Устройство для управления регулятором переменного напряжения дискретного действия

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сова СоветскихСоциалистическихРеспублик ш 1877496 ФсгК АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 2502 ЯО (2 ) 2886358/24-07с прмсоедммением заявим Но(51) М. Кл.з 6 05 Р 1/14 ГосуаарственнмЯ комнтет СССР по деаам нзобретеннЯ я открытмЯ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНЧЯ РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах переменного напряжения.Известны трансформатооно-тиристорИые регуляторы синусоидального напряжения, в которых управление тиристорами производится системой управления, непрерывно следящей эа уровнем постоянного напряжения, полученного путем выпрямления и фильтрации одного из фазных напряжений сети 1,Наиболее близким к предлагаемому . является устройство для управления регулятором переменного напряжения дискретного действия, содержащее и"выходной пороговый элемент, каждый выход которого соединен с соответ ствующим входом и-входового формирователя импульсов, при этом вывод синхронизации Формирователя импульсов соединен с выходом нуль-органа, а его выходы образуют выходные выводы устройства 2 .Недостаток известных у:тройств заключается в том, что при непрерывном слежении за урознем выпрямленного напряжения из-эа наличия емкостей регулятор отрабатывает изменение входного напряжения с. некоторым запаздыванием. Это запаздывание составляет до (3-5)Тс, где Тс - периоднапряжения сети, Кроме того, принепрерывном слежении эа уровнем вып"5рямленного сетевого напряжения пороговые устройства типа триггера Шмитта, используемые в качестве схемсравнения, срабатывают от разныхуровней иэмеряемых напряжений приизменении напряжения сети в направлении от минимального значения кмаксимальному и наоборот.Цель изобретения - увеличениебыстродействия стабилизатора и точности,указанная цель достигается тем,что И устройство для управления регулятором напряжения дискретного действия дополнительно .введен блок измерения амплитуды напряжения в оп 20 ределенном промежутке времени, содеожаший индикатор полярности напряжения, выход которого соединен совходом трехкаскадного блока задержки, выход первого каскада которогосоединен с выводом установки в нуль-Формирователя импульсов, а выходтретьего каскада соединен со входомуправления ключевою элемента, шунтидующего входные выводы порогового30 элемента.877496 55 40 65 На Фиг. 1 приведен пример .выполнения схемы предлагаемого устройства для упоавления трехфазным стабилизатором переменного напряжения, выполненного в виде трансформатора с отпайками; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов в фазе А; на Фиг. 3 и 4 - диаграммы напряжений и токов соответственно в фазах 5 и 1С и схемы формирователей импульсов этих Фаз.Силовая часть стабилизатора переменного напряжения содержит автотрансформатор 1 с обмотками 2-4, выполненными с отводами 5-16 от одинаковых секций, отводы 5-7 обмотки 2 соединены с фазой А через ключи 17-19, аналогично отводы 9-11 обмотки 3 соединены с фазой 6 через ключи 20-22 и отводы 13-15 обмотки 4 соединены с Фазой С через ключи 23-25, с выводов 8, 12 и 16 соответственно обмоток 2, 3 и 4 снимается выходное напряжение, устройство управления содержит источник 26 питания, генератоо 27 импульсов, устройство 28 задержки, транзисторы 29-54, резисторы 55-84, триггеры 85-90, схемы 91-93 совпадения,ждущие мультивибраторы 94"99, источник 100 опорного напряжения, импульсные трансформаторы 101-103, диоды 104"106, нуль-органы 107-109 тока, преобразователь 110, состоящий из генератора 111 импульсов с тоансформаторнымвыходом и изолированной выходной обмоткой диода 112, конденсатора 113,резистора 114,и устройства 115-116, выполнякщие Функции, аналогичные схеме, выполненной на пре.