Устройство для регулирования напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования напряжения на нагрузке. Целью изобретения является повышение надежности 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 напряжения генератор 8 тока подает в сеть 3 ток такой величины, который компенсирует изменение потребляемого из сети 3 тока. При испытаниях потребителей электроэнергии на способность выдерживать изменения напряжения питания различной длительности автономная система электроснабжения работает без перегрузок, что и обеспечивает повышение ее надежности. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 F 1/46, 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изОБРетениям и отнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4308270/24-07 (22) 23.09.87 (46) 15.10.90, Бюп. Р 38 (71) Институт электродинамики

АН УССР и Специальное конструкторско-технологическое бюро Института электродинамики АН УССР (72) А.К. Иидловский, В.А. Лизогуб, В.Ф. Буденный, А.Д. Музыченко и А.П. Трофименко (53) 621.316.722,1(088.8) (56) Галоян ГЛ., Григорян Л,A. Имитатор индустриальных помех./ Тезисы докладов 2-й Всесоюзной научно-технической конференции "Исследование помех в цифровой технике и аппаратурные способы борьбы с ними". Вильнюс, 1974, с. 30-33, Авторское свидетельство СССР

У 855634, кл . С 05 F 1/56, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использ6вано для регулирования напряжения на нагрузке.

Целью изобретения является повышение

„„SU„„1599844 А 1

2 надежности 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 (PO) 2. Управление PO 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 PO 2. B зависимости от значения отклонения выходного напряжения генератор 8 тока подает в сеть 3 ток такой величины, который компенсирует изменение потребляемого.из сети 3 тока. При испытаниях потребителей электроэнергии на способность выдерживать изменения напряжения питания различной длительности автономная система электроснабжения работает без перегрузок, что и обеспечивает павыпение ее надежности. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1599844

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования напряжения на нагрузке.

Цепью изобретения является повыше5 . ние надежности питающей сети путем компенсации изменений потребляемого из сети тока при регулировании напряжения на нагрузке.

На фиг. 1 представлена структурная 10 схема устройства для регулирования ..напряжения; на фиг. 2 - схема устрой ства, 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 Регулируюший 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 вы ходом датчика 1 тока. Выход перемножителя 6 соединен с информационным входом 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 j U - U / б, 40 требуемое отклонение выходного напряжения относительно входного напряжения; Ю вЂ” заданная точность сравнения

Ue u Uq . Блок 5 управления формирует на первом выходе напряжение, пропорциональное требуемому отклонению Ug выходного напряжения, а на втором

:выходе — напряжение, пропорциональное коэффйциенту Я/Чс

1 + Ц1/Цс.

Блок 5 управления представляет собой программируемый двухканальный генератор функций, который может быть выполнен, например, в виде по- 55 следовательно соединенных импульсного генератора 10, счетчика 11, программируемого преобразователя 12„ двоичных кодов и двух цифроаналоговых преобразователей 13 и 14, вход первого из которых соединен с первым выходом программируемого преобразователя 12 двоичных кодов непосредственно, а вход второго — с вторым выходом программируемого преобразователя 12 двоичных кодов через блок 15 гальванической развязки. При этом выходы цифроаналоговых преобразователей 13 и 14 соединены соответственно с вторым и первым выходами блока 5 управления.

При изготовлении устройства осуществляют программирование блока 5 управления или, точнее, программируемого преобразователя 12 двоичных кодов, входящего в этот блок. Для этого вычисляют последовательность комбинаций из двух кодов, один из которых пропорционален значению отклонения Uq выходного напряжения на очередном такте импульсного генератора 10, а другой — коэффициенту К для того же периода импульсного генератора 10.

Устройство для регулирования напряжения (фиг. 1) работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 11 находится в нулевом состоянии, на выходах преобразователей 12-14 — нчлевые состояния, на выходе регулирующего органа 2 — нулевое напряжение, напряжение питающей сети 3 через датчик 1 тока и регулирующий орган 2 подведено к нагрчзке 4, коэффициент К равен нулю, произведение на выходе перемножителя 6 равно нулю, ток от генератора 8 тока равен нулю.

При переходе счетчика 11 под действием импульсов от генератора 10 в первое, второе и т.д., i-e состояния на преобразователь 12 поступает код, соответствующий очередному интервалу времени t< . На выходах преобразователя 12 образуются коды, соответствующие Uq, и К;. В цифроаналоговых преобразователях 13 и 14 эти коды преобразуются в аналоговую форму. Сигнал, пропорциональный Uq<, поступает на управляющий вход регулирчющего органа 2 и вызывает.появление на его выходе напряжения Uq(t;)., Напряжение на нагрузке 4, равное сумме напряжения питающей сети 3 ць и напряжения Vg(t;}, увеличивается, 9844

5 159 и ток I нагрузки 4 возрастает. Сигнал, пропорциональный току нагрузки 4, поступает от датчика 1 тока в блок 6, 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 I K;.

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 тучностью входного напряжения сети

U и напряжения У на выходе регулирующего органа напряжение на нагрузке 4 с заданной точностью близко к нулю. Это вы- . зывает срабатывание порогового элемента 9, который переводит запоминающий узел 7 в режим хранения. Запоминающий узел 7 фиксирует сигнал, негосредственно препшествовавший во времени срабатыванию порогового элеменга 9, и поддеряивает неизменным ток генератора 8 тока. Если на последующих интервалах времени Ug Ф -Ue., тс пороговый элемент 9 вновь переводит запоминающий узел 7 в режим выборки и он пропускает сигнал от перемпожителя 6 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 Uq . 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.

