SU1144184A1

SU1144184A1 - Regulator for a.c.voltage source

Info

Publication number: SU1144184A1
Application number: SU823509031A
Authority: SU
Inventors: Михаил Абрамович Вайсберг; Янис Алоизович Яудземс
Original assignee: Производственное объединение "Рижский электромашиностроительный завод"
Priority date: 1982-11-03
Filing date: 1982-11-03
Publication date: 1985-03-07

Abstract

РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий выпр митель, вход переменного тока которого предназначен дл подключени к силовому выходу источника переменного напр жени , а выход посто нного тока соединен с входом нелинейного измерительного моста, форми- , рователь пилообразного напр жени , пoдк Doчeнный входом к силовому выходу источника переменного напр жени , и компаратор, один из входов которого подключен к выходу указанного формировател пилообразного напр жени , а выход компаратора соединен с входом усилител мощности, выход которого Подключен к входу управлени источника переменного напр жени , отличающийс тем, что, с целью повышени качества электроэнергии путем повьшени точности регулировани , .в него допел- нительно введены интегратор на операционном усилителе и цепь отрица-тельной обратной св зи, вшюлненна на трехплечавом резистивном делителе напр жени и двух диодах, вход интегратора подключен к выходу неS л кейного измерительного моста, ход интегратора подклочен к второму выходу компаратора и свободным выводам резистивного делител напр жени , анод первого и катод второго диодов объединены и соединены с инвертнрукшрм входом операционного усилител штегратора, катод пергсго диода соединен с одной обцей f точкой, а анод второго диода - с fs другой общей точкой резистивного делител напр жени . 30 IlikTHE REGULATOR FOR THE AC VOLTAGE SOURCE, containing a rectifier whose AC input is intended to be connected to the power output of an AC voltage source, and the DC output is connected to the input of a nonlinear measuring bridge, a saw voltage generator, a voltage input to a power supply. an output of a variable voltage source, and a comparator, one of the inputs of which is connected to the output of the specified saw driver, and the output of the comparator is connected to the input of the amplifier The power output of which is connected to the control input of an alternating voltage source, characterized in that, in order to improve the quality of electricity by increasing the control accuracy, an integrator on the operational amplifier and a negative feedback circuit connected to it are additionally introduced into it a three-loop resistive voltage divider and two diodes, the integrator input is connected to the output of an unsupervised measuring bridge, the integrator stroke is connected to the second comparator output and to the free terminals of the resistor The voltage divider, the anode of the first and the cathode of the second diode are combined and connected to the inverter's input of the stepper amplifier, the cathode of the percussion diode is connected to one circuit f point, and the anode of the second diode fs another common point of resistive voltage divider. 30 Ilik

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл регулировани источников переменного напр жени , например, синхронных генераторов транспортных средств. Известны регул торы напр жени дл источников переменного тока, на пример синхронных генераторов, соде жащие подключенный к выходу источни ка напр жени формирователь пилообразного напр жени и устройство срав нени пилообразного напр жени с опорным. Регул торы имеют высокое быстродействие, так как врем отработки не превыпает один период пило образного нап жени ll . Недостатком устройств такого ти па вл етс наличие статизма ре гули ровани , завис щего от наклона рабо чего участка пилообразного напр жен Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс регул тор дл источника переменного нап р жени , содержащий выпр митель, вход переменного тока которого пред назначен дл подк;вочени к силовому выходу источника переменного напр жени , а выход посто нного тока сое динен с входом нелинейного измерительного моста, формиро1ватель пилообразного напр жени , подключенный входом к силовому выходу источника переменного напр жени , и компарато один из входов которого подключен к выходу указанного фо1 1иррвател пилообразного напр жени , а выход компаратора соединен с входом усилител мощности, выход которого под ключаетс к входу управлени источника переменного напр жени . В этом регул торе повышение точности до1 тигнуто включением на входе диодно-емкостного формировател , пилообразного напр жени последовательно датчиков переменного и выпр м ленного напр жени , а также индукти но-емкостного фильтра 2 .The invention relates to electrical engineering and can be used to control sources of alternating voltage, for example, synchronous generators of vehicles. Known voltage regulators for alternating current sources, for example, synchronous generators, contain a sawtooth driver connected to the voltage source and a device for comparing a sawtooth voltage with a reference voltage. Regulators have a high speed, since the time of working out does not exceed one period of saw-and-tube pressure II. A disadvantage of such devices is the presence of control statistics, depending on the inclination of the working section of the saw-tooth voltage. The closest technical solution to the invention is a regulator for an alternating voltage source containing a rectifier whose AC input is intended for connection to the power output of an alternating voltage source, and the DC output is connected to the input of a non-linear measuring bridge, a sawtooth voltage driver connected by an input to th output of the alternating voltage and komparato one input of which is connected to the output of said fo1 1irrvatel sawtooth voltage and the output of the comparator is connected to the input of the power amplifier, the output to the input under the control klyuchaets alternating voltage source. In this controller, an increase in the accuracy is achieved by switching on the input of a diode-capacitor driver, a saw-tooth voltage in series with sensors of alternating and rectified voltage, and also an inductance-capacitance filter 2.

