Устройство для регулирования напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8015 4 А 1 ТЕПЬСТ т Лизогуко ян Л.А. Имиех./ Тезисы научно-техни едование по- аппаратури , Вильнюс льство СССР1/56, 1979.РЕГУЛИРОВАНИЯ НА сится к электро- использовано для ния на нагрузке,яется повышение ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИК АВТОРСКОМ(71) Институт электродинамикиАН УССР иСпециальное конструкско-технологическое бюро Инстиэлектродинамики АН УССР(56) Галоян ГЛ., Григортатор индустриальных помдокладов 2-й Всесоюзнойческой конференции "Исслмех в цифровой технике иные способы борьбы с ним1974, с. 30-33,Авторское свидетеУ 855634, кл . С 05 Р(57) Изобретение отнотехнике и может бытьрегулирования напряжеЦелью изобретения явл(51) 5 С 05 Р 1/46, 1/12 БРЕТЕНИЯ 2надежности питающей сети .путем компенсации изменений потребляемого из сети тока при регулировании напряжения на нагрузке. Напряжение на нагрузке 4 равно сумме напряжения питающей сети 3 и напряжения на выходе регулирующего органа (РО) 2. Управление РО 2 осуществляет блок 5 управления, представляющий собой программируемый двухканальный генератор функций. Каждому такту импульсного генератора 10, входящего в состав блока 5, соответствует определенное значение отклонения выходного напряжения, формируемого с помощью РО 2, В зависимости от значения отклонения выходного напряженигенератор 8 тока подает в сеть 3 токтакой величины, который компенсируетизменение потребляемого.из сети 3тока, При испытаниях потребителейэлектроэнергии на способность выдерживать изменения напряжения питанияразличной длительности автономная система электроснабжения работает безперегрузок, что и обеспечивает павыпение ее надежности. 5 з.п.ф-лы, 2 илИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования напряжения на нагрузке. Цепью изобретения является повыше 5 ние надежности питающей сети путем компенсации изменений потребляемого из сети тока при регулировании напряжения на нагрузке.На фиг. 1 представлена структурная 1 рсхема устройства для регулирования напряжения; на фиг. 2 - схема устройства, предназначенного для работы на постоянном токе и обеспечивающего по- вышение точности компенсации изменений потребляемого из сети тока.Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные между входными и выходными выводами датчик 1 тока и Регулирующий орган 2, К входным выводам подключается питающая сеть 3, а к выходным выводам - нагрузка 4. Блок 5 управления первым выходом подключен к управляющему входу регулирующего органа 2, а вторым выходом - , 25 к одному из входов перемножителя 6, другой вход которого соединен с выходом датчика 1 тока. Выход перемножителя 6 соединен с информационнымсодом запоминающего узла 7, выходом подключенного к управляющему входу генератора 8 тока. Выход генератора 8 тока подключен к входным выводам. Управляющий вход запоминающего .35 узла 7 соединен с выходом порогового элемента 9,. вход которого подключен к выходным выводам. Пороговый элемент 9 сРабатываЕт пРи Условии 1 цс- ц/ Р, где це - входное напряжение; цу - 4 требуемое отклонение выходного напряжения относительно входного напряжения; Ю - заданная точность сравнения цс и Ц . Блок 5 управления формирует на первом выходе напряжение, пропор" циональное требуемому отклонению Цу :выходного напряжения, а на втором выходе - напряжение, пропорциональное коэффициенту Я/Чс50+ цгц.Блок 5 управления представляет собой программируемый двухканальный генератор Функций, который может быть выполнен, например, в виде по следовательно соединенных импульсного генератора 10, счетчика 11, программируемого преобразователя 12 двоичных кодов и двух цифроаналоговых преобразователей 13 и 14, входпервого из которых соединен с первымвыходом программируемого преобразователя 12 двоичных кодов непосредственно, а вход второго - с вторым выходом программируемого преобразователя 12 двоичных кодов через блок 15гальванической развязки. При этомвыходы цифроаналоговых преобразователей 13 и 14 соединены соответственно с вторым и первым выходами блока 5управления.При изготовлении устройства осуществляют программирование блока 5управления нли, точнее, программируемого преобразователя 12 двоичныхкодов, входящего в этот блок. Дляэтого вычисляют последовательностькомбинаций из двухкодов, один изкоторых пропорционален значению отклонения ц выходного напряжения наочередном такте импульсного генератора 10, а другой - коэффициенту Кдля того же периода импульсного генератора 10.Устройство для регулирования напряжения (фиг, 1) работает следующимобразом.В исходном состоянии счетчик 11находится в нулевом состоянии, навыходах преобразователей 12-14 - нчлевые состояния, на выходе регулирующего органа 2 - нулевое напряжение, напряжение питающей сети 3через датчик 1 тока и регулирующийорган 2 подведено к нагрчзке 4, коэффициент К равен нулю, произведениена выходе перемножителя 6 равно нулю, ток от генератора 8 тока равеннулю,При переходе счетчика 11 под действием импульсов от генератора 10в первое, второе и т.