Выпрямительно-регулировочное устройство

(5)5 Н 02 М 7/12 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИЕ ПИС ОБРЕТ ВТОРСКО И ЕТЕЛЬСТВУ нический з ьбер, Л,И,Пас ьные устройстя и заряда аккуиэдат, 1988, с С.П. Тиристоро напряжения. -39.(56) 1. Здрок А.Г. Выпрямителва стабилизации напряженимуляторов, - М,: Энергоатом51, рис.32;2, Гельман М.В и Лоховные регуляторы переменногМ.: Энергия, 1975, с, 97, рис Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения в буфере с аккумуляторными потребителями постоянного тока.Цель изобретения - повышение качества входного и выходного напряжений.На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства.Представленное устройство содержит трансформатор с отпайками 1(1), блок симисторов П, блок управления переключением симисторов И 1, формирователь импульсов переключения симисторов )Ч; первичные . обмотки 2-4 трансформатора 1, подключенные одними концами через датчики тока 5 и 6 к сетевым клеммам, симисторы 7 и 8, включенные между отпайками обмоток 2 и 3 и отпайками обмоток 3 и 4 соответственно, симисторы 9 и 10, включенные между вторыми концами обмоток 3 и 4 и вторыми конца 1 и обмоток 2 и 3 соответственно, вторичные(57) Устройство содержит первичные обмотки (2 - 4) трансформатора (1). датчики тока (5 и 6), симисторы (7 - 10), вторичные обмотки (11), трехфазный выпрямитель (12), датчик напряжения (13), инверторы (14 и 15), триггер (16), регистр сдвига (17), инвертор (18), элемент 2 И-НЕ (19), элемента 2 И-НЕ (20), счетчик (21), синхронизатор (22). мультиплексор (23), симистор (24), триггер (26), триггер (27), элемент 2 И - НЕ (28), инвертор (29), элемент ЗИ - НЕ (30), элемент 2 И-НЕ (31), элемент ЗИ - НЕ (32), триггер (ЗЗ), триггер(34), элемент 2 И - НЕ(35), элемент ЗИ - НЕ (36) и элемент 2 И - НЕ (37). 3 ил. обмотки 11, соединенные в звезду и подключенные концами к трехфазному выпрямителю 12, датчик напряжения 13. выходы которого подключены по входам инверторов 14 и 15 формирователя импульсов переключения симисторов, триггер 16, первый О вход которого подключен к выходу инвертора 14, второй вход - к выходу инвертора 15, а выход подключен по входу 1 регистра сдвига 17, вход 2 которого подключен к выходу инвертора 18, элемент 2 И - НЕ 19, вход 1 которого подключен к выходу инвертора 15, вход 2 - к выходу инвертора 14, а выход подключен по входу 2 элемента 2 И-НЕ 20.вход 1 которого подключен к выходу 3 счетчика 21. а выход подключен по входу инвертора 18.Устройство также содержит синхрониэатор 22, входы 2 и 1 которого Подключены к сетевым клеммам устройства, а выход подключен к входу счетчика 21, мультиплексор23, входы которого с 1 по 8 подключены к выходам с 1 по 8 соответственно регистра сдвига 17, а входы 9-11 подключены к выходам 1-3 соответственно счетчика 21, датчика контроля соединения симисторов 24, 1 - 3 входы которого подключены к симисторам 7 и 8, а 4 и 5 входы - к симисторам 9 и 10, элемент ЗИ-НЕ 25, вход 1 которого подключен к выходу 2 триггера 26, вход 2 - к выходу 3 датчика 24, вход 3 - к выходу мультиплексора 23, а выход подключен по входу 1 триггера 27, элемент 2 И - НЕ 28, вход 1 которого подключенк выходу инвертора 29,вход 2 - к выходу датчика 6, а выход подключен по входу 2 триггера 27, элемент ДИ - НЕ 30, блок управления переключением симисторов, вход 1 которого подключен к выходу 2 триггера 27, вход 2 - к выходу 2 датчика 24, вход Э - к выходу инвертора 29, а выход подключен по входу 1 триггера 26, элемент 2 И - НЕ 31, вход 1 которого подключен к выходу мультиплексора 23, вход 2 - к выходудатчика б, а выход подключен по входу 2 триггера 26, элемент ЗИ - НЕ 32, вход 1 которого под-. ключен к выходу 2 триггера ЗЗ, вход 2 - к выходу 4 датчика 24, вход 3 - к выходу мультиплексора 23, а выход подключен по входу 1 триггера 34, элемент 2 И-НЕ 35, вход 1 которого подключен к выходу инвертора 29, вход 2 - к выходу датчика 5, а выход подключен по входу 2 триггера 34,.элемент ЗИ-НЕ 36, вход 1 которого подключен к выходу 2 триггера 34, вход 2 - к выходу 1 датчика 24, вход 3 - к выходу инвертора 29, а выход подключен по входу 1 триггера 33, элемент 2 И-НЕ 37, вход 1 которого подключен к выходу мультиплексора 2 Э, вход 2 - к выходу датчика 5, а выход подключен по входу 2 триггера 33, выходы 1 триггеров 34, 27, 26 и 33 подключены к управляющим переходам симисторов 7-10 соответственно.В схеме устройства использованы следующие. распространенные функциональные блоки; 5, б - датчики тока (3); 13 - релейный датчик напряжения (4), 22 - синхронизатор (5); 24 - датчик контроля состояния симисторов (6),На фиг,2 приведены временные диаграммы напряжений на элементах схемы,Устройство работает следующим образом.