В известном регул торе сохран етс , хот и в меньшей степени, зависимость от формы выходного напр жени источника, а также противоречие между требовани ми точности и устойчивости при выборе наклона рабочего участка пилообразного напр жени , что приводит к ухудшению качества электроэнергии.The known regulator maintains, although to a lesser extent, dependence on the shape of the output voltage of the source, as well as the contradiction between the requirements of accuracy and stability when choosing the inclination of the working section of the sawtooth voltage, which leads to a deterioration in the quality of electric power.

50Источник 1 переменного напр жени ,50Source 1 variable voltage,

например синхронный генератор, своим силовьм выходом через выпр митель 2 подключен к входу нелинейного моста 3, содержащего делитель напр жени наFor example, a synchronous generator, with its power output, through the rectifier 2 is connected to the input of a nonlinear bridge 3 containing a voltage divider

55 резисторах 4 и 5 и стабилитроны 6 и 7. К выходному и входному полюсам выпр мител 2 подключен дкодно-емкостный формировате.гь 8 пилообразно42 Недостатком известного устройства также вл етс наличие трансформатора на входе формировател пилообразного напр жени , что усложн ет конструкцмо. Целью изобретени вл етс повышение качества электроэнергии путен повышени точности регулировани . Поставленна цель достигаетс тем, что в регул тор дл источника переменного напр жени , содержащий выпр митель , вход переменного тока которого предназначен дл подключени к силовому выходу источника переменного напр жени , а выход посто нного тока соединен с входом нелинейного измерительного моста, форм1фователь пилообразного напр жени , подключенный входом к силовому выз(Ьду источника переменного напр жени , и ком|паратор , один из входов которого подклочеи к выходу указанного формировател пилообразного напр жени , а выход компа1 1тора соединен с входом усилител мс даости, выход которого подкл1 чаетс к входу управлени источника пере ю иого напр жени , введены интегратор иа операцион см усилителе и цепь отрицательной обратнЫ св зи, вьтолиениа на трехплечевом резистивиом делителе напр жени и двух диодах, вход интегратора подклю чен к выходу нелинейного измерительного моста, выход интегратора - к второму входу компаратора и свободным выводам резистивного делител напр жени , анод первого и катод второго диодов объединены и соединены с инвертирующим входе операционного усилител интегратора, катод первого диода соединен с одной общей точкой, а анод второго диода - с другой общей точкой резистивного делител напр жени . На фиг. 1 показана принципиальна схема предлагаемого регул тора при его работе совместно с синхронным генератором; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, по сн ющие работу регул тора. , 31 го напр жени , содержащий делитель напр жени на резисторах 9 и 10, диод 11, конденсаторы 12-и 13 и разр дный резистор 14. Выход измерительного моста 3 подключен к входу интегратора 15, выполненного на операционном усилителе 16 с входным резисторсзм 17 и конденсаторсж 18 обратной св зи. Усилитель интегратора окачен отрицательной обратной св зью 19,содержащей встречно включенные диода 20 и 21, подключенные к средним точкам трехплечевого делител напр жени на резисторах 2224 , подк воченного к выходу интегратогй . Питание усилител 16 осуществл етс QT стабилитрона 6 измерительного моста 3. К выходам интегратора 15 и форни ровател 8 подключены BXo.iQd компаратора 25, выполненного на транзисторе 26, управл ющем работой вьвсодндго ключевого усилител 27 мощности. Регул тор дл источника переменного напр жени работает следукнцим образсм. На вход формировател 8 подаетс однополуперйодное вьшр мленное {гапр жённе, амплитуда которого равна амплитуде напр жени генератора. Hanпр жение Оj на резисторе tO также имеет форму однополупериодного выпр мленного напр жени , амплитуда которого зависит от напр жени генератора, а напр жение ( на конденсаторе 13 имеет пилообразную форму, и его посто нна составл юща такж зависит от напр жени генератора) Сглаживающий конденсатор 12 уменьшает зависимость пилообразного напр жени от искажений форкб напр жени генератора Посто нна времени RC -цепи,образованHtjfi конденсатором 13 и резистором 14 определ ет амплитуду пульсирующей сос тавл ющей пилообразного напр жени . Сигнал рассогласовани измерительного моста, равный разности напр жений на резисторе 5 и стабилитроне 7, который также зависит от величины напр жени генератора, подаетс на вход интегратора 15, который обеспе- чивает усреднение и усиление сигнала рассогласовани . Посто нна времени интегратора 15, определ ема парамет рами R С -цепи 17 и 18, достаточно велика по сравнению с периодом напр жен генератора, так что напр жение интегратора У измен етс