д., 1-е состояния на преобразователь 12 поступает код, соответствующий очередномуинтервалу времени ;, На выходах преобразователя 12 образуются коды, соответствующие Ц, и К;. В цифроаналоговых преобразователях 13 и 14эти коды преобразуются в аналоговуюФорму. Сигнал, пропорциональный ц;,поступает на управляющий вход регулирчющего органа 2 и вызывает.появление на его выходе напряжения ц(С;)., Напряжение на нагрузке 4, равноесумме напряжения питающей сети 3 цьи напряжения ц(;), увеличивается,9844 5 159 и ток Т нагрузки 4 возрастает. Сигнал, пропорциональный току нагрузки 4, поступает от датчика 1 тока в блок б, умножается в нем на коэффициент К; проходит через находящийся в состоянии выборки запоминающий узел 7 на генератор 8 тока, который подает в сеть 3 ток, равный 1 К;.Этот ток вычитается иэ тока, потребляемого от сети 3 нагрузкой 4,и, следовательно, компенсирует изменение тока, потребляемого от сети 3 при регулировании напряжения на нагрузке 4. При равенстве по модулю и противоположности по знаку с заданной тцчностью входного напряжения сети Пс и напряжения Уна выходе регулирующего органа напряжение на нагрузке 4 с заданной точностью близко к нулю. Это вызывает срабатывание порогового элемента 9, который переводит запоминающий узел 7 в режим хранения. Запоминающий узел 7 фиксирует сигнал, него- средственно предшествовавший во времени срабатыванию порогового элеменга 9, и поддеряивает неизменным ток генератора 8 тока. Если на последующих интервалах времени П Ф -Пе то пороговый элемент 9 вновь переводит запоминающий узел 7 в режим выборки и он пропускает сигнал от перемножителя б на генератор 8 тока.Блок 15 введен в блок 5 управления вследствие, того, что регулирующий орган 2 находится под потенциалом сети 3 и его выходной сигнал должен быть гальванически развязан с остальными цепями схемы. Таким образом, ток сети 3 благодаря наличию .подачи дополнительного тока от генератора 8 тока имеет то значение, какое он имел бы в отсутствие дополнительного напряжения П . от регулирующего органа 2, и зависит только от сопротивления нагрузки 4 и напряжения сети 3, Это позволяет проводить регулирование как постоянного, так н переменного напряжения на активной нагрузке с целью испытаний ее на способность выдерживать провалы напряжения и перенапряжения беэ изменения тока, потребляемого от сети, Такое регулирование позволяет исключить перегрузку или недогрузку сети 3, что важно, например, для. систем электроснабжения с ограниченной мощностью,6Устройство, показанное на фиг. 1,может быть использовано как при работе на постоянном токе, так и напеременном токе. При работе на переменном токе необходимы дополнительныесвязи между питающей сетью 3 и блоками 2 и 8, Зти связи обеспечивают синфазную работу регулирующего органа 2и генератора 8 тока с питаюшей сетьр.3.Устройство, показанное на фиг. 2,предназначено для работы на постоян"ном токе и дополнительно включаетфильтр 16 нижних частот, включенныйв разрыв цепи между входным выводом.,и датчиком 1 тока. Генератор 8 токавыполнен в виде усилителя 17 постоянного напряжения,информационный входкоторого соединен с выходом сумматора 18, питающий вход - с первым выходом блока 19 питания, а выход черезрезистор 20 - с выходом генератора 8тока. Первый вход сумматора 18 подключен к управляющему входу генератора 8 тока, дополнительный вход которого, соединенный с вторым входомсумматора, подключен к входному выводу, соединенному с входом фильтра1 б нижних частот, Второй выход блока 19 питания подключен к питающемувходу регулирующего органа 2, Запоминающий узел 7 выполнен в виде блока выборки-хранения, а регулирующийорган 2 - в виде усилителя постоянного напряжения,Работа устройства, приведенногона фиг. 2, аналогична работе устройства, показанного на фиг. 1, но имеет некоторые особенности, вязанныес конкретным выполнением генератора8 тока.Усилитель 17 преобразует энергиювнешнего источника 19 питания в выходную энергию, подаваемую в сеть 3,Количество выходной энергии регулируется входным напряжением, усилителя 17, Если бы сумматор 18 отсутствовал, то на выходе усилителя 17 принулевом напряжении на выходе блокавыборки-хранения было бы нулевое напряжение, а следовательно, к резистору 20 было бы приложено напряжение сети 3 и он потреблял бы ток отсети 3. Благодаря сумматору 18 принулевом сигнале на выходе блока 7выход усилителя 17 эквипотенциаленс сетью 3 и ток через резистор 20отсутствует, что в данном случае итребуется. Таким образом, сумматор 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5518 и его связь с сетью ) обеспечивает привязку точки нулевого компенсирующего тока. При появлении ненулевого напряжения на выходе блока 7выборки-хранения это напряжение суммируется сумматором 18 с сетевымтак, что на выходе сумматора 18и усилителя 17 появляется приращениенапряжения по отношению к сетевомуи через резистор 20 протекает всеть 3 дополнительный ток, величинакоторого определяется сопротивлениемрезистора 20.