Трехфазный стабилизатор переменного напряжения

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры . Целью .изобретения является повышение быстродействия стабилизации линейных напряжений. Цель достигается тем, что стабилизация линейных напряжений осуществляется при управляющих воздействиях на фазы регулирующего органа. При зтом с помощью вычислительного блока с памятью предварительно определяются требуемые значения фазных напряжений по значениям углов относительных фазовых сдвигов выходных фазных напряжений. Информацию об относительных углах фазовых сдвигов в вычислительный блок вццает преобразователь углов фазовых сдвигов напряжений в двоичные коды. Стабилизация линейных напряжений сводится к стабилизации фазных напряжений при управляющих воздействиях на фазы регулирующего органа. 6 ил. «5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D у С 05 F f/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4213128/24-07 (22) 19. 03,87 (46) 07. 11.88. Бюп..9 41 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В.Н.Федоров (53) 621.3 16.722. 1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К- 355900, кл. G 05 F 1/22, 1970.

Авторское свидетельство СССР

h - 504187, кл. С 05 F 1/22, 1974. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторич-.; ным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение быстродействия стабилизации

„„SU„;, 1436105 А f линейных напряжений. Цель достигается тем, что стабилизация линейных напряжений осуществляется при управляющих воздействиях на фазы регулирующего органа. При этом с помощью вычислительного блока с памятью предварительно определяются требуемые значения фаэных напряжений о значениям углов относительных фазовых сдвигов выходных фазных напряжений. Информацию об относительных углах фазовых сдвигов в вычислительный блок вццает преобразователь углов фазовых сдвигов напряжений в двоичные коды. Стабилизация линейных напряжений сводится к стабилизации фаэных напряжений при управляющих воздействиях на фазы регулирующего органа. 6 ил.

14 36105

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника элект-ропитания, в частности стабилизатора линейных напряжений трехфазной сети переменного тока.

Целью изобретения является повышение быстродействия стабилизации линейных напряжений в нагрузке. 1О

На фиг. 1 приведена структурная

- схема трехфазного стабилизатора переменного напряжения; на фиг. 2— векторная диаграмма линейных и фа.зо. вых относительно нулевого вывода на- 15 пряжений; на фиг. 3 — схема преобразователя углов фазовых сдвигов напряжений в двоичные коды; на фиг. 4 временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя углов фазовых 26 сдвигов напряжений в двоичные коды; на фиг. 5 — схема элемента сравнения; на фиг. б — временные диаграммы, по-. ясняющие работу элемента сравнения.

Трехфазный стабилизатор перемен- 25 ного напряжения содержит регулирующий орган 1, включенный между входными 2-4 и выходными 5-7 зажимами, три измерительных органа 8-10, подключенных входными выводами к выходным за- -"0 жимам и нейтральному выводу 11 рer улирующего органа, три элемента сравнения 12-14, первые входы которых соединены с выходами измерительных органов, три источника 15-17 опорных сиг- 35 налов, выходы которьж подключены к вторым входам соответствующих элементов сравнения, три узла 18-20 управления, выходы которых соединены с управляющими входами трехфазного регу- 40 лирующего органа, вычислительный блок .

21 с памятью и преобразователь 22 углов фазовых сдвигов напряжений в двоичные коды.

Преобразователь углов фазовых сдви-15 гов напряжений в двоичные коды (фиг.2) содержит три формирователя 23-.25 прямоугольных импульсов полунолн напряжений, две логические схемы HE 2б и 27, три логически= схемы ЗИ 28-30 гене50 ратор 31 импульсов, дифференцирующую цепь 32, два компаратора 33 и 34, два источника 35 и Зб опорных напряжений, три счетчика 37-39 и три регистра

40-42.

Элементы 12-14 сравнения (фиг.5) содержат два компаратора 43 и 44, генератор 45 пилообразного напряжения, две логические схемы 2И -46 и 47, две логические схемы HE 48 и 49, две логические схемы ЗИ 50 и 51 и генератор 52 импульсов.

Стабилизатор работает следующим образом.