Первичные обмотки трансформатора 1 (фиг.1) выполнены с отпайками. Полные первичные обмотки 2-4 могут соединяться в звезду через симистары О и 10, части обмоток могут соединяться в звезду через симисторы 7 и 8. Переключая пары симисторав, можно изменять коэффициент трансформации, а следовательно, напряжение на выходе. В предлагаемом устройстве осуществляется стабилизация выходного напряжения, причем частота переключения парсимисторов постоянна, а в зависимости от,5 тока нагрузки изменяется соотношениедлительности работы трансформатора наотпайках и полных обмотках.После включения устройства напряжение на выходе контролируется датчиком"0 напряжения 13, имеющимдвапорогасрабатывания, соответствующих наибольшему инаименьшему допустимым напряжениям.При увеличении тока нагрузки напряжениена выходе уменьшается, в момент равенст 15 ва его нижнему порогу срабатывания датчика 13 на его выходе 1 появляется сигналлогической единицы (фиг,2 а), Этот сигнал,проинвертированный элементом 14, поступает на вход 1 триггера 16 и через элемент20 19 - на вход 2 элемента 20,На выходе 2 триггера 16 появляется сигнал логического нуля (фиг.2 в).Синхронизатор 22 формирует из входного переменного напряжения последова"тельность импульсов сетевой частоты,которые поступают на вход двойного счетчика 21, Сигнал логической единицы с выхода Э счетчика поступает на вход 1 элемента20 и разрешает прохождение сигнала датчи 30 ка напряжения через инвертор 18 на вход 2регистра сдвига 17 (фиг,2). Реверсивный регистр сдвига имеет восемь разрядов и управляется следующим образом: приналичии сигнала логического нуля на входе35 1 по фронтам сигнала на входе 2 осуществляется заполнение логическими единицамиразрядов регистра, начиная с младшего,при исключении сигнала логической единицы на входе 1 по фронтам сигнала на входе40 2 осуществляется заполнение логическиминулями разрядов регистра, начиная со старшего разряда,На вход 1 регистра поступает сигнал логического нуля с выхода 2 триггера 16. По фронту. сигнала с выхода инвертора 18 регистр записывает логическую единицу. в младший разряд, тем самым увеличивая количество единиц в разрядах, Состояние разрядов регистра отображается сигналами на его выходах с 1 па 8, которые соединены с входамис 1 по 8 мультиплексора 23. Мультиплексор осуществляет подключение на свой выход последовательно всех восьми своих входов в соответствии с двоичными сигналами, поступающими на его входы 9- 11 с выходов 1-3 счетчика 21. Таким образом осуществляется развертка во времени информации, записанной в регистре 17 (фиг.2 е), 182909610 15 20 25 Если ток нагрузки упал и напряжение на оыходе устройства превысило верхний порог датчика 13, сигнал с его выхода 2 через инвертор 15 поступает на вход 2 триггера 16, а также через элемент 19 - на вход элемента 20. Триггер 16 перебрасывается и выдает на вход 1 регистра 17 сигнал логической единицы (фиг,26), Гри этом по фронту сигнала нд входе 2 регистр зэггисыоает в старший разряд логический ноль, тем самым количество единиц о разрядах уменьшается и соотоетственно уменьшается длительность иглпульсд логической единицы нэ выходе мультиплексора 23 (фиг.2 е). Сигнал логической единицы на выходе мультиплексора 23 является командой для оключения парг.г симисторов 7 и 8, сигнал логического нуля - для оклгочения пары симистороо 9 и 10, Таким образом изменяется соотношение между длительностлго работы трднсформаторд нд полных обмотках и на отпдйках (фиг,2 ж,з), а следовательно, и напряжение на выходе выпрямителя.Схемы формирователей сигналов включения выполнены однотипно для всех четырех симисторогз нд основе ВЯ-трггггеров с логическими элементами нэ входе. При управлении симисторами выполняготся доа условия: снятие импульсоо упраолсния (что соответствует оыклгочению) должно происходить в ггдузу тока о фазе, о которой включен этот симистор; оклгочение симисторд должно производиться только после отклгочения и оосстднооления запирающей способности прежде работавшего с той же обмоткой симисторд, что предотвращает возникновение короткоздмкнутой обмотки трансформатора.Пусть о исходноггг состоянии сглглистор 9 включен, что соответствует сигналу логической единицы гга выходе 1 триггера 26 (фиг,Зе). Датчик тока 6 вырабатывает последовательность импульсоо (фиг.Зб), соотоетстггугощих паузам тока о фазе сети. Эти иглпульсы поступагот на входы 2 элементов 28 и 31, При поступлении команды на подключение симисторов нд выходе мультиплексора появляется сглгггдл логической единицы (фиг,Зо), поступающий нд вход 1 элемента 31, нд выходе которого появляется сигнал логического нуля. Триггер 26 перебрасывается и на его выходе 1 появляется сигнал логического нуля, Симистор 9 остается оо вклгоченном состоянии до точки естественной комглутдции, а затем выключается (фиг.Зк).