RU2364915C1 - High-precision electronic ac voltage controller - Google Patents

High-precision electronic ac voltage controller Download PDF

Info

Publication number
RU2364915C1
RU2364915C1 RU2008109800/09A RU2008109800A RU2364915C1 RU 2364915 C1 RU2364915 C1 RU 2364915C1 RU 2008109800/09 A RU2008109800/09 A RU 2008109800/09A RU 2008109800 A RU2008109800 A RU 2008109800A RU 2364915 C1 RU2364915 C1 RU 2364915C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
taps
group
adjustment
voltage
coarse
Prior art date
Application number
RU2008109800/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Иванович Петухов (RU)
Андрей Иванович Петухов
Виктор Анатольевич Калинин (RU)
Виктор Анатольевич Калинин
Андрей Михайлович Парамонов (RU)
Андрей Михайлович Парамонов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью ООО "Энергия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью ООО "Энергия" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью ООО "Энергия"
Priority to RU2008109800/09A priority Critical patent/RU2364915C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2364915C1 publication Critical patent/RU2364915C1/en

Links

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, particularly AC voltage controller (stabilisers) and can be used in power supply circuits to stabilise single-phase AC power supply source. There is a known AC voltage controller that comprises summing transformer and autotransformer, switch, stabiliser control device with micro controller and sync pulse counter, input and output voltage pickups, current sync pulse pickup, load current pickup, controller state data display, and terminals for connection to the circuit and load. Autotransformer comprises two sets of taps, i.e. coarse-adjustment taps and fine-adjustment taps, the number of the former making m and that of the latter making k. Note here that voltage booster connected in between adjacent coarse-adjustment taps notable exceeds that between adjacent fine-adjustment taps. Connection of two taps, one from the course-adjustment set and one of fine-adjustment set, allows generation of a number of voltages with minor discreteness and with the number of control stages equal to N = m·k, where m is the number coarse-adjustment taps and k is the number of fine-adjustment taps.
EFFECT: higher reliability and accuracy, lower production costs.
7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регуляторам (стабилизаторам) напряжения переменного тока, и предназначается для использования в системах электроснабжения для стабилизации однофазного источника напряжения электроэнергии переменного тока и в устройствах, где возникает необходимость точной регулировки напряжения.The invention relates to electrical engineering, in particular to regulators (stabilizers) of AC voltage, and is intended for use in power supply systems to stabilize a single-phase voltage source of AC electric power and in devices where there is a need for precise voltage regulation.

Известен стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий автоматический выключатель, а также трансформатор, тиристорные ключи как коммутатор для бесконтактного переключения ответвлений трансформатора и устройство управления стабилизатором, которое содержит блок питания, нуль-орган и формирователь импульсов (см. Розанов Ю. К. Основы силовой электроники. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 296 с., рис.59, с.238). Недостатками стабилизатора являются низкие надежность и КПД, что препятствует получению технического результата, который обеспечивается предлагаемым изобретением.A known AC voltage stabilizer containing a circuit breaker, as well as a transformer, thyristor switches as a switch for non-contact switching of transformer branches and a stabilizer control device that contains a power supply, a zero-organ and a pulse shaper (see Rozanov Yu. K. Fundamentals of power electronics . - M.: Energoatomizdat, 1992 .-- 296 p., Fig. 59, p. 238). The disadvantages of the stabilizer are low reliability and efficiency, which prevents the technical result, which is provided by the invention.

Известен стабилизатор переменного напряжения, содержащий трансформатор с основной, дополнительными и измерительной обмотками. Начало основной обмотки является входным и выходным зажимами стабилизатора. Стабилизатор также содержит источники питания и эталонного напряжения, двухполупериодный выпрямитель с RC-фильтром на выходе, компараторы напряжения, инвертирующие входы которых через резисторы соединены с источником эталонного напряжения, а неинвертирующие входы также через резисторы подключены к выходу RC-фильтра.Known AC voltage stabilizer containing a transformer with a main, additional and measuring windings. The beginning of the main winding is the input and output terminals of the stabilizer. The stabilizer also contains power sources and a reference voltage, a half-wave rectifier with an RC filter at the output, voltage comparators whose inverting inputs are connected through a resistor to a reference voltage source, and non-inverting inputs are also connected to the output of the RC filter through resistors.