Трехфазное напряжение сети поступает на регулирующий орган 1 с входных зажимов 2-4, С выходных зажимов

5-7 регулирующего органа выходные линейные напряжения поступают к нагрузке. На входные выводы измерительных органов 8-10 поступают выходные фазовые напряжения относительно нейтрального вывода 11 регулирующего органа. Сигналы с выходов измерительных органов поступают на первые входы элементов 12-14 сравнения. На вторые входы последних поступают сигналы с выходов источников 15-17 опорных сигналов. С выходов элементов сравнения сигналы отклонения значений выходных фазовых напряжений относительно нейтрального вывода регулирующего органа от заданных источниками опорных сигналов значений поступают на узлы

18-20 управления, которые воздействуют на управляющие входы регулирующего органа таким образом, чтобы ликвидировать рассогласование в системе стабилизации.

Для поддержания значений линейных напряжений на заданном уровне U не- . о обходимо, чтобы значения выходных фазных напряжений относительно нейтрального вывода Uäo,, Ub, Uoo в соответствии с теоремой косйнусов удовлетворяли системе уравнений

= Ц, + U — 2Uao Ubo co s о6

Uг + Ог 2Цсо Цоо сов ь гд е М, P, g| — углы фазовых сдвигов выходных фазньж напряжений относительно нейтрального вывода (фиг.2).

Решение системы уравнений (1) относительно Бдо, Ub, Ueo ab4qaeT блок о

21 памяти в виде двоичных кодов, поступающих на входы источников 15-17 опорных сигналов. На входные двоичные шины блока памяти поступают двоичные коды, соответствующие значениям oL P с преобразователя 22 углов фазовых сдвигов напряжений в двоичные коды. Таким образом, в предлагаемом устройстве стабилизация выходных линейных напряжений при управляющих воздействиях на фазы регулирующего

1436105 органа осуществляется по заранее определенным значениям требуемых фазных напряжений относительно нейтрального вывода регулирующего органа. Работа системы происходит дискретно во времени с циклом повторения, равным периоду питающей сети. Установление выходных линейных напряжений может быть достигнуто практически за шаг работы стабилизатора, если в качестве регулирующего органа использовать регулируемый со стороны вторичных обмоток трехстержневой трансформатор (автотрансформатор), включенный по схеме звезда без нуля со стороны входного напряжения, поскольку в этом случае нейтраль фазных напряжений находится примерно в центре тяжести треугольника векторной диаграммь. первичных линейных напряжений, следовательно,углы oc, P и зависят только от значений линейных напряжений сети.

Измерительный орган представляет собой последовательно включенные согласующий трансформатор, вентиль и интегратор со сбросом. Сброс интегратора осуществляется в конце каждого периода соответствующего фазного напряжения.

Преобразователь углов фазовых сдвигов напряжений в двоичные коды может быть выполнен на основе структурной схемы (фиг.3). Преобразование в этом случае осуществляется в два этапа. На первом этапе фазовые сдвиги напряжений преобразуются в пачки импульсов с числом импульсов в каждой пачке, пропорциональным углу фазовых сдвигов фазных напряжений. При этом с выходных зажимов и нейтрального вывода регулирующего органа на формирователи

23-25 прямоугольных импульсов полуволн напряжений поступают выходные фазные напряжения 53 относительно нейтрального вывода (фиг.4). На выходах указанных формирователей имеются импульсы 54-67. Импульсы 55, 57 и 59 являются инверсными по отношению к импульсам 54, 56 и 58 соответственно.

Формирование пачек импульсов осуществлчется с помощью логических схем

3И 28-30, на один из входов которых поступают импульсы 60 генератора 31 импульсов. По временным диаграммам (фиг.5} видно, что длительность пачек импульсов 6 1-63, а следовательно, и число импульсов в каждой пачке пропорционально фазовому сдвигу между определенной парой выходных фазных напряжений. На втором этапе происходит преобразование пачек импульсов

61-63 в двоичные коды. Преобразование осуществляется на основе двоичных счетчиков 37-39. При этом перед каждым новым цикломпреобразования происходит, обнуление счетчиков 37-39 импульсами

65. Импульсы 65 формируются компаратором 33, на прямой вход которого поступают сигналы 64 с дифференцирующей цепи 32. На инверсный вход пода ется напряжение 69 {верхняя пунктирная прямая} с источника 36 опорного напряжения. Вход дифференцирующей цепи 32 подключен.к выходу формирователя 23. Пачки импульсов 61-63 поступают на суммирующие входы соответ20 ствующих двоичных счетчиков 37-39.

