регулятор напряжения для осветительных приборов
Классы МПК: | G05F1/44 только полупроводниковых приборов |
Автор(ы): | Малафеев Сергей Иванович, Мамай Виктор Степанович |
Патентообладатель(и): | Малафеев Сергей Иванович, Мамай Виктор Степанович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-10-30 публикация патента:
10.09.1995 |
Использование: изобретение относится к электротехнике, предназначено для использования в системах электропитания осветительных приборов и позволяет повысить точность регулирования напряжения на нагрузке. Регулирование напряжения на нагрузке осуществляется с помощью фазового управления встречно-параллельными тиристорами. Сущность изобретения: формирование импульсов управления для каждого тиристора осуществляется в рабочем для соответствующего тиристора полупериода напряжения в зависимости от интеграла от квадрата разности напряжения сети и заданного опорного значения напряжения, измереннго в течение нерабочего полупериода напряжения таким образом, что обеспечивается поддержание заданного действующего значения напряжения на нагрузке. При включении устройства регулятор обеспечивает плавное увеличение напряжения на нагрузке. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ, содержащий два встречно-параллельно включенных тиристоров, включенных между выводами для подключения нагрузки и выводами для подключения сети, два импульсных усилителя, выводы которых подключены к управляющим электродам первого и второго тиристоров, первичный преобразователь напряжения, подключенный входом к выводам для подключения сети, интегратор, компаратор, апериодический фильтр, переключатель и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что в него введены пороговый элемент, квадратор, элемент НЕ, два элемента сравнения, сумматор, делитель напряжения, два управляемых ключа, второй компаратор и второй интегратор, первый и второй интеграторы выполнены со сбросом, их информационные входы подключены к выходам соответственно сумматора и второго элемента сравнения, а выходы соединены с первыми входами соответственно первого и второго компараторов, вторые входы которых объединены и подключены к шине нулевого потенциала, а выходы подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго импульсных усилителей, второй вход первого элемента И объединен с управляющими входами второго управляемого ключа и второго интегратора и соединен с выходом порогового элемента, второй вход второго элемента И объединен с управляющими входами первого управляемого ключа и первого интегратора и подключен через элемент НЕ к выходу порогового элемента, вход которого объединен с входом квадратора и подключен к выходу первичного преобразователя напряжения, информационные входы первого и второго управляемых ключей объединены и подключены к выходу первого элемента сравнения, а выходы подключены соответственно к первому входу сумматора и суммирующему входу второго элемента сравнения, вычитающий вход которого объединен с вторым входом сумматора и через делитель напряжения подключен к выходу квадратора, вычитающий вход первого элемента сравнения подключен к выходу квадратора, а суммирующий вход соединен с выходом апериодического фильтра, вход которого через переключатель соединен с выходом источника опорного напряжения.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах электропитания переменным током осветительных приборов, в частности, ламп накаливания. Известны регуляторы напряжения для осветительных приборов, содержащие два встречно-параллельно включенных тиристора, соединенных последовательно с нагрузкой питающей электрической сети, два импульсных усилителя, выходы которых подключены к управляющим электродам первого и второго тиристоров, первичный преобразователь напряжения, вход которого подключен к выходным выводам устройства, а выход подключен к вычитающему входу элемента сравнения, суммирующий вход которого подключен к задающему устройству, а выход через блок фазового управления соединен с входами первого и второго импульсных усилителей [1] В известных регуляторах напряжения при изменении напряжения питающей электрической сети или тока нагрузки осуществляется регулирование выходного напряжения путем изменения угла включения тиристоров в зависимости от разности заданного значения напряжения и измеренного. Недостатками известных регуляторов напряжения для осветительных приборов являются низкая точность, обусловленная влиянием изменений частоты питающей сети и малой чувствительностью регулятора, а также низкое быстродействие, т.к. время регулирования составляет несколько периодов сети. Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор напряжения для осветительных приборов, содержащий два встречно-параллельно включенных тиристора, соединенных последовательно с нагрузкой и питающей электрической сети, два импульсных усилителя, выводы которых подключены к управляющим электродам первого и второго тиристоров, первичный преобразователь напряжения, подключенный входом к выводам для подключения сети, интегратор, компаратор, апериодический фильтр, переключатель и источник опорного напряжения [2] Недостатком этого устройства является низкая точность регулирования, для повышения которой в него введены пороговый элемент, квадратор, элемент НЕ, два элемента сравнения, сумматор, делитель напряжения, два управляемых ключа, второй компаратор и второй интегратор, первый и второй интеграторы выполнены со сбросом, их информационные входы подключены к выходам соответственно сумматора и второго элемента сравнения, а выходы соединены с первыми входами соответственно первого и второго компараторов, вторые входы которых объединены и подключены к шине нулевого потенциала, а выходы подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго импульсных усилителей, второй вход первого элемента И объединен с управляющими входами второго управляемого ключа и второго интегратора и соединен с выходом порогового элемента, второй вход второго элемента И объединен с управляющими входами первого управляемого ключа и первого интегратора и подключен через элемент НЕ к выходу порогового элемента, вход которого объединен с входом квадратора и подключен к выходу первичного преобразователя напряжения, информационные входы первого и второго управляемых ключей объединены и подключены к выходу первого элемента сравнения, а выходы подключены соответственно к первому входу сумматора и суммирующему входу второго элемента сравнения, вычитающий вход которого объединен с вторым входом сумматора и через делитель напряжения подключен к выходу квадратора, вычитающий вход первого элемента сравнения подключен к выходу квадратора, а суммирующий вход соединен с выходом апериодического фильтра, вход которого через переключатель соединен с выходом источника опорного напряжения. На фиг.1 приведена функциональная схема регулятора напряжения для осветительных приборов; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства в установившемся режиме; на фиг.3 диаграммы процессов при включении устройства. На временных диаграммах выходные сигналы элементов устройства обозначены символом U с индексом, соответствующим номеру элемента на функциональной схеме. Регулятор напряжения для осветительных приборов содержит выводы 1 для подключения питающей электрической сети, первичный преобразователь напряжения 2, пороговый элемент 3, квадратор 4, элемент НЕ 5, два элемента сравнения 6 и 13, делитель напряжения 7, апериодический фильтр 8, два управляемых ключа 9 и 10, переключатель 11, сумматор 12, два интегратора со сбросом 14 и 15, источник опорного напряжения 16, два компаратора 17, 18, первый элемент, два И 19 элемента И 21 и 22, два тиристора 24 и 25 и нагрузку 23. При этом первичный преобразователь напряжения 2 подключен к выводам 1 для подключения к питающей электрической сети, выход первичного преобразователя напряжения 2 подключен ко входам квадратора 4 и элемента 3, выход которого подключен к управляющим входам ключа 10 и действует сигнал, равный опорному напряжению U8 U0. Этот сигнал поступает на суммирующий вход первого элемента сравнения 6. Напряжение электрической сети. U Uмsin