Стабилизатор также содержит транзисторные усилители, электромагнитные реле с переключающими контактами (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2187834, 7 кл. G05F 1/20, 2001). Недостатками стабилизатора являются низкие надежность и КПД, что препятствует получению технического результата, который обеспечивается предлагаемым изобретением.The stabilizer also contains transistor amplifiers, electromagnetic relays with switching contacts (see the patent of the Russian Federation for the invention RU 2187834, 7 cl. G05F 1/20, 2001). The disadvantages of the stabilizer are low reliability and efficiency, which prevents the technical result, which is provided by the invention.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению является стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий трансформатор, коммутатор, выполненный в виде ключей для переключения ответвлений трансформатора, и устройство управления стабилизатором, которое содержит блок питания, нуль-орган и формирователи импульсов, в качестве трансформатора использован автотрансформатор, а в качестве ключей соответственно оптосимисторы, причем к входу и общему выводу автотрансформатора подключен источник питания, а его первый и второй выводы через первый и второй оптосимисторы подключены к первому выходу стабилизатора, вторым выходом которого является общий вывод автотрансформатора. Устройство управления стабилизатором дополнительно содержит генератор пилообразного напряжения, компаратор, где первый и второй входы блока питания подключены к входу и общему выводу автотрансформатора соответственно, первый выход блока питания соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения и входом первого формирователя импульсов управления, второй выход блока питания соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход компаратора соединен с входом второго формирователя импульсов управления, при этом выходы первого и второго формирователей управления соединены с управляющими входами первого и второго оптосимисторов. Стабилизатор содержит клеммы (входные зажимы 6 и 7, выходные зажимы 10 и 11), автоматический выключатель и контакт защитного заземления (см. патент российской Федерации на изобретение RU 2216032, кл. 7 G05F 1/20, 2002).The closest device of the same purpose to the claimed invention is an AC voltage stabilizer containing a transformer, a switch made in the form of keys for switching branches of a transformer, and a stabilizer control device that contains a power supply, a zero-organ and pulse shapers, used as a transformer autotransformer, and as keys, respectively, optosymistors, and a power source is connected to the input and the general output of the autotransformer, and its rvy and second terminals through the first and second optosimistory connected to the first output of the stabilizer, the second output of which is the total output of the autotransformer. The stabilizer control device further comprises a sawtooth voltage generator, a comparator, where the first and second inputs of the power supply are connected to the input and the general output of the autotransformer, respectively, the first output of the power supply is connected to the input of the zero-organ, the output of which is connected to the input of the sawtooth voltage generator and the input of the first driver control pulses, the second output of the power supply is connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to the output of the sawtooth generator the output of the comparator is connected to the input of the second control pulse shaper, while the outputs of the first and second control shapers are connected to the control inputs of the first and second opto-sims. The stabilizer contains terminals (input terminals 6 and 7, output terminals 10 and 11), a circuit breaker and a protective earth terminal (see patent of the Russian Federation for invention RU 2216032, class 7 G05F 1/20, 2002).

Недостатками стабилизатора являются небольшой диапазон регулирования и импульсно-фазовое управление оптосимисторами, приводящее к неизбежным искажениям напряжения сети, что неприемлемо.The disadvantages of the stabilizer are a small range of regulation and pulse-phase control of opto-sims, which leads to inevitable distortion of the mains voltage, which is unacceptable.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению, взятым в качестве прототипа (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2188496 С1 7, кл. Н02М 5/12, G05F 1/30, 2002), является устройство для ступенчатого регулирования переменного напряжения. Данное устройство содержит входной и выходной выводы, первый трансформатор, имеющий основную обмотку, подключенную к входному выходу устройства, и секционированную обмотку понижения и/или повышения напряжения, отпайки которой подключены к соответствующим выводам управляющих коммутаторов первой группы коммутаторов, управляемые коммутаторы второй группы коммутаторов, входы которых подключены к соответствующим отпайкам секционированной обмотки первого трансформатора, суммирующий делитель, первый и второй входы которого подключены через первый и второй ключи соответственно к выводам управляющих коммутаторов первой и второй групп коммутаторов соответственно, и второй трансформатор, одна из обмоток которого включена между входным и выходным выводами устройства, а другая обмотка подключена к выходу суммирующего делителя.The closest device of the same purpose to the claimed invention, taken as a prototype (see the patent of the Russian Federation for the invention RU 2188496 C1 7, CL H2M 5/12, G05F 1/30, 2002), is a device for stepwise regulation of AC voltage. This device contains input and output terminals, a first transformer having a main winding connected to the input output of the device, and a sectioned winding for lowering and / or increasing voltage, the soldering of which is connected to the corresponding terminals of the control switches of the first group of switches, managed switches of the second group of switches, inputs which are connected to the corresponding taps of the partitioned winding of the first transformer, the summing divider, the first and second inputs of which are connected Through the first and second keys, respectively, to the terminals of the control switches of the first and second groups of switches, respectively, and a second transformer, one of the windings of which is connected between the input and output terminals of the device, and the other winding is connected to the output of the summing divider.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

1) невозможность точной регулировки,1) the impossibility of fine adjustment,

2) большое количество отводов у секционированной обмотки первичного трансформатора для получения более точной регулировки выходного напряжения нагрузки на выходе второго трансформатора,2) a large number of taps at the partitioned winding of the primary transformer to obtain more accurate adjustment of the output voltage of the load at the output of the second transformer,

3) невозможность реверсирования, устройство может быть только повышающим напряжение или только понижающим.3) the impossibility of reversing, the device can only be raising the voltage or only lowering.