В результате в конце преобразования на выходных шинах двоичных счетчиков

37-39 формируются двоичные коды, соответствующие величинам углов фазовых

25 сдвигов между выходными фазньжи напряжениями. Каждый цикл преобразования завершается перезаписью двоичной информации с выходных шин счетчиков 37-39 в регистры 40-42 соответственно. Перезапись производится импульса ы 66, которые формируются на выходе компаратора 34, на инверсный вход которого поступает сигнал с дифференцирующей цепи 32. На прямой вход цепи 32 подается отрицательное напряжение 64 (нижняя гунктирная прямая) с источника 35 опорного напряжения.

С регистров 40-42 двоичные коды поступают в блок памяти.

4р Блок 21 памяти выполняется íà основе постоянного запоминающего устройства, в которое "записывается" решение системы уравнений (1) относительно значений требуемых фазных на4> пряжений, При этОм для любого двоично го кода, псступающего на входные шины блока памяти, формируются определенные двоичные коды на выходных шиI нах блока памяти.

В качестве источников 15-17 опорI ных сигналов могут быть использованы цифроаналоговые преобразователи. Временная диаграмма напряжения на выходе одного из источников опорных сигнаулов приведена на фиг. 5(67).

Элементы сравнения могут быть реализованы по структурной схеме (фиг.5) .

Работа элемента сравнения рассматривается для фазы А стабилизатора. Ра-, 1436105 бота других фаз происходит аналоги:— но. На фиг. 6 показаны эпюрь напряжений 68-79 узлов элемента сравнения.

С измерительного органа 8 сигнал

68 поступает на прямой Вход компаратора 43, на инверснь>й вход Koторого подается наг1ряжеггие пилсен. Оразной формы 68 (пунктирная ломанная) с генератора 45 пилообразного напряжения, За- -10 пуск генератора 45 осущег "вляется прямоугольными импульсами 70> которые могут быть получены с формирователя прямоугольных импульсов полуволн и»-. пряжений преобразователя углов фазо- . 15

ВЫХ СДВИГОВ Н»ПРЯжЕНИй В ДВО:::.чНЫЕ КОды. С Выхода компаратора 4З сиг>-:..а>г 69 поступает на один из вхо-гоп логичес— кой схемь. 2И 46 на втор;А : вход ко.горой поступает сигнал 70,. = результате 20 на выходе элемента -",6 фо.» 1.:.ру:отея им-.

IIульсь> 7 1 дл ель биост г ., Q To o;> x и вопорциональна Величине в:ходяol î фа зного напря>кения. На инве;..:ньгй В=:,.оц компаратора 44 поступает .-:апряжение 25 с источника 15 опорного .-. ггн»ла „Прямой вход к омпаратора 44 соединен выходом генератора 45 пи!!ooáðàçíîI I> напряжения, Импульсы 74,, формируемые кОмпараторОм 44 II 0>I» i>> o !=. 0Hi! li яп

ВХОДОВ логической схемы .. 4 7. HB второй вход которой поступ»:о. - мг".. "ILc6I 70. 1IDII 3 ТоМ на «шход: элемента 47 формируются Опорные IIIIIIó .ьсы 75 .. Д;гитЕЛЬНОСтЬ КОТОРЫХ Г>РОПОР ИОНВПЬНа ВЕ-ЗЬ личике опорного нап1>я>ке>1>гя .. (, ра>> .-:e.ÿ—.;èå