образователе 110, транзисторах 29- 42 и 51-54, резисторах 55-70 и 82- 84, триггерах 88-90, схемах 91-93 совпадения, ждущих мультивибраторах 97-99 и диоде 104. По цепям 117-119 подаются управляющие импульсы на ключи 17-19. По цепям 120-122 подаются управляющие импульсы на ключи 20-22. По цепям 123-125 подаются управляющие импульсы на ключи 23-25. По цепи 126 лодаются сигналя от нуль- органа 108 тока на устройство 115. По цепи 127 подаются сигналы от нуль- органа 109 тока на устройство 116.По цепям 128-130 подаются сигналы о состоянии триггеров 85-87 на устройства 115 и 116. По цепи 131 на устройства 115 и 116 через устройство .28 задержки подаются импульсы от генератора 27 импульсов.Устройство 115 (фиг. 3) содержит диод 132, резисторы 133 и 134, транзистор 1 35, ждущие мультивибраторы 136-138, схемы 139-141 совпадения, триггеры 142-144 и устройство 145, выполняющее функции, аналогичные Функциям преобразователя 110 и схемы на транзисторах 29-41 и 51-54, и обеспечивающее по цепям 120-122 управление ключами 20-22. Устройство 116 (Фиг. 4) содержитдиод 146, резисторы 147 и 148,транзистор 149, ждущие мультивибраторы 150-152, схемы 153-155 совпадения, триггеры 156-158 и устройство 159,выполняющее функции, аналогичные функциям преобразователя 110 и схемы натранзисторах 29-41 и 51-54, и обеспечивающее по цепям 123-125 управлениеключами 23-25.Блок 160 измерения амплитуды напряжения в определенном промежутке времени, обеспечивающий измерение напряжения при прохождении фазы Я в пределах от 30 до 100 О, содержит индикатор полярности напряжения на дио де 104, ключевой элемент, выполненный на транзисторах 42-44 и резисторах 69-72, трехкаскадный блок задержки, выполненный на ждущих мультивибраторах 94-96, и развязывающий ди од 105. Схема трехвыходного порогового элемента выполнена на транзисторах 45-50, резисторах 73-81 и ис. точнике 100 опорного напряжения.Трехвходной формирователь импульсов 25 фазы А выполнен на транзисторах 2942 и 51-54, резисторах 55-68 и 82"84, схемах 91-93 совпадения, ждущихмультивибраторах 97-99 и триггерах85-90.фиг. 2 4 индексами 0Собозначены напряжения в фазах А,Ь и С . Индексами )А)эи ,)с обозначены токи в фазах 4 , 8 и С . Индексом О обозначены выходные сигналыэлементов схемы, где и - порядковыйномер элемента.Схема (фиг. 1) работает следующимобразом.После подачи напряжения сети насхему Стабилизатора включается ис точник 26 питания, начинают работатьгенератор 27 импульсов, схемы измерения напряжения и управления. Импульсы от генератора 27 импульсов могутпоступать на усилительные транэисто ры 36, 41 и 54 только через время(1-3)Т, которое обеспечиваетсяустройством 28 задержки. В течениеэтого промежутка времени импульсыс транзисторов 36, 41 и 54 и Уст ройств 115 и 116 на ключи 17-25 непоступают, и ключи 7-25 закрыты. Такая задержка подачи управляющих импульсов с генератора 27 импульсов на ключи 17-25 необходима только в начальный момент времени включения стабилизатора во избежание неправильности замыкания ключей 17-25. В этот промежуток времени устанавливается режим работы схем измерения напряжения и управления, производится измерение напряжения сети и в дальнейшем включение ключей 17-25 производит. ся беэ укаэанной задержки.