достаточ84 .4 но медленно, а в пределах одного периода практически посто нно. База транзистора 26 подключена к выходу формировател 8, а цепь его змиттера - к выходу интегратора, так что транзистор 26 и ключевой усилитель 27 переключаетс в моменты, соответствунмцие точкам пересечени напр жений ij2 ии,и среднее значение напр жени возбухздени определ етс шириной импульсов напр жени U на выходе усилител 27. При достаточно высоком коэффициенте усилени операционного усилител 16 незначительные медленные изменени напр жени генератора привод т к и енени м напр жени (/ и к изменени м вирины импульсов от минимальных до максимальных значений рабочегодиапазона (фиг. 2). Благодар этому отклонени напр жени генератора от заданного уровн в статических режимах достаточно малы и практически не завис т от амплитуды и крутизны пилообразного напр жени , так как всегда мож:4о выбрать статический коэффициент усилени интеграторов , обеспечивающий необходимую отработку опорного напр жени U . При быстрых изменени х напр жени генератора Сфиг. 3), когда напр жение и не успевает измен тьс , изменение ширины импульсов 4 происходит за счет изменени амплитуды пилообразного напр жени , т.е. с запаздыванием не более одного периода. Благодар этому обеспечиваютс быстрое увеличение напр жени возбуждени при просадках напр жени генератора, вызванных включением потребителей, и быстрое-уменьшение напр жени возбуждени при всплесках напр жени генератора, вызванных отключени ми потребителей, т.е. обеспечиваютс хорошие динамические характеристики системы регулировани . Так как статические характеристики практически не завис т от крутизны пилообразного напр жени , наклон его рабочего участка может быть выбран достаточно большим из услови обеспечени устойчивости. Однако дл исключени сильного перерегулировани в переходных режимах , например после запуска генератора или после непосредственного запуска от генератора двигател соизмеримой мощности, пределы изменени напр жени lUf должны быть ограничены сравнительно узкой зоной, соответствующей возможному размеру изменени пилообразного напр жени в установившихс рез1ммах, чтобы выполн лось условиё(()и . В противном случае при относительно большой длительности переходного режима напр жение U могло бы сильно отклонитьс от рабочей зоны, что потребовало бы большого времени на возврат в рабочую зону и привело бы к сильному перерегулированию. В предлагаемом устройстве дл этой цели служит цепь обратной св зи . Соотношени плеч делител 22-24 выбраны таким образом, что при снижении напр жени U; до уровн и дщ открываетс диод 20, и цепь обратно св зи греп тствует дальнейшему снижению напр жени И а при повыпении напр жени (J до уровн //| д открываетс диод 21, и ограничиваетс нарастание напр жени U . В установившихс режимах диоды 20 и 21 заперты, и обратна св зь 19 не вли ет на работу генератора.55 resistors 4 and 5 and zener diodes 6 and 7. A capacitor 8 is connected to the output and input poles of rectifier 2. A saw-up transformer at the input of the sawtooth voltage generator is also a drawback of the known device, which complicates the design. The aim of the invention is to improve the quality of electricity by increasing the accuracy of regulation. The goal is achieved by the fact that the regulator for an alternating voltage source, containing a rectifier, whose alternating current input is intended to be connected to the power output of an alternating voltage source, and a direct current output connected to the input of a nonlinear measuring bridge, is a saw voltage generator connected to the power input (I am a source of alternating voltage, and a commander, one of the inputs of which is connected to the output of the specified saw driver, and the output An impedance is connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the input of the control of the source of the voltage source, the integrator is introduced, the opamp, the amplifier and the negative feedback circuit, the three-arm resistor of the voltage divider and two diodes, the input of the integrator the output of the integrator to the second input of the comparator and the free terminals of the resistive voltage divider, the anode of the first and the cathode of the second diode are combined and connected to the inverting the input of the operational amplifier of the integrator, the cathode of the first diode is connected to one common point, and the anode of the second diode to another common point of the resistive voltage divider. FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed controller in its operation together with a synchronous generator; in fig. 2 and 3 are diagrams explaining the operation of the regulator. , 31 voltage, containing a voltage divider on the resistors 9 and 10, diode 11, capacitors 12 and 13 and the discharge