Цель изобретения - повышение точности показаний (регулировки) высокоточного регулятора напряжения переменного тока (далее регулятора), упрощение конструкции прибора, повышение надежности и долговечности, увеличение диапазона регулирования, а также упрощение регулировки и уменьшение стоимости прибора.The purpose of the invention is to increase the accuracy of the readings (adjustments) of a high-precision AC voltage regulator (hereinafter referred to as the regulator), simplify the design of the device, increase reliability and durability, increase the range of regulation, as well as simplify adjustment and reduce the cost of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в уже известном регуляторе напряжения переменного тока, включающем суммирующий и автотрансформаторы, коммутатор, устройство управления стабилизатором с микроконтроллером и датчиками синхроимпульсов, входного и выходного напряжения, датчик синхроимпульсов тока, датчик тока нагрузки, устройство отображения информации о состоянии регулятора, устройство подключения нагрузки с усилителем и магнитным пускателем, расположенными в корпусе, а также клеммы для подключения к сети и нагрузке, автотрансформатор и контакты заземления, содержит две группы отводов, группу отводов грубой регулировки с количеством отводов = m и группу отводов точной регулировки с количеством отводов = k, причем вольтдобавка между соседними отводами грубой регулировки значительно превышает вольтдобавку между соседними отводами точной регулировки, сочетание подключения двух отводов одного из группы точной регулировки и одного из группы грубой регулировки позволяет получить ряд напряжений с малой дискретностью и с количеством ступеней регулировки, равнымThis goal is achieved by the fact that in the already known AC voltage regulator, including summing and autotransformers, a switch, a stabilizer control device with a microcontroller and clock sensors, input and output voltage, a current clock sensor, a load current sensor, a device for displaying information about the state of the regulator, load connection device with an amplifier and magnetic starter located in the housing, as well as terminals for connecting to the network and the load, autos Mator and grounding contacts, contains two groups of taps, a group of taps of coarse adjustment with the number of taps = m and a group of taps of fine adjustment with the number of taps = k, and the voltage addition between adjacent taps of coarse adjustment significantly exceeds the voltage addition between adjacent taps of fine adjustment, a combination of connecting two taps one of the fine adjustment group and one of the coarse adjustment group allows to obtain a series of voltages with low resolution and with the number of adjustment steps equal to

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где m - количество отводов грубой регулировки;where m is the number of taps of coarse adjustment;

k - количество отводов точной регулировки.k is the number of taps of fine adjustment.

Число отводов точной группы m и вольтдобавка - изменение напряжения при переходе подключения на соседние отводы точной группы, определяет точность регулятора напряжения, а число отводов грубой группы k и разность напряжения между крайними отводами грубой группы, определяет диапазон регулирования.The number of taps of the exact group m and voltage addition - voltage change during the transition of the connection to adjacent taps of the exact group, determines the accuracy of the voltage regulator, and the number of taps of the rough group k and the voltage difference between the extreme taps of the rough group determines the control range.

Если отводы точной регулировки расположены с одной стороны от отводов грубой регулировки, то при этом сохраняется полярность при подключении в любом сочетании двух отводов, одного из точной группы и одного из грубой группы, а если отводы точной группы регулировки расположены между двумя соседними отводами грубой регулировки, то при этом меняется полярность при подключении двух отводов, одного из точной группы и одного из грубой группы, когда берется отвод грубой группы, расположенный с одной или с другой стороны от группы отводов точной регулировки. Два отвода автотрансформатора подключаются к суммирующему трансформатору, один отвод из группы точной регулировки подключается через группу токоограничительных резисторов точной регулировки и коммутатор точной регулировки и один отвод из группы грубой регулировки, через группу токоограничительных резисторов грубой регулировки и коммутатор грубой регулировки.If the taps of the fine adjustment are located on one side of the taps of the coarse adjustment, then the polarity is maintained when two taps, one of the exact group and one of the coarse group are connected in any combination, and if the taps of the exact adjustment group are located between two adjacent coarse taps, then the polarity changes when two taps are connected, one of the exact group and one of the coarse group when a coarse group tap is located located on one or the other side of the exact tap group Adjusting. Two autotransformer taps are connected to the summing transformer, one tap from the fine-tuning group is connected through the pin-type current-limiting resistors and a fine-tuning switch and one tap from the coarse-tuning group, through the coarse-tuning current-limiting resistors and the coarse switching.

На чертеже изображена функциональная схема высокоточного электронного регулятора напряжения.The drawing shows a functional diagram of a high-precision electronic voltage regulator.