Измерение напряжения сети производится следующим образом.877496 К входному зажиму фазы А подключенделитель напряжения на резисторах 73и 74. За счет подачи прямого смещения через резистор 72 транзистор 44открыт и шунтирует через диод 105резистор 74, в результате чего транзисторы 45, 47 и 49 закрыты, транзисторы 46,48 и 50 открыты. В моментвремени сд сфиг. 2) в положительныйполупериод Фазы 4 через диод 104 ирезистор 69 открывается транзистор 42и запускаются ждущие мультивибраторы 94 и 97, от которых запускаютсяпоследовательно ждущие мультивибраторы 95 и 96, 98 и 99. Импульс отждущего мультивибратора 96 долженначинаться до момента прохожденияфазы измеряемого напряжения череззначение 90 и заканчиваться послеопрохождения фазы через это значение.В момент времени с заканчивается импульс от ждущего мультивибратора 94, запускается ждущий мультивибратор 95, а триггеры 85-87 устанавливаются в состояние "0". В момент времени с от ждущего мультивибратора 95 запускается ждущий мультивибратор 96.В промежуток времениот с 1 до с 4 ждущий мультибратор 96вырабатывает импульс, от которогочерез резистор 71 открывается транзистор 43, транзистор 44 закрывается и не влияет на результат измерения напряжения сети. Ждущий мультивибратор 96 вырабатывает импульсв то время, когда напряжение сетив Фазе А проходит в момент времени Счерез максимальное значение.В этотмомент времени напряжение на резисторе 74, пропорциональное напряжению сети, также максимальное. Напряжение на резисторе 74 сравниваетсяс различными уровнями опорных напряжений.В зависимости от значения напряжения сети триггеры 85-87 устанавливаются в определенные состояния.При пониженном напряжении сети триггер 85 находится в состоянии "1",триггеры 86 и 87 - в состоянии "0",при нормальном напряжении сети триггеры 85 и 86 находятся в состоянииП 1", а триггер 87 - в состоянии "0",при максимальном напряжении сети всетриггеры 85-86 находятся в состоянии "1".После окончания импульса от ждущего мультивибратора 96 в моментвремени С 4 закрывается транзистор 43,открывается транзистор 44, резистор 74 шунтируется открытым транзистором 44, транзисторы 45, 47 и 49закрываются до следующего положительного полупериода фазы Д, когда будетпроизводится очередное измерениенапряжения сети,На схему управления ключами 1719 подаются сигналы не от тригге. -ров 85-87, которые Фиксируют эначе ние измеренного значения напряжениясети, .а от триггеров 88-90, которыеустанавливаются в состояния, аналогичные состояниям триггеров 85-87.Изменение состояний триггеров 8890 производится следующим образом.В момент времени сзаканчивается импульс от ждущего мультивибратора 97, все триггеры 88-90 переводятся в состояние "0". В момент времени с запускается ждущий мультивибратор 98, а в момент временизапускается ждущий мультивибратор 99.,В ПРОМЕжУтОК ВРЕМЕНИ От Сь ДО С7импульс от ждущего мультивибратора 99подается на схемы 91-93 совпадения,на выходе схем 91-93 совпадения появ;ляются сигналы, соответствующие сос-тояниям триггеров 85-87, и триггеры 88-90 переводятся в состояния,аналогичные соответственно состоя-.20 ниям триггеров 85-87.В момент времени с импульс отждущего мультивибратора 99 заканчивается и схемы 91-93 совпадениявыключаются. При выключении схем 91- 25 93 совпадения состояния триггеров 8890 не должны изменяться.В зависимости от состояния триггеров 88-90, которые, как показановыше, определяются уровнем входногонапряжения сети, схема управленияоткрывает один иэ транзисторов 54,41 и 36 и соответственно один иэключей 17, 18 и 19.Транзистор 54 и ключ 17 могут бытьоткрыты только при одновременно закрытых транзисторах 52 и 53. Аналогично транзистор 41 и ключ 18 могутбыть открыты только при одновременно закрытых тРанзисторах 39 и 40,а транзистор 36 и ключ 19 могут быть 40 открыты только при одновременно закрытых транзисторах 34 и 35.