Устройство для стабилизации переменного напряжения сети

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 07714 А 1 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКО ОСУДАРСТВЕНЮЙ КОЬМТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт механизации и энергетики лесной промышленности(56) Авторское свидетельство СССР М 1419459, кл, Н 02 М 5/257, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение мощности устройства, точности стабилизации, надежности работы, стройство сод-:ит трансформатор 1, секции 3,1-3.К которого через ключи 4.1-4.К подключены к выводам 7, 8 для подключения нагрузки. К измерительной обмотке 2 подключен преобразователь 9 напряжение - частота, выход)5 Н 02 М 5/257, 6 05 Е 1/1 которого соединен со счетчиком импульсов 15, Выход счетчика через буферный регистр 18, дешифратор 21 и формирователь 23 связан с цепями управления ключей, Блок 12 управления входом соединен с датчиком 10 напряжения, а тремя выходами - со счетчиком, буферным регистром и через элемент И - с дешифратором. Датчик 24 тока через элемент И также связан с дешифратором. Изменение напряжения на нагрузке ос,. ,ествляется подключением соответствующих секций трансформатора 1 с помощью ключей 4.1-4,К.,переключение ключей 4,1-4.К осуществляется в момент перехода тока нагрузки через нулевое значение. Числоюченных секций определяется средним значением напряжения за полпериода частоты сети. Это значение преобразуется в цифровой код, запоминается буферным регистром 18 и декодируется дешифратором 21, Сигнал управления с выхода дешифратора 21 поступает на формирователь и с него на соответствующий ключ. 1 э,п. ф-лы, Э ил,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации переменного напряжения сети.Известно устройство для стабилизации переменного напряжения, содержащее трансформатор с секционированной обмоткой, один крайний вывод и промежуточные выводы которой связаны с выходными выводами через ключи, управляющие входы которых соединены с выходами формирователя, датчик тока, буферный регистр и блок управления,Недо" таткам известного устройства является то, что мощность трансформатора должна быть равна максимальной мощности нагрузки, а также то, что при индуктивном характере нагрузки в момент переключения ключей. выполненных в виде симисторов или тиристоров, возможно замыкание секции трансформатора, что снижает надежность работы устройства и точность стабилизации напряжения.Цель изобретения - повышение мощности, точности стабилизации и надежности работы.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен преобразователь напряжение - частота; входом связанный с выводами для подключения сети, подключенный к его выходу тактовым входом счетчик, дешифратор, датчик напряжения и элемент И, выход которого подключен к входу стробирования дешифратора, причем блок управления имеет один вход и три выхода, а буферный регистр выполнен многоразрядным цифровым, его информационные входы подключены к выходам счетчика, вход управления записью буферного регистра соединен с первым выводом блока управления, а выход - с информационными входами дешифратора, выходы которого связаны с входами формирователя, датчик тока выполнен в виде формирователя импульсов, входом включенного в силовую цепь, а его выход подключен к первому входу элемента И, второй вход которого связан с вторым выходом блока управления, третий выход которого связан с входом установки нуля счетчика, а вход блока управления соединен с выходом датчика напряжения, который выполнен в виде формирователя импульсов, другой крайний вывод и один из промежуточных выводов секционированной обмотки трансформатора соединены с соответствующими выводами для подключения сети. Кроме того, блок управления содержит генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ, счетчик и дешифратор, первый и второй выходы которого образуют соответст 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 венно первый и третий выходы блока управления, в второй выход блока управления образован выходом генератора тактовых импульсов и связан с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом дешифратора, причем выход элемента ИЛИ подключен к тактовому входу счетчика, выходы которого соединены с информационными входами дешифратора, а вход блока управления образован входом установки нуля счетчика.Кроме того, преобразователь напряжение - частота содержит диодный мост и подключенный к его выходу релаксационный генератор на однопереходном транзисторе, при этом вход диодного моста является входом преобразователя напряжение - частота, а выход релаксационного генератора - его входом.На фиг.1 изображена блок-схема устройства для стабилизации переменного напряжения сети; на фиг.2 - электрическая схема преобразователя напряжение - частота и диаграммы его работы; на фиг.З - диаграммы работы датчика напряжения.