Устройство детектирования напряжения

Заявляемая полезная модель - устройство детектирования напряжения, относится к области измерительной техники и предназначена для использования в установках для поверки трехфазных и однофазных электронных и индукционных счетчиков электрической энергии, в частности, в блоке питания источника испытательных сигналов. Устройство содержит на входе выпрямитель напряжения силовой питающей сети, последовательно соединенный с корректором коэффициента мощности, первым фильтром напряжения постоянного тока, преобразователем, детектором напряжения на выпрямительном диоде. Детектор напряжения соединен с вторым фильтром, который соединен с схемой обратной связи, соединенной с преобразователем. Уменьшение потерь мощности при больших токах нагрузки достигается за счет введения в устройство ключа и связей ключа с преобразователем и с детектором напряжения на выпрямительном диоде, необходимых для обеспечения шунтирования выпрямительного диода. Управление ключом осуществляют в момент, когда выпрямительный диод переходит в режим прямой проводимости, что исключает влияние прямого напряжения диода, благодаря этому оно становится менее 0,1В.

Заявляемая полезная модель относится к области измерительной техники и предназначена для использования в установках для поверки трехфазных и однофазных электронных и индукционных счетчиков электрической энергии, в частности, в блоке питания источника испытательных сигналов.

В настоящее время известны схемы детектирования напряжения питающей сети в блоках питания источников испытательных сигналов, используемые в установках для поверки и калибровки счетчиков электрической энергии [1]. Известные устройства предназначены для использования в установках для поверки трехфазных и однофазных счетчиков электрической энергии как электронных, так и индукционных. В аналогах блок питания сделан по схеме с преобразователем, на выходе которого используется устройство детектирования напряжения, выполненное на выпрямительных диодах. Известные аналоги содержат: выпрямитель напряжения силовой питающей сети, первый фильтр напряжения постоянного тока, преобразователь, на выходе которого используются устройство детектирования напряжения, выполненное на выпрямительных диодах, и второй фильтр напряжения постоянного тока, схема обратной связи.

Недостатком аналогов является то, что устройство детектирования на выпрямительных диодах имеет низкий КПД при низких выходных напряжениях и больших токах нагрузки.

Ближайшим аналогом-прототипом является схема детектирования напряжения питающей сети в блоке питания источника испытательных сигналов установки ЦУ6804М [2]. Прототип содержит выпрямитель напряжения силовой питающей сети, первый фильтр напряжения постоянного тока, преобразователь, на выходе которого используются устройство детектирования напряжения, выполненное на выпрямительном диоде, и второй фильтр напряжения постоянного тока, схема обратной связи. Устройство детектирования напряжения выполнено на выпрямительном диоде, который имеет высокое значение прямого напряжения в открытом состоянии, что приводит к дополнительным потерям мощности при больших значениях тока нагрузки.

Недостаток схемы прототипа заключается в том, что устройство детектирования напряжения на выпрямительном диоде имеет высокое значение напряжения прямого падения более 1В и это приводит к большим потерям мощности при больших выходных токах.

Целью заявляемой полезной модели является создание устройства детектирования напряжения в блоке питания источника испытательных сигналов с меньшими потерями мощности. Это приведет к повышению надежности заявляемого устройства при больших нагрузках.

Для реализации цели в устройство детектирования напряжения дополнительно введены корректор коэффициента мощности, ключ и связи ключа с преобразователем и с детектором напряжения на выпрямительном диоде, с целью управления ключом, замыкающим выпрямительный диод, в режиме прямой проводимости.

Заявляемое устройство содержит общие признаки с прототипом:

выпрямитель напряжения силовой питающей сети, первый фильтр напряжения постоянного тока, преобразователь, на выходе которого используются детектор напряжения на выпрямительном диоде и второй фильтр напряжения постоянного тока, схема обратной связи.