resistor 14. The output of the measuring bridge 3 is connected to the input of the integrator 15, made on the operational amplifier 16 with the input resistor 17 and condenser 18 feedback. The integrator amplifier is biased by negative feedback 19, containing counter-connected diodes 20 and 21 connected to the middle points of a three-arm voltage divider on resistors 2224 connected to the output of the integrator. The amplifier 16 is powered by the QT of the zener diode 6 of the measuring bridge 3. The outputs of the integrator 15 and the forier 8 are connected to BXo.iQd of the comparator 25, made on a transistor 26 that controls the operation of the key power amplifier 27. The regulator for the alternating voltage source operates as an example. At the input of the imaging unit 8, a half-half-wavelength {hamper whose amplitude is equal to the amplitude of the generator voltage is supplied. The voltage Oj on the resistor tO also has the form of a half-wave rectified voltage, the amplitude of which depends on the generator voltage, and the voltage (on the capacitor 13 has a sawtooth shape, and its constant component also depends on the generator voltage) Smoothing capacitor 12 reduces the dependence of the sawtooth voltage on the distortion of the fork voltage of the generator RC time constant, formed by the capacitor 13 and the resistor 14 determines the amplitude of the pulsating coaxial voltage . The error signal of the measuring bridge, equal to the voltage difference across the resistor 5 and the zener diode 7, which also depends on the voltage value of the generator, is fed to the input of the integrator 15, which provides averaging and amplification of the error signal. The time constant of the integrator 15, defined by the parameters of the R C -chain 17 and 18, is quite large compared to the period of the generator voltage, so that the voltage of the integrator Y varies sufficiently 84 .4 but slowly, and within one period it is almost constant . The base of the transistor 26 is connected to the output of the driver 8, and its zmitter circuit is connected to the output of the integrator, so that the transistor 26 and the key amplifier 27 switch to the moments corresponding to the intersection points of the voltages ij2i, and the average value of the excitation voltage is determined by the width of the voltage pulses U at the output of the amplifier 27. At a sufficiently high gain of the operational amplifier 16, slight slow changes in the generator voltage lead to voltage fluctuations (/ and changes in the pulse virin from the minimum x up to the maximum operating range (Fig. 2). Due to this, the deviation of the generator voltage from a given level in static modes is quite small and practically does not depend on the amplitude and slope of the sawtooth voltage, as we can always: 4 o select the static integrator gain, providing the necessary testing of the reference voltage U. With fast changes in the voltage of the generator Fig. 3), when the voltage does not have time to change, the change in the width of the pulses 4 occurs due to the change in the amplitudes The saw head beats, i.e. with a delay of not more than one period. This ensures a rapid increase in the excitation voltage during a generator voltage drop caused by the switching on of consumers, and a rapid decrease in the excitation voltage during a surge in generator voltage caused by the switching off of consumers, i.e. provide good dynamic characteristics of the control system. Since the static characteristics practically do not depend on the steepness of the saw-tooth voltage, the inclination of its working section can be chosen sufficiently large from the conditions for ensuring stability. However, to avoid severe overshooting in transient conditions, for example, after starting the generator or after starting directly from a motor generator of comparable power, the limits of variation of voltage UU should be limited to a relatively narrow area corresponding to the possible size of sawtooth voltage in established temperatures to meet the conditions (() and. Otherwise, with a relatively long duration of the transient regime, the voltage U could deviate strongly from the working zone, which would require a large time to return to the work area and would lead to a strong overshoot. In the proposed device, a feedback circuit serves for this purpose. The ratios of the divider 22-24 are chosen so that, when the voltage U decreases, it opens to diode 20, and the feedback circuit prevents further reduction of voltage AND a when the voltage drops (J to level // // d) diode 21 opens, and voltage rise U is limited. In established modes, diodes 20 and 21 are locked, and feedback 19 does not affect the operation of the generator.