6

Устройство, показанное на фиг. 1, может быть использовано как при работе на постоянном токе, так и на переменном токе. При работе на переменном токе необходимы дополнительные связи между питающей сетью 3 и блоками 2 и 8. Зти связи обеспечивают синфазную работу регулирующего органа 2 и генератора 8 тока с питаюшей сетью 3.

Устройство, показанное на фиг. 2, предназначено для работы на постоянном токе и дополнительно включает фильтр 16 нижних частот, включенный в разрыв цепи между входным выводом .,и датчиком 1 тока. Генератор 8 тока выполнен в виде усилителя 17 постоянного напряжения, информационный вход которого соединен с выходом сумматора 18, питающий вход — с первым выходом блока 19 питания, а выход через резистор 20 — с выходом генератора 8 тока. Первый вход сумматора 18 подключен к управляющему входу генератора 8 тока, дополнительный вход которого, соединенный с вторым входом сумматора, подключен к входному выводу, соединенному с входом фильтра

16 нижних частот, Второй выход блока 19 питания подключен к питающему входу регулирующего органа 2. Запоминающий узел 7 выполнен в виде блока выборки-хранения, а регулирующий орган 2 — в виде усилителя постоянного напряжения, Работа устройства, приведенного на фиг. 2, аналогична работе устройства, показанного на фиг. 1, но имеет некоторые особенности, -.вязанные с конкретным выполнением генератора

8 тока.

Усилитель 17 преобразует энергию внешнего 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 при нулевом напряжении на выходе блока выборки-хранения было бы нулевое напряжение, а следовательно, к резистору 20 было бы приложено напряжение сети 3 и он потреблял бы ток от сети 3. Благодаря сумматору 18 при нулевом сигнале на выходе блока 7 выход усилителя 17 эквипотенциален с сетью 3 и ток через резистор 20 отсутствует, что в данном случае и требуется. Таким образом, сумматор

1599844 18 и его связь с сетью g обеспечивает привязку точки нулевого компенсирующего тока. При появлении ненулевого напряжения на выходе блока 7 выборки-хранения это напряжение суммируется сумматором 18 с сетевым

Taz, что на выходе сумматора 18 и усилителя 17 появляется приращение

:напряжения по отношению к сетевому и через резистор 20 протекает в сеть 3 дополнительный ток, величина которого определяется сопротивлением резистора 20.

Фильтр 16 нижних частот сглаживает кратковременные помехи, которые возникают из-за неодновременности переключения напряжения на выходе усилителя регулирующего органа 2 и компенсирующего тока через резис- 20 тор 20. Фильтр 16 уменьшает уровень этих помех в сети 3, к которой подключено устройство входными выводами, и устраняет самовозбуждение контура регулирования компенсирующего 25 тока через сумматор 18, усилитель

17 и резистор 20, Оба выходных вывода усилителя. регулирующего органа

2 находятся под изменяющимся потенциапом и для гальванической развязки этого усилителя с остальной схемой используется блок 15, развязывающий

4 вход. усилителя, регулирующего органа

2 и блок 19 питания, который содержит. отдельный источник питания усилителя регулирующего органа 2, развязанный

35 от других цепей, Источники питания, которые входят в состав блока 19 питания, могут питаться от накопителя энергии, энергия 40 которого запасается от основной сети

3 или от дополнительной внешней сети.

Предлагаемое устройство может быть использовано при исследованиях и испытаниях потребителей электроэнергии, 45 питаемых от автономных источников питания ограниченной мощности, на способность выдерживать изменения напряжения питания различной длительности, при этом устройство позволяет проводить испытания без опасной перегруз50 ки автономной системы электроснабжения, что и обеспечивает повышение ее надежности.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования напряжения, содержащее последовательно соединенные между вхопными и выходными выводами датчик тока и регулирующий орган, блок управления, первым выходом подключенный к управляющему входу регттлиоуюшего органа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности питающей сети путем компенсации изменений потребляемого из сети тока при регулировании напряжения на нагрузке, в него введены пороговый- элемент, срабатывающий при условии (Ug- Ug/å= 8, где

Ue, — входное напряжение; Uq †.требуемое отклонение выходного напряжения относительно входного напряжения;

8 — заданная точность сравнения Пс и Ug, перемножитель, запоминающий узел и генератор тока, причем пороговый элемент входом подключен к выходным выводам, а выходом — к правляющему входу запоминающего узла, выход которого соединен с управляющим входом генератора тока, выходом подключенного к входным выводам, а информационный вход запоминающего узла подключен к выходу перемножителя, первый вход которого соединен с выходом датчика тока, при этом блок управления снабжен вторым выходом, подключенным к второму входу перемножителя, и формирует на первом выходе напряжение, пропорциональное требуемому отклонению Ug выходного напряжения, а на втором выходе — напряжение, пропорциональное коэффициенту

К

1 + П3!Ue

2 ° Устройство 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 повышения 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 тока выполнен в виде усилителя постоянного напряжения, информационный вход которого соединен с выходом сумматора питающий вход †.с первым выходом блока питания, а выход через резис15

25

Фи8. 2

Составитель А. Волкова

Техред М. Ходанич

Корректор С. Шевкун

Редактор А. Лежнина

Заказ 3143 Тираж 657 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

1599 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 двухполярным 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

844 . 10 программируемого двухканального генератора функций и включает импульсный генератор, счетчик, вход которого подключен к выходу импульсного генератора, программируемый преобразователь двоичных кодов, вход которого 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 Ug, 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.