Открывание транзисторов 29-31 иэакрывание транзисторов 58, 40 и 35производится только при отсутствии 45 тока в цепи фазы К . Ток в цепи фазы А отсутствует в момент включениястабилизатора до момента времени ср.до которого производится задержкаподачи управляющих импульсов на ключи 17-19, и в те моменты времени,когда ток меняет полярность.Стабилизация напряжения в фазе 6производится следующим образом.В момент времени сэ начинаетсяположительный полупериод в фазе 8 .Через диод 132 и резистор 133 открывается транзистор 135 и запуск етсяждущий мультивибратор 136, от .которого после окончания импульса в момент времени с 9 запускается ждущий 60 мультивибратор 137, а триггеры 142144 устанавливаются в состояние "Оф.В момент времени с от ждущегомультивибратора 137 запускается ждущий мультивибратор 138, от которого 5 срабатывают схемы 139-141 совпадения,и по цепям 128-130 через схемы 139- 141 совпадения на триггеры 142-144 подаются сигналы от триггеров 85-87, в результате чего триггеры 142-144 устанавливаются в состояния, аналогичные состояниям триггеров 85-87, в которые триггеры 85-87 были установлены по результату измерения напряжения в фазе А в момент времени Таким образом, измеренное значение напряжения сети в ФазеА распространяется и на фазу Ь .Работа элементов устройств управления Фаз Ь и С аналогична работе соответствующих элементов фазы А .Таким образом, после каждого измерения напряжения дети, которое про изводится одни раз.ъ период в одной фазе А, в каждой Фазе А, Ь и С замыкаются на.один период по одному иэ ключей 17-19, 20-22 и 23-25, подключенных к одинаковым отводам 5-7, 9-11 и 13-15 обмоток 2, 3 и 4 трансформатора 1, что обеспечивает одинаковое изменение напряжения во всех фазах А, Ь и С.Изменение состояний триггеров 88- 90, 142-144 и 156-158 может производится и в отрицательные полупериоды напряжений фаз А, Ь,и С при соответствукщем выборе элементов и режимов схемы стабилизатора.В предлагаемой схеме порядок чередования фаз А, Ь иС, не влияет на работу стабилизатора напряжения.она может быть использована и в однофаэном стабилизаторе напряжения. В этом случае используются элементы, применяемые только для стабилизации, напряжения в фазе А .Предлагаемая схема стабилизатора напряжения отрабатывает изменение напряжения сети каждый период, что обеспечивает наибольшее быстродействие стабилизатора и лучший коэффициент стабилизации выходного напряжения по сравнению с известными схемами стабилизаторов.формула изобретенияУстройство для управления регулятором переменного напряжения дискретного действия, содержащее н-выходнойпороговый элемент, каждый выход которого соединен с соответствующимвходом и-входового Формирователя 15 импульсов, при этом вывод синхронизации формирователя импульсов соединен с выходом нуль-органа, о т л и -ч а ю щ е е с я тем,что, с цельюповышения быстродействия и точности, 2 О и него дополнительно введен блок измерения амплитуды напряжения н определенном промежутке времени, содержащий индикатор полярности напряжения, выход которого соединен со входом трехкаскадногоблока задержки, выход перногокаскада которого соединен с ныводом установки н нуль формирователя импульсов, а выход третьего каскада соединен со входом ЗОуправления ключевого элемента,шунтирующего входные выводы по,рогового элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское снидетельстно СССР 9 419861, кл. С 05 Г 1/14, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР Р 626429, кл. 6 05 Г 1/14, 1975.877496 72 В ЮО ЦРиг. Составитель И,Головиноваедактор Ю.Ковач Техред М. Голинка Корректор Н Тираж 943 ПодписиГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийМосква, Ж-ЗЬ, Раушская наб. д. 4 филиал ППП фПатент", г.ужгород,ектная,акаэ 9612/71 ВНИИПИ по 11 ЗОЗ