Регул тор может быть использован с вращаюнримис и статическими источниками переменного напр${жени .The regulator can be used with rotation control and static sources of variable voltage $ {zheng.

При регулировании синхронных генераторов предлагаемое устройство позвол ет обеспечить примой пуск ас инхронны двигателей соизмеримойWhen regulating synchronous generators, the proposed device allows us to ensure that the start-up of AC in-time motors is commensurate

с генератором мощности без применени устройств компаундировани . При наличии потребителей посто нного трка , подключенных к источнику через; рмтр митель, обеспечиваетс высока with a power generator without the use of compounding devices. In the presence of consumers of permanent cable connected to the source through; rmtr mitele, provided high

точность среднего напр жени .medium stress accuracy.

Фи.ЗFi.Z

Claims

A REGULATOR FOR A VARIABLE VOLTAGE SOURCE, containing a rectifier, the AC input of which is designed to connect to the power output of the AC voltage source, and the DC output is connected to the input of a nonlinear measuring bridge, a sawtooth voltage shaper connected to the power output of the AC voltage source, and a comparator, one of the inputs of which is connected to the output of the specified sawtooth voltage shaper, and the output of the comparator is connected to the input of the power amplifier the output of which is connected to the control input of the AC voltage source, characterized in that, in order to improve the quality of electricity by increasing the accuracy of regulation,. · * an integrator on the operational amplifier and a negative feedback circuit introduced on a three-arm resistive voltage divider and two diodes are additionally introduced, the integrator input is connected to the output of the nonlinear measuring bridge, the integrator output is connected to the second output of the comparator and to the free terminals of the resistive voltage divider, the anode of the first and the cathode of the second diode is combined and connected to the inverting input of the operational amplifier of the integrator, the cathode of the first diode is connected to one common point, and the anode the second diode - with another common point of the resistive voltage divider.

11441