Регулятор 1 содержит регулировочный блок 2, в который входит автотрансформатор 13, с двумя группами отводов: - грубой регулировки В1---Вm - и точной регулировки -А1---Аk, которые подключены через соответствующие группы токоограничительных резисторов грубой регулировки - 19 и группу токоограничительных резисторов точной регулировки - 16 через группы плавких предохранителей грубой - 18 и точной - 15 регулировки к соответствующим коммутаторам точной регулировки - 14 и грубой регулировки - 17 и к вольтдобавочной обмотке суммирующего трансформатора 12, а основная обмотка суммирующего трансформатора подключена к входу сети и выходу на нагрузку. Устройство управления регулятором 2 содержит микроконтроллер 3, входы которого соединены с датчиком входного напряжения 4, датчиком синхроимпульсов напряжения 5, датчиком выходного напряжения 6, датчиком тока нагрузки 20, датчиком синхроимпульсов тока 10, а выходы микроконтроллера 3 соединены с управляющими входами коммутатора грубой регулировки напряжения 17 и управляющими входами коммутатора точной регулировки напряжения 14, устройством отображения информации о состоянии стабилизатора 11, и устройство подключения нагрузки 21, состоящее из усилителя 22 и магнитного пускателя 23, а также и контакты заземления 24. Коммутаторы (ключи) выполнены как электронно-тиристорные блоки (возможно исполнение коммутаторов других типов: например, на основе транзисторов или симисторов), состоящие из пар встречно параллельно включенных тиристоров, соединенных через группы плавких предохранителей и группы токоограничительных резисторов с отводами автотрансформатора.Regulator 1 contains an adjustment block 2, which includes an autotransformer 13, with two groups of taps: - coarse adjustment B1 --- Bm - and fine adjustment -A1 --- Ak, which are connected through the corresponding groups of current-limiting coarse-adjustment resistors - 19 and a group fine-tuning current-limiting resistors - 16 through coarse fuse groups - 18 and fine - 15 adjustment to the corresponding fine adjustment switches - 14 and coarse adjustment - 17 and to the voltage-boost winding of the summing transformer 12, and ovnaya winding of the summing transformer is connected to the input and output of the network load. The controller control device 2 contains a microcontroller 3, the inputs of which are connected to an input voltage sensor 4, a voltage synchronization sensor 5, an output voltage sensor 6, a load current sensor 20, a current synchronization sensor 10, and the outputs of the microcontroller 3 are connected to the control inputs of the coarse voltage adjustment switch 17 and control inputs of the switch for fine adjustment of voltage 14, a device for displaying information about the state of the stabilizer 11, and a device for connecting a load 21, consisting of the amplifier 22 and the magnetic starter 23, as well as the ground contacts 24. The switches (switches) are designed as electronic thyristor blocks (other types of switches are possible: for example, based on transistors or triacs), consisting of pairs of counter-connected thyristors connected through fuse groups and current limiting resistor groups with autotransformer taps.

Регулятор работает следующим образом: входное напряжение с клемм 7 после включения автоматического выключателя 8 поступает на основную обмотку суммирующего трансформатора 12. Микроконтроллер 3 с помощью датчика входного напряжения 4 производит измерение величины входного напряжения и определяет, какие два отвода необходимо подключить к вольтодобавочной обмотке силового трансформатора, причем один отвод берется из группы отводов В1---Вm грубой регулировки и второй отвод берется из группы отводов A1---Аk точной регулировки автотрансформатора 13 и подает команды на управляющие входы коммутаторов точной - 14 и грубой - 17 регулировки так, чтобы после включения магнитного пускателя 23 в устройстве подключения нагрузки 21 напряжение на нагрузке соответствовало установочной величине выходного напряжения, так производится первоначальное включение регулятора.The regulator operates as follows: the input voltage from terminals 7 after turning on the circuit breaker 8 is supplied to the main winding of the summing transformer 12. The microcontroller 3, using the input voltage sensor 4, measures the input voltage and determines which two taps must be connected to the boost coil of the power transformer, moreover, one tap is taken from the group of taps B1 --- Bm of coarse adjustment and the second tap is taken from the group of taps A1 --- Ak of fine adjustment of autotransformat and 13 and delivers the commands to the control inputs of switches accurate - 14 and rough - 17 adjustment so that after the magnetic actuator 23 in the load connecting unit 21 corresponds to the load voltage set value of the output voltage, since the initial insertion is made regulator.