Устройство содержит трансформатор 1 с измерительной обмоткой 2 и секциями 3,1-3.К секционированной обмотки. Для коммутации секций 3.1 - З.К служат ключи 4,1 - 4,К, например, в виде симисторов.Секции З.(К-п)-З,К трансформатора подключенМ к выводам 5 и 6 для подключения сети. Выходные выводы 7 и 8 соединены с ключами 4.1-4,К и с другим крайним выводом секционированной обмотки,К измерительной обмотке 2 подключены входы преобразователя 9 напряжение - частота и датчика 10 напряжения, выход которого соединен с входом 11 блока 12 управления. Выход 13 преобразователя 9 соединен с тактовым входом 14 М-разрядного счетчика 15, выходы 16 которого соответственно подключены к М информационным входам 17 многоразрядного цифрового буферного регистра 18, Выходы 19 регистра 18 соединены с информационными входами 20 дешифратора 21, Выходы 22 дешифратора (количество которых в общем случае равно К) соединены с входами формирователя 23, выходы которого подключены к цепям управления кл ючами 4,1 - 4. К,Датчик 24 тока, выполненный в виде формирователя импульсов. входом подключен к трансформатору 25 тока в силовой цепи. Параллельно вторичной обмотке трансформатора 25 подключен конденсатор 26 для коррекции угловой погрешности трансформатора тока. Выход 27 датчика тока подключен к первому входу 28 элемента1 О 20 25 30 35 40 45 50 55 И 29, выход которого соединен с входом 30 стробировэния дешифратора 21,Блок 12 управления содержит генератор 31 тактовых импульсов, который соединен с первым входом 32 элемента ИЛИ 33 и с вторым выходом 34 блока 12 управления.Второй вход 35 элемента И 29 подключен к. второму выходу 34 блока управления. Выход 36 элемента ИЛИ 33 соединен с тактовым входом М-разрядного счетчика 31 блока управления, вход установки нуля счетчика является входом 11 блока 12 управления и подключен к выходу датчика 10 наи ряжения.Выходы счетчика 37 блока управления подключены к информационным входам дешифратора 38 блока управления, первый выход 39 которого образует первый выход 40 блока управления и соединен с входом 41 управления записью многоразрядного цифрового буферного регистра 18.Второй выход 42 дешифратора 38 образует третий выход 43 блока 12 управления, подключен к второму входу 44 элемента ИЛИ ЗЗ и к входу установки нуля счетчика 15.Преобразователь напряжение - частота (фиг,2) содержит диодный мост 45, входом подключенный к обмотке 2 трансформатора 1, а выходом к ВС-цепи 46. 47 релаксационного генератора на однопереходном транзисторе, Эмиттер транзистора 48 подключен к конденсатору 47 ВС-цепи, в цепях баэ этого транзистора установлены резисторы 49 и 50, причем с последнего снимается выходная частота преобразователя,Питание устройства осуществляется от источника, подключаемого к сети одновременно с трансформатором, поэтому работа устройства начинается с первых полупериодов сетевого напряжения, При подаче напряжения сети на выводы 5 и 6 с измерительной обмотки 2 переменное напряжение подается на мост 45 (фиг.2) и выпрямляется. Пульсирующее напряжение подается на КС-цепь 46, 47, Очередная полуволна положительного напряжения с выхода моста 45 начинает заряжать конденсатор 47, Конденсатор заряжается до напряжения, соответствующего порогу срабатывания транзистора 48. Транзистор открывается, происходит разряд конденсатора через переход эмиттер - база и реэистор 50, на выходе которого появляется импульс. Частота импульсов пропорциональна мгновенному значению напряжения на выходе моста (фиг.2).Таким образом, в каждом полупериоде напряжения с выхода моста будет укладыеаться определенное количество импульсов, Это количество импульсов прямо пропорционвльно среднему значению напряжения измерительной обмотки эа один полупериод, При неизменной форме этого напряжения количество импульсов будет пропорционально также и действующему значению напряжения измерительной обмотки 2. Изменение этого количества импульсов можно осуществлять переменным резистором 46 ВС-цепи.Релэксационный генератор нэ однопереходном транзисторе при определенном режиме по постоянному току имеет высокую термостабильность, поэтому линейность характеристики фЗ) сохраняется в широком диапазоне температурДатчик 10 напряжения выполнен в виде формирователя импульсов, диаграмма работы которого изображена на фиг.З. При переходах напряжения обмотки 2 через нулевые значения на выходе датчика появляется сигнал логического нуля, в течение остальных моментов времени на выходе датчика - сигнал логической единицы,В начале каждого полупериода импульсы. выоабатываемые поеобоаэователем 9, с выхода 13 поступают на вход 14 счетчика 15. Происходит счет этих импульсов. В конце полупериодэ на выходе датчика 10 появляется сигнал логического нуля, который поступает на вход 11 блока управления и разрешает счет тактовых импульсов от генератора 31 счетчику 37 блока. С выходов счетчика 37 информация поступает на дешифратор 38, который в начале счета со своего выхода 39 сигналом логической единицы через первый выход 40 блока управления дает команду на запись кода счетчика 15 в буферный регистр 18. Этот код поступает на информационные входы 20 дешифратора 21.