации выходного напряжения с сохранением высокого быстродействия, дополнительно введены второй ключ,второй формирователь прямоугольного напряжения и блок совпадения,причем вход второго формироватепя прямоугольного напряжения подключен квыходу дифференциатора и к рабочему. входу второго ключа, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а управляющий вход -с выходом блока совпадения, первыйвход которого подключен к выходу второго, а второй вход - к выходу первого формирователя прямоугольного напряжения.