Дальнейшая работа регулятора происходит следующим образом: при изменении входного напряжения с помощью датчика входного напряжения 4 в номинальном диапазоне напряжения сети устройство управления регулятором 2 подает команды на управляющие входы коммутаторов точной - 14 и грубой - 17 регулировки, которые через группы плавких предохранителей точной - 15 и грубой - 18 регулировки и группы токоограничительных резисторов точной - 16 и грубой - 19 регулировки переключают отводы - В1---Вm и - А1---Аk автотрансформатора 13 таким образом, чтобы обеспечить на вольтодобавочной обмотке суммирующего трансформатора 12 напряжение такой величины, которое после включения магнитного пускателя 23 в устройстве подключения нагрузки 21 и с учетом коэффициента трансформации обеспечивает на выходе суммирующего трансформатора напряжение, равное установочной величине выходного напряжения. Подключение отводов автотрансформатора осуществляет устройство управления регулятором посредством микроконтроллера и управляющей программы, записанной в нем. В зависимости от показаний датчиков входного напряжения выбирается для подключения два отвода автотрансформатора: один - из отводов точной группы и один - из отводов грубой группы регулировки.Further operation of the controller occurs as follows: when the input voltage is changed using the input voltage sensor 4 in the rated voltage range of the network, the controller control device 2 sends commands to the control inputs of the switches with precise - 14 and coarse - 17 settings, which through the fuse groups are accurate - 15 and coarse - 18 adjustments and groups of current-limiting resistors precise - 16 and coarse - 19 adjust switch taps - B1 --- Bm and - A1 --- Ak autotransformer 13 so as to provide on ltodobavochnoy winding of the summing transformer 12, a voltage value, which after the magnetic actuator 23 in the device 21 and the load connection with the transformation ratio provides the output of the summing transformer voltage equal to the output voltage adjusting value. The autotransformer taps are connected by a regulator control device by means of a microcontroller and a control program recorded in it. Depending on the readings of the input voltage sensors, two autotransformer taps are selected for connection: one from the taps of the exact group and one from the taps of the coarse adjustment group.

При небольших изменениях (колебаниях) напряжения в сети регулирование напряжения осуществляется за счет переключения одного из отводов в пределах точной группы регулировки, а когда отклонения входного напряжения превышают пределы их регулирования за счет переключения отводов в пределах точной группы, то происходит переключение следующего ближайшего отвода в пределах грубой группы регулировки.With small changes (fluctuations) in the voltage of the network, voltage regulation is carried out by switching one of the taps within the exact control group, and when the deviations of the input voltage exceed the limits of their regulation due to switching taps within the exact group, the next closest tap is switched within rough adjustment group.

Использование автотрансформатора для управления суммирующим трансформатором позволяет значительно уменьшить токи, протекающие через обмотки автотрансформатора, тиристорные ключи коммутаторов, токоограничительные резисторы и плавкие предохранители, за счет использования суммирующего трансформатора с коэффициентом трансформации, значительно большим 1.Using an autotransformer to control a summing transformer can significantly reduce the currents flowing through the autotransformer windings, thyristor switches, current-limiting resistors and fuses, due to the use of a summing transformer with a transformation coefficient significantly greater than 1.

Точность стабилизации достигается за счет того, что автотрансформатор содержит две группы отводов, группу отводов грубой регулировки В1---Вm - с количеством отводов = m и группу отводов точной регулировки -А1---Аk - с количеством отводов = k, причем вольтдобавка между соседними отводами грубой регулировки значительно превышает вольтдобавку между соседними отводами точной регулировки, а сочетание подключения двух отводов одного из группы точной регулировки и одного из группы грубой регулировки позволяет получить ряд напряжений с малой дискретностью и с количеством значений, равнымThe stabilization accuracy is achieved due to the fact that the autotransformer contains two groups of taps, a group of taps of coarse adjustment B1 --- Bm - with the number of taps = m and a group of taps of fine adjustment -A1 --- Ak - with the number of taps = k, and the voltage addition between adjacent coarse adjustment taps significantly exceeds the voltage addition between adjacent fine adjustment taps, and the combination of connecting two taps of one of the fine adjustment group and one of the coarse adjustment group allows to obtain a series of voltages with a small discrete NOSTA and a number of values equal to

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где m - количество отводов грубой регулировки;where m is the number of taps of coarse adjustment;

k - количество отводов точной регулировки.k is the number of taps of fine adjustment.