Фьщьтр 16 нижних частот сглаживает кратковременные помехи, которыевозникают из-за неодновременностипереключения напряжения на выходеусилителя регулирующего органа 2и компенсирующего тока через резистор 20. Фильтр 16 уменьшает уровеньэтих помех в сети 3, к которой подключено устройство входными выводами, и устраняет самовозбуждение контура регулирования компенсирующего 25тока через сумматор 18, усилитель17 и резистор 20, Оба выходных вывода усилителя. регулирующего органа2 находятся под изменяющимся потенциапом и для гальванической развязкиэтого усилителя с остальной схемойиспользуется блок 15, развязывающий4вход усилителя, регулирующего органа2 и блок 19 питания, который содержит.отдельный источник питания усилителярегулирующего органа 2, развязанный35от других цепей,Источники питания, которые входятв состав блока 19 питания, могут питаться от накопителя энеогии, энергия 40которого запасается от основной сети3 или от дополнительной внешней сети,Предлагаемое устройство может бытьиспользовано при исследованиях и испытаниях потребителей электроэнергии, 45питаемых от автономных источников питания ограниченной мощности, на способность выдерживать изменения напряжениМ питания различной длительности,при этом устройство позволяет проводить испытания без опасной перегруз 50ки автономной системы электроснабжения, что и обеспечивает повышение еенадежности.Формула изобретения551. Устройство для регулирования напряжения, содержащее последователь но соединенные между входными и выходными выводами датчик тока и регулирующий орган, блок управления, первым выходом подключенный к управляющему входу регчлиоуюшего органа,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения надежности питающейсети путем компенсации изменений потребляемого из сети тока при регулировании напряжения на нагрузке, в неговведены пороговый. элемент, срабатывающий при условии Б,. - 0/6 8, гдеПс - входное напряжение; Б в .требуемое отклонение выходного напряженияотносительно входного напряжения;8 - заданная точность сравнения Пси Б , перемножитель, запоминающийузел и генератор тока, причем пороговый элемент входом подключен к выходным выводам, а выходом - к правляющему входу запоминающего узла, выходкоторого соединен с управляющим входом генератора тока, выходом подключенного к входным выводам, а информа"ционный вход запоминающего узла подключен к выходу перемножителя, первыйвход которого соединен с выходом датчика тока, при этом блок управленияснабжен вторым выходом, подключеннымк второму входу перемножителя, и формирует на первом выходе напряжение,пропорциональное требуемому отклонению У выходного напряжения, а на вто"ром выходе - напряжение, пропорциональное коэффициентуК1 + Б/Пс2Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в него введен накопитель энергии, вход которого соединен с входными выводами, а выходы - с питающими выводами генератора тока и регулирующего органа.3, Устройство по и, 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повыше ния точности компенсации изменений потребляемого из сети тока при регулировании напряжения на нагрузке при работе на постоянном токе, в него введен фильтр нижних частот, включенный в разрыв цепи между входным выводом и датчиком тока, а генератор то" ка выполнен в виде усилителя постоян" ного напряжения, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, питающий вход - с первым выходом блока питания, а выход через резис20 Составитель А. ВолкоА. Лежнина Техред М.Ходанич вкун Реда Корректс 43 осударственно 11303ираж 657 Подписное. омитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР осква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 акаэНИИПИ льский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,10 роиэводственно-и 91599 тор - с выходом генератора тока, причем первый вход сумматора подключен к управляющему входу генератора тока, при этом генератор тока снабжен дополнительным входом, соединенным с вторым входом сумматора и подключенным к входному выводу, соединенному с входом фильтра нижних частот, а второй выход блока питания подключен к питающему входу регулирующего органа. 4. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в него введен накопитель энергии, вход которого соединен с входными выводами, а выход - с входом блока питания.5. Устройство по пп, 3 и 4, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что регулирующий.орган выполнен в виде усилителя постоянного напряжения с двух- полярным выходным напряжением,6. Устройство по пп,1-4 или 5, о т л и ч а ю щ е е с я тем что блок управления выпопнен в виде 844программируемого двухканального генератора функций и включает импульсный генератор, счетчик, вход которого подключен к выходу импульсного генератора, программируемый преобразователь двоичных кодов, вход кото" рого подключен к выходу счетчика, первый цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к первому выходу программируемого преобразователя двоичных кодов, блок гальванической развязки, вход которого подключен к второму выходу программируемого преобразователя двоичных кодов, на каждый входной код формирующего на первом выходе код, пропорциональный указанному коэффициенту К , а на втором выхсде - код, пропорциональный Б, второй цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу блока гальванической развязки, выходы первого и второго цифроачалоговых преобразователей соединены соответственно с вторым и первым выходами блока управления.