Iio длительности опорного сигнала с импульсами 71 осуществляется с по-мощью логических схем HE -,8 и 49 и логических схем ЗИ 50 и 51. На один из ВхоДОВ логических схем 50 il 5! поступают импульсы 77 генe;;»òo ; 52 -.;-;пульсов. При этом разнос.-..è",::..i:=-: сигнал представляет собой п="..:-::, и:I>";"ьсов, появляющиеся либо на вьг,-:.о>це .—.:!! ем"-.,; — д тов 50(78) если Вь>ходно:.;.= :. Ipp>;;å -гие фазы меньше опорного напра;ке. :-.-я., либо на выходе элемента 51. (7О ) . если Выходное напря:кение фазы !5ol;,"=L>io опорного напря>кения, Число импуг:-;;о В яп пачке пропорционально о! Хло " íè!0 Величины фаз ного напряженка o r заде. нного значения определяемо."o вял>гч". .-.Ой .напряжения HB выхоце ис:! c ÷". .ника o! !oo

:ного сигнала.

Узел управления Вь>пол:няет.-я i,:» Основе двоичного реверсивного "...-Iåòitíê». суммирующий вход которогс соединен с выходом элемента 50,. а вьг-.;.итающи>1

Вход — с„выходом элемента 51. При этом Выходной двоичный код реверсивного счетчика может бьггь использован для управления регулирующим органом стабилизатора.

Одним из вариантов выполнения регулирующего органа является управляе-. мый тиристорными ключами трансформатор (автотрансформатор), у которогсг витки вольтодобавочных секций распределены по двоичному закону кодирования. В этом случае стабилизация напряжений в нагрузке происходит при подаче сигналов с выходной шины реверсивного счетчика через выходные усилители на управляющие электроды тиристорных ключей при соответствующих вольтодобавочных секциях.

В предлагаемом устройстве стабилизация линейных напряжений осуществляется при управляющих воздеиствиях

-la фазы регулирующего органа. При этом с помощью вычислительного блока с памятью предварительно определяются требуемые значения фазных напряжений по значениям углов относительных фазовых сдвигов выходных фазных напря>кений. Информацию об относительных углах фазовых сдвигов в вычислительный блок выдает преобразователь углов фазовых сдвигов напряжений в двоичные коды. Стабилизация линейных напряжений сводится к стабилизации фазных напряжений при управляющих воздействиях на фазы регулирующего органа. Это позволяет получить быстродействие стабилизатора, равное одному периоду сетевого напряжения при любых отклонениях напр> жений питающей сети от номинальных значений. формула и э о бр е т ения

Трехфазный стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган, включенный между входными и выходными выводами, три измерительных органа, подключенных первыми входами к выходным выводам, три элемента сравнения, первые входы которых соецинены с выходами указанных иэмери тельных органов, источники опорных сигналов, выходы которых подключены к вторым входам соответствующих элементов сравнения, три узла управления, выходы которых соединены с управляющими входами регулирующего органа, отличающийся тем, 1436105 что, с целью повышения быстродействия стабилизации линейных напряжений, 1 в стабилизатор введены вычислительный блок с памятью и преобразователь yr5 лов фазовых сдвигов напряжений в двоичные коды, причем входы источников опорных сигналов подключены к выходным двоичным шинам вычислительного блока с памятью, входные двоичные шины которо- 10 го подключены к выходным двоичным шинам преобразователя углов фазовых сдвигов напряжений в двоичные коды, входы которого соединены с выходными выводами и нейтральным выводом регу- 15 лирующего органа, измерительные органы подключены вторыми входами к нейтральному выводу регулирующего органа, а выходы злементов сравнения соединены с входами соответствующих узлов управления, при этом вычислительный блок с памятью осуществляет решение системы уравнений где 0, "ь, Ua, 0(. ° го вывода.

Ц2

Ц2 о

11г ае

Ьо

z сд

+ U> — 20 Бъ, сов М ьо Фо

+ U — 20ь,Uñ созф номинальное линейное напряжение;

U — фаэные напряжения; углы фазовых сдвигов выходных фазных напряжений относи тельно нейтрально i436 t05

14361o> д

56

86! 436105

1 I

73tL

74 ю ! м

77 ЯЩЩЩЩЩЩ/Щ

78 1

Составитель С.Чернышева

Техред N.Ходанич Корректор В.Бутяга

Редактор И.Шулла

Заказ 5647!48 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4