Последующий сигнал логической единицы дешифратора 38 блока управления с выхода 42 через третий выход 43 блока управления поступает на вход установки нуля счетчика 15 и на вход 44 элемента ИЛИ 33. Происходит сброс счетчика 15 на нулевое значение и на тактовом входе счетчика 37 блока управления появляется сигнал логической единицы. Счетчик 37 останавливается.В начале следующего полупериода на выходе датчика 1 О напряжения появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход 11 блока управления и приводит счетчик 31 в нулевое состояние. В результате этого на выходах 39 и 42 дешифратора 38 также появляются нули, Счетчик 15 подготовлен к считыванию импульсов45 50 следующего полупериода измеряемого напряжения обмотки 2,Сигнал управления ключами на каком- либо выходе 22 дешифратора 21 появляется в момент, когда мгновенныЯ ток нагрузки, проходящий через трансформатор 25 тока, принимает нулевое значение. В этот момент на выходе 27 датчика 24 тока появляется сигнал, который подается на вход 28 элемента И 29, На вход 35 этого элемента поступают постоянно тактовые импульсы генератора 31 через второй выход 34 блока управления. В результате эти импульсы подаются с выхода элемента И на стробирующий вход 30 дешифратора 21. В зависимости от кода на входах 20 дешифратора сигнал с его выхода через формирователь 23 поступает на тот или иной ключ по цепи его управления, и ключ открывается, При этом ранее включенный ключ закрывается естественным путем. Таким образом, происходит переключение секций трансформатора 1 в зависимости от значения напряжения на выводах 5, 6. Переключение ключей 4.1-4.К происходит каждый полупериод входного напряжения и в моменты перехода мгновенного тока силовоЯ цепи через нулевое значение, Этим исключаются коммутациОнные помехи, а также одновременное включение сразу двух ключей, что повышает точность стабилизации и надежность работы устройства,Формула изобретения 1, Устройство для стабилизации переменного напряжения сети, содержащее трансформатор с секционированной обмоткой, один крайний вывод и промежуточные выводы которой связаны с выходными выводами через ключи, управляющие входы которых соединены с выходами формирователя, датчик тока. буферный регистр и блок управления, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения мощности, точности стабилизации и надежности работы, введены преобразователь напряжение - частота, входом связанный с выводами для подключения сети, подключенныЯ к его выходу тактовым входом счетчик. дешифратор, датчик напряжения и элемент И, выход ко 5 1 О 15 20 25 30 35 40 торого подключен к входу стробирования дешифратора, причем блок управления имеет один вход и три выхода, а буферный регистр выполнен многоразрядным цифровым, его информационные входы подключены к выходам счетчика, вход управления записью буферного регистра соединен с первыМ выводом блока управления, а выход - с информационными входами дешифратора, выходы которого связаны с входами формирователя, датчик тока выполнен в виде формирователя импульсов. входом включенного в силовую цепь. а его выход подключен к первому входу элемента И, второй вход которого связан с вторым выходом блока управления. третий выход которого связан с входом установки нуля счетчика, а вход блока управления соединен с выходом датчика напряжения, который выполнен в виде формирователя импульсов, другой крайний вывод и один иэ промежуточных выводов секционированной обмотки трансформатора соединены с соответствующими выводами для подключения сети, кроме того, блок управления содержит генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ, счетчик и дешифратор, первый и второй выходы которого образуют соответственно первый и третий выходы блока управления, а второй выход блока управления образован выходом генератора тактовых импульсов и связан с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом дешифратора, причем выход элемента ИЛИ подключен к тактовому входу счетчика, выходы которого соединены с информационными входами дешифратора, а вход блока управления образован входом установки нуля счетчика,2. Устройство по п,1, от л ич а ю ще ес я тем. что преобразователь напряжение - частота содержит диодный мост и подклю- ченныЯ к его выходу релаксационный генератор на однопереходном транзисторе, при этом вход диодного моста является входом преобразователя напряжение - частота. а выход релаксационного генератора - его выходом,1707714 едактор В. Петра орректор В, Демчи роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 аз 273ВНИИП Составитель А. Аржа Техред М.Моргентал Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5