Причем число отводов точной группы m и вольтдобавка

Figure 00000003
- (изменение напряжения при переходе подключения на соседние отводы точной группы автотрансформатора), подбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить необходимую точность регулятора напряжения, а число отводов грубой группы k и вольтдобавка
Figure 00000004
(изменение напряжения при переходе подключения на соседние отводы грубой группы автотрансформатора) и разность напряжения между крайними отводами грубой группы с одной стороны от отводов точной группы и с другой стороны от отводов точной группы подбираются из условия обеспечения необходимого диапазона регулирования как в сторону увеличения напряжения, так и в сторону его увеличения. Примерная зависимость между вольтдобавками
Figure 00000005
и
Figure 00000006
следующая:Moreover, the number of taps of the exact group m and voltage addition
Figure 00000003
- (voltage change during the transition of the connection to neighboring branches of the exact autotransformer group), is selected so as to ensure the necessary accuracy of the voltage regulator, and the number of taps of the rough group k and voltage addition
Figure 00000004
(voltage change when connecting to adjacent taps of the coarse group of the autotransformer) and the voltage difference between the extreme taps of the coarse group on the one hand from the taps of the exact group and on the other hand from the taps of the exact group are selected from the condition of ensuring the necessary control range both in the direction of increasing voltage, and in the direction of its increase. Approximate relationship between voltage boosts
Figure 00000005
and
Figure 00000006
following:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Изменение напряжения на выходе силового трансформатора определяется с учетом коэффициента трансформации С как:The change in voltage at the output of the power transformer is determined taking into account the transformation coefficient C as:

Figure 00000009
Figure 00000009

Если отводы точной группы регулировки расположены между двумя соседними отводами грубой регулировки, то при этом меняется полярность при подключении двух отводов, одного из точной группы и одного из грубой группы, когда берется отвод грубой группы, расположенный с одной или с другой стороны от группы отводов точной регулировки. Возможен также вариант, когда отводы точной регулировки расположены с одной стороны от отводов грубой регулировки, при этом сохраняется полярность при подключении в любом сочетании двух отводов, одного из точной группы и одного из грубой группы.If the taps of the exact adjustment group are located between two adjacent coarse adjustment taps, then the polarity changes when two taps are connected, one of the exact group and one of the coarse group, when the tapping of the coarse group located on one or the other side of the exact taps group is taken adjustments. It is also possible that the fine adjustment taps are located on one side of the coarse taps, while polarity is maintained when two taps, one of the exact group and one of the coarse group, are connected in any combination.

При небольших изменениях величины напряжения в сети регулировка напряжения осуществляется за счет переключения отводов точной группы регулировки автотрансформатора, а при больших изменениях величины напряжения в сети, когда регулировку невозможно осуществить только за счет переключения отводов в пределах точной группы, происходит переключение необходимого отвода грубой группы регулировки.With small changes in the voltage level in the network, voltage adjustment is carried out by switching the taps of the exact autotransformer adjustment group, and with large changes in the voltage value in the network when adjustment is impossible only by switching the taps within the exact group, the necessary branch of the rough adjustment group is switched.

Высокая скорость регулировки напряжения достигается путем высокой скорости измерения параметров дискретизации измерения входного напряжения, выходного напряжения, тока нагрузки за один период сетевого напряжения, и переключение автотрансформатора на другие отводы коммутаторными ключами при переходе фазы тока нагрузки через ноль, что исключает искажения напряжения сети.A high voltage regulation speed is achieved by a high speed of measuring the sampling parameters for measuring the input voltage, output voltage, load current for one period of the mains voltage, and switching the autotransformer to other taps with switch keys when the phase of the load current passes through zero, which eliminates network voltage distortion.

Результаты измерений входного и выходного напряжений, мощности, потребляемой нагрузки и других вспомогательных параметров микроконтроллер выводит на устройство 14 отображения информации о состоянии регулятора. При изменении входного напряжения в номинальном диапазоне устройство управления регулятора 2 подает команды на управляющие входы коммутатора, который подключает один из грубых и один из точных отводов автотрансформатора таким образом, чтобы обеспечить на вольтодобавочной обмотке суммирующего трансформатора 12 напряжение такой величины, которое с учетом коэффициента трансформации обеспечивает на нагрузке напряжение, соответствующее установочному значению выходного напряжения в пределах допустимой погрешности.The measurement results of the input and output voltages, power, load, and other auxiliary parameters, the microcontroller outputs to the device 14 display information about the status of the controller. When the input voltage changes in the nominal range, the control device of controller 2 sends commands to the control inputs of the switch, which connects one of the coarse and one of the exact taps of the autotransformer in such a way as to provide a voltage of such magnitude on the voltage-boost winding of the summing transformer 12 that, taking into account the transformation coefficient, provides the load voltage corresponding to the installation value of the output voltage within the permissible error.

Переключение производится после того, как микроконтроллер определит с помощью датчика синхроимпульсов тока 5 момент перехода тока нагрузки через ноль. Точность стабилизации определяется величиной напряжения между соседними отводами точной регулировки автотрансформатора, так при 6 грубых и 6 точных отводах автотрансформатора номинальный диапазон входного напряжения составляет от 130 В до 260 В при точности стабилизации ±1,5%, а переключение при нуле тока нагрузки исключает искажения напряжения сети.Switching is performed after the microcontroller determines, with the help of a current synchronization sensor 5, the moment the load current passes through zero. The stabilization accuracy is determined by the voltage between adjacent taps of accurate autotransformer adjustment, so with 6 coarse and 6 accurate autotransformer taps, the nominal input voltage range is from 130 V to 260 V with stabilization accuracy of ± 1.5%, and switching at zero load current eliminates voltage distortion network.