Отличительные признаки заключаются в том, что в устройство детектирования напряжения введены дополнительно корректор коэффициента мощности и ключ. Введены связи ключа с преобразователем и с детектором напряжения на выпрямительном диоде, по которым осуществляют управление ключом в момент, когда выпрямительный диод переходит в режим прямой проводимости, что позволило исключить влияние прямого напряжения диода и снизить потери мощности.

На фиг.1 изображена структурная схема заявляемого устройства.

На входе стоит выпрямитель напряжения силовой питающей сети 1 (ВН), последовательно соединенный с корректором коэффициента мощности 2 (ККМ), первым фильтром напряжения постоянного тока 3 (1-й Ф), преобразователем 4 (ПР), детектором напряжения на выпрямительном диоде 5 (ДН). Ключ 6 соединен с преобразователем 4 и с детектором напряжения на выпрямительном диоде 5, который соединен с вторым фильтром 7 (2-й Ф), который соединен с схемой обратной связи 8 (Схема ОС), соединенной с преобразователем 4.

Устройство работает следующим образом. Входное напряжение от внешней сети питания через выпрямитель напряжения силовой питающей сети 1 подается на корректор коэффициента мощности 2 и первый фильтр напряжения постоянного тока 3. Постоянный ток выпрямленного напряжения поступает в преобразователь 4. Полезный сигнал с преобразователя 4, управляемый ключом 6, подается на детектор напряжения на выпрямительном диоде 5. Преобразователь 4 выдает полезный сигнал в виде напряжения повышенной частоты и вновь введенный сигнал выпрямляется выпрямительным диодом в напряжение постоянного тока, при этом по сигналу управления ключом 6 выпрямительный диод шунтируется. Благодаря этому, исключается большое прямое напряжение диода, оно становится менее 0,1В. Сигнал детектора напряжения на выпрямительном диоде 5 через второй фильтр 7 и схему обратной связи 8 подается в преобразователь 4 для поддержания необходимого значения выходного напряжения.

Технический результат - уменьшение потерь мощности при больших токах нагрузки достигается за счет введения в устройство детектирования напряжения дополнительно ключа и связей этого ключа с преобразователем и с детектором напряжения на выпрямительном диоде, необходимых для обеспечения шунтирования выпрямительного диода.

Устройство промышленно применимо и может быть реализовано на следующих электронных компонентах: выпрямитель напряжения силовой питающей сети 1 может быть выполнен на диодах КД280Е. Корректор коэффициента мощности 2 может быть выполнен на микросхеме L4981 фирмы ST Microelectronics. Первый фильтр напряжения постоянного тока 3 может быть выполнен на конденсаторах ЕНР-450 В-100 мкф±20% фирмы HITANO. Преобразователь 4 может быть выполнен на микросхеме UCC3895 фирмы Texas Instruments. Детектор напряжения на выпрямительном диоде 5 может быть выполнен на диоде КД271В. Ключ 6 может быть выполнен на транзисторе HUF75345S3S фирмы Fairchild. Второй фильтр 7 может быть выполнен на конденсаторах EXR-50 В-470 мкф±20% и схема обратной связи 8 может быть выполнена на микросхеме TL431.

Используемая информация:

1. http://www.energomera.ru/products/mtrology/checking-meters

2. Установка ЦУ6804М. Руководство по эксплуатации. Россия, г.

Ставрополь ОАО «Концерн Энергомера», http://www.energomera.ru/documentations/cu6804m_re.pdf

1. Устройство детектирования напряжения содержит на входе выпрямитель напряжения силовой питающей сети, первый фильтр напряжения постоянного тока, преобразователь, на выходе которого используются детектор напряжения на выпрямительном диоде и второй фильтр напряжения постоянного тока, схема обратной связи, отличающееся тем, что дополнительно введены корректор коэффициента мощности, ключ и связи ключа с преобразователем и с детектором напряжения на выпрямительном диоде.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управление ключом осуществляют в момент, когда выпрямительный диод переходит в режим прямой проводимости, что исключает влияние прямого напряжения диода и снижает потери мощности.