С выхода 2 триггера 26 сигнал логической единицы поступает на вход 1 элемента 25. на вход 2 которого пос 1 упдет сигнал с оыходд 3 датчика коггтроля сос 10 яния 24 ЗО 35 40 45 50 55(фиг,Зж), свидетельствующий о восстановлении запирающих свойств симистора 9. Навход 3 элемента 25 поступает сигнал логической единицы с мультиплексора 23, При наличии сигналов логической единицы на всехвходах элемент 25 выдает сигнал на переброс триггера 27, на выходе 1 которого появляется сигнал логической единицы(фиг,Зд). что обеспечивает включение симистора 8 (фиг.Зи).Обратное переключение симисторовосуществляется при наличии сигнала логической единицы на выходе инвертора 29(фиг.Зг), поступающего на вход 1 элемента28, При наличии сигнала логической единицы на выходе датчика тока 6, поступающегона вход 2 элемента 28, последний выдаетсигнал нэ переброс триггера 27(фиг,Зд), Симистор 8 выключается (фиг.Зи),С инверсного выхода триггера 27 поступает сигнал логической единиць 1 на вход 1элеглента ЗО. При наличии разрешающихсигналов с выхода инвертора 29 и выхода 2датчика контроля состояния симисторов 24(фиг.Зз) нд двух других входах элемента 30он перебрасывает триггер 26, на выходе 1которого появляется сигнал логической единицы (фиг,Зе). разрешающий включение симистора 9 (фиг.Зк).Переключение другой пары симисторов(7 и 10) осуществляется аналогично в соответствии с сигналами, поступающими с датчика тока 5, выходов 4 и 1 датчика 24,выходов мультиплексора 23 и инвертора 29контроля состояния симисторов,Формула изобретения Выпрлмительно-регулировочное устройство, содержащее трансформатор с отпайками, блок симисторов с блоком управления переключением последних, формирователь импульсов переключения, выпрямитель и датчик напряжения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества входного и выходного напряжений. дополнительно введены два датчика тока. синхронизатор, датчик контроля состояния симисторов, причем блок симистороо состоит из двух пар последовательно соединенных симисторов, первая из которых соединена с отпайками первичных обмоток трансформатора, вторая - с концами первичных обмоток, каждый симистор присоединен к соответствующему входу шести- входного датчика контроля состояния симисторов, а управляющие электроды каждого сглглистора подсоединены к первым выходам четырех ЯЯ-триггеров блока управления переключением симисторов, входы каждого из которых подключены со 1829096ответственно к выходам первого и второго элементов И-НЕ, образующих четыре пары элементов, первый вход первого элемента И-НЕ каждой нечетной пары подключен к соответствующему второму выходу четного НЗ-триггера, а первый вход первого элемента И-НЕ каждой четной пары подключен к соответствующему второму выходу нечетного ЯЗ-триггера, вторые входы первого элемента И - НЕ каждой иэ четырех пар подключены к соответствующим выходам датчика контроля состояния симисторов, третьи входы первых элементов нечетных пар, первые входы вторых элементов четных пар обьединены и подключены к выходу мультиплексора формирователя импульсов переключения симисторов, а третьи входы первых элементов четных пар и первые входы вторых элементов нечетных пар обьединены и подключены через первый инвертор к входу мультиплексора формирователя импульсов переключения симисторов, вторые входы вторых элементов первой и второй.пары подключены к выходу первого датчика тока, включенного в третью фазу питающего сечи, третьей и четвертой пары -к выходу второго датчика тока, включенного в первую фазу сети, вторичные обмотки трансформатора, соединенные в звезду, подключены к выпрямителю, к выходу кото рого подключен датчик напряжения, выходы которого соединены с входом второго и третьего инверторов формирователя импульсов переключения симисторов. выходы инверторов соединены с входам ВЯ-тригге ра формирователя импульсов переключения симисторов, выход ЙЯ-триггера подключен к первому входу регистра, восемь выходов которого соединены с восьмью входами мультиплексора, девятый, 15 десятый и одиннадцатый входы которого соединены с выходами датчика, вход которого соединен с синхронизатором, подключенным к фазам питающей сети, одиннадцатый вход мультиплексора соединен также с 20 первым входом первого элемента И - НЕформирователя импульсов переключение симисторов, второй вход которого через второй элемент И - НЕ связан с выходами второго и третьего инверторов, а выход че рез четвертый инвертор подключен к второму входу регистра,182909 б вых13-1 О 13-2 еых1 вв вых21-3 цвых ввхвв выхб вых 23 в) в) вых 29 Г) вых27-1 0 гдвыхго. Ливри Редактор аказ 2479 Тираж Подписное БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., 4/5 0выхгеРиг,2 Составитель Г. КрикунчикТехред М,Моргентал Коррек изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101