В случае выхода величины входного напряжения за пределы рабочего диапазона, который несколько превышает номинальный диапазон, устройство управления регулятором отключает нагрузку путем включения магнитного пускателя 23 в устройстве подключения нагрузки 21, затем коммутатор отключает все отводы автотрансформатора, участвующие в регулировании, подача выходного напряжения на клеммы прекращается. После нормализации входного напряжения, то есть при входе величины входного напряжения в рабочий диапазон, устройство управления возобновляет работу по стабилизации выходного напряжения. Кроме того, устройство управления регулятором отслеживает ряд аварийных ситуаций, при наступлении которых прекращается подача выходного напряжения на клеммы подключения нагрузки. Информацию об аварийных ситуациях микроконтроллер выводит на устройство отображения информации о состоянии регулятора.If the input voltage exceeds the operating range, which slightly exceeds the nominal range, the controller control device disconnects the load by turning on the magnetic starter 23 in the load connection device 21, then the switch disconnects all autotransformer taps involved in the regulation, the output voltage to the terminals is stopped . After normalizing the input voltage, that is, when the input voltage reaches the operating range, the control device resumes the work to stabilize the output voltage. In addition, the regulator control device monitors a number of emergency situations, when they occur, the output voltage to the load connection terminals is cut off. The microcontroller outputs information about emergency situations to the device displaying information about the status of the regulator.

Таким образом, предлагаемый регулятор позволяет повысить надежность за счет уменьшения тока в цепи электронных коммутаторов, повысить быстродействие регулятора, получить высокую точность регулировки при минимальном количестве ключей в коммутаторах и отводов в автотрансформаторе, при этом снижается стоимость регулятора напряжения переменного тока, что является техническим результатом.Thus, the proposed controller allows to increase reliability by reducing the current in the circuit of electronic switches, to increase the speed of the controller, to obtain high adjustment accuracy with a minimum number of keys in the switches and taps in the autotransformer, while the cost of the AC voltage regulator is reduced, which is a technical result.

Claims (7)