U3=



U4 K22K4U2 K22K4Uм2sin2

К4 коэффициент передачи квадратора. Напряжение с выхода квадратора 4 поступает на вход делителя напряжения 7, на выходе которого формируется сигнал
U7 0,5U4 0,5K22K4Uм2sin2

U5=


Сигналы U3 с выхода порогового элемента 3 и U5 с выхода элемента НЕ 5 управляют ключами соответственно 10 и 9 и интеграторами соответственно 15 и 14. При U5 Ue первый управляемый ключ 9 находится в замкнутом состоянии, а при U5 0 в разомкнутом. При U3 Ue второй управляемый ключ 10 разомкнут, а при U3 0 разомкнут. Установка первого 14 и второго 15 интеграторов в состояния U14 0; U15 0 осуществляется передними фронтами импульсов U5 и U3 соответственно. Сигнал с выхода первого элемента сравнения 6, равный разности
U6 U0-K22K4Uм2sin2


U12 U9-U7 U0-K22Uм2 sin2


U0-0,5K22K4Uм2sin2

U14= K14


U14(T/2) Uo


Первое слагаемое последнего выражения соответствует заданному значению квадрата действующего напряжения на выходе устройства, а второе слагаемое пропорционально квадрату действующего напряжения сети. Если эти значения равны, то при t T/2 выходное напряжение первого интегратора 14 U14(T/2) 0, а при t T/2 это значение U14(T/2) > 0, и, следовательно, при t T/2 происходит переключение первого порогового элемента 17 и формирование управляющего импульса для первого тиристора 24. Если U14(T/2) > 0, что соответствует случаю, когда действующее напряжение сети меньше заданного, то включение первого тиристора 24 также происходит при t T/2, т.е. в начале полупериода. Если действующее значение напряжения сети превышает заданное значение, то выходной сигнал первого интегратора U14 достигает значения U14 0 при t t2, а при t T/2 значение U14(T/2) < 0. В интервале T/2 < t


U14 Uo




и в момент времени t t3 достигает значения U14 0. Это приводит к переключению компаратора 17 и формированию импульса управления тиристором 24. Угол включения

Uo-





С учетом приближенного соотношения sinx


Uo-





Из полученного уравнения (2) следует, что угол включения тиристора зависит только от амплитуды входного напряжения Uм и настроечных параметров регулятора: K2, K4, K14 и U0 и не зависит от изменений частоты питающей электрической сети. Следовательно, по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения предлагаемый регулятор имеет повышенную точность за счет снижения чувствительности к изменениям частоты питающей сети. Кроме того, за счет того, что в первом полупериоде осуществляется интегрирование усиленной разности напряжения сети и опорного напряжения, то по сравнению с известным устройством, в котором интегрируется полное напряжение сети, увеличивается чувствительность регулятора. Таким образом, в интервале (0 < t








Класс G05F1/44 только полупроводниковых приборов