1. Электронный регулятор напряжения, содержащий регулировочный блок с суммирующим трансформатором, автотрансформатором и коммутаторами, устройство управления с микроконтроллером, датчиком синхроимпульсов, датчиком входного напряжения и датчиком выходного напряжения, кроме того, датчик синхроимпульсов тока, датчик тока нагрузки, устройство отображения информации о состоянии электронного регулятора напряжения, устройство подключения нагрузки с усилителем и магнитным пускателем, расположенными в корпусе, а также клеммы для подключения к сети и нагрузке и контакты заземления, отличающийся тем, что автотрансформатор содержит группу отводов для грубой регулировки с количеством отводов m и группу отводов для точной регулировки с количеством отводов k, причем величина напряжения между соседними отводами для грубой регулировки превышает величину напряжения между соседними отводами для точной регулировки, к суммирующему трансформатору подключаются один отвод из группы точной регулировки и один отвод из группы грубой регулировки.1. An electronic voltage regulator comprising a control unit with a summing transformer, an autotransformer and switches, a control device with a microcontroller, a clock sensor, an input voltage sensor and an output voltage sensor, in addition, a current clock sensor, a load current sensor, an electronic state information display device voltage regulator, a load connection device with an amplifier and a magnetic starter located in the housing, as well as terminals for connecting I to the network and the load and ground contacts, characterized in that the autotransformer contains a group of taps for coarse adjustment with the number of taps m and a group of taps for fine adjustment with the number of taps k, and the voltage between adjacent taps for coarse adjustment exceeds the voltage between adjacent taps for fine adjustment, one tap from the fine adjustment group and one tap from the coarse adjustment group are connected to the summing transformer. 2. Электронный регулятор по п.1, отличающийся тем, что сочетание подключения двух отводов автотрансформатора одного из группы для точной регулировки и одного из группы для грубой регулировки позволяет получить ряд напряжений с малой дискретностью и с количеством уровней N=m·k.2. The electronic controller according to claim 1, characterized in that the combination of connecting two taps of the autotransformer of one of the group for fine adjustment and one of the group for coarse adjustment allows you to get a number of voltages with low resolution and with the number of levels N = m · k. 3. Электронный регулятор по п.1, отличающийся тем, что число отводов k группы для точной регулировки и изменение напряжения при переходе подключения на соседние отводы группы для точной регулировки подбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить необходимую точность электронного регулятора напряжения.3. The electronic regulator according to claim 1, characterized in that the number of taps of the group k for fine adjustment and the voltage change when switching the connection to neighboring taps of the group for fine adjustment is selected so as to ensure the necessary accuracy of the electronic voltage regulator. 4. Электронный регулятор по п.1, отличающийся тем, что число отводов m группы для грубой регулировки и разность напряжения между крайними отводами группы для грубой регулировки подбирается из условия обеспечения необходимого диапазона регулирования.4. The electronic controller according to claim 1, characterized in that the number of taps m groups for coarse adjustment and the voltage difference between the extreme taps of the group for coarse adjustment is selected from the condition of ensuring the necessary control range. 5. Электронный регулятор по п.1, отличающийся тем, что отводы группы для точной регулировки расположены с одной стороны от отводов группы для грубой регулировки, при этом сохраняется полярность при подключении в любом сочетании двух отводов, одного из группы для точной регулировки и одного из группы для грубой регулировки.5. The electronic controller according to claim 1, characterized in that the taps of the group for fine adjustment are located on one side of the taps of the group for coarse adjustment, while maintaining polarity when connecting in any combination of two taps, one of the group for fine adjustment and one of groups for coarse adjustment. 6. Электронный регулятор по п.1, отличающийся тем, что отводы группы для точной регулировки расположены между двумя соседними отводами группы для грубой регулировки, при этом меняется полярность при подключении двух отводов, одного из группы для точной регулировки и одного из группы для грубой регулировки, когда берется отвод из группы для грубой регулировки, расположенный с одной или с другой стороны от отводов группы для точной регулировки.6. The electronic controller according to claim 1, characterized in that the taps of the group for fine adjustment are located between two adjacent taps of the group for coarse adjustment, while the polarity changes when two taps are connected, one of the group for fine adjustment and one of the group for coarse adjustment when a branch is taken from the group for coarse adjustment located on one or the other side of the group taps for fine adjustment. 7. Электронный регулятор по п.1, отличающийся тем, что подключаются два отвода автотрансформатора к суммирующему трансформатору, один отвод из группы для точной регулировки подключается через группу токоограничительных резисторов точной регулировки и коммутатор точной регулировки и один отвод из группы для грубой регулировки через группу токоограничительных резисторов грубой регулировки и коммутатор грубой регулировки. 7. The electronic controller according to claim 1, characterized in that two autotransformer taps are connected to a summing transformer, one tap from the group for fine adjustment is connected through a group of current-limiting fine adjustment resistors and a switch for fine adjustment, and one tap from the group for coarse adjustment through a current-limiting group coarse adjustment resistors and coarse adjustment switch.
RU2008109800/09A 2008-03-14 2008-03-14 High-precision electronic ac voltage controller RU2364915C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008109800/09A RU2364915C1 (en) 2008-03-14 2008-03-14 High-precision electronic ac voltage controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008109800/09A RU2364915C1 (en) 2008-03-14 2008-03-14 High-precision electronic ac voltage controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2364915C1 true RU2364915C1 (en) 2009-08-20

Family

ID=41151364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008109800/09A RU2364915C1 (en) 2008-03-14 2008-03-14 High-precision electronic ac voltage controller

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2364915C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW583816B (en) Regulator circuit and control method thereof
KR100283691B1 (en) Three-phase voltage automatic switching method and apparatus thereof in power saving transformer
BG65463B1 (en) Device for automatic mains supply influencing, and motor drive for said device
WO2012109509A2 (en) Apparatus and method for generating a metering voltage output for a voltage regulator using a microprocessor
KR100797054B1 (en) Transformation circuit for auto controlling voltage
RU2364915C1 (en) High-precision electronic ac voltage controller
RU74748U1 (en) HIGH PRECISION ELECTRONIC AC VOLTAGE REGULATOR
RU2628752C1 (en) Electronically controlled power transformer (ecpt) for electric transmission line to consumer with variable load
RU2675247C1 (en) Stepped ac voltage stabilizer
JP2010015471A (en) Regulator apparatus, and electronic apparatus provided with the same
CA2676497C (en) Controlling transient response of a power supply
US20060082350A1 (en) 3-Phase electronic tap changer commutation and device
RU80595U1 (en) HIGH-AC VOLTAGE STABILIZER
KR101059525B1 (en) Apparatus for stabilizing voltage and electric distribution board box using the same
CN210402133U (en) Voltage adjusting device, power supply chip and electronic equipment
EP2146554A1 (en) Apparatus and process for adjusting alternating-current lighting devices
RU2245600C1 (en) Step-by-step ac voltage regulation device
RU2643166C2 (en) Voltage stabiliser
RU74720U1 (en) HIGH PRECISION ELECTRONIC AC VOLTAGE REGULATOR
KR100929985B1 (en) Automatic voltage regulator
KR20030083798A (en) Automatic voltage regulator of generator
RU50691U1 (en) AC VOLTAGE STABILIZER
RU2554712C1 (en) Stabilising ac voltage regulator
RU192528U1 (en) AC voltage regulator
KR20140094328A (en) Output voltage regulator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100315

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20130620

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190315