РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК G05F1/14 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания технологического оборудования, в частности нагревателей прецизионных электропечей.

Известен регулятор переменного напряжения, содержащий включенный между входными и выходными зажимами регулирующий орган дискретного действия, управляющие входы которого подключены к выходу сумматора, соединенного первым входом с управляющими входами регулятора, старшими разрядами второго входа - с источником сигнала логического нуля, а его младшим разрядом - с выходом компаратора, первый вход которого через цепочку из каскадно-соединенных умножителя частоты, формирователя импульсов и двоичного счетчика подключен к входным зажимам регулятора, и формирователь синхроимпульсов, вход которого соединен с входом регулятора, а выход - с установочным нулевым входом двоичного счетчика (А.с. 1396127, МПК G05F 1/14 от 15.05.1988 г.).

Недостатком такого регулятора является большая дифференциальная нелинейность его регулировочной характеристики, обусловленная разбросом параметров ключей регулирующего органа дискретного действия и приводящая к возникновению погрешности регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является регулятор переменного напряжения, содержащий включенный между входными и выходными зажимами регулирующий орган дискретного действия, управляющие входы которого подключены к выходу сумматора, соединенного первым входом с управляющими входами регулятора переменного напряжения, старшими разрядами второго входа - с источником сигнала логического нуля, а его младшим разрядом - с выходом компаратора, первый вход которого через цепочку из каскадно соединенных формирователя синхроимпульсов и двоичного счетчика подключен к входным зажимам регулятора (А.с. 1325431, МПК G05F 1/20 от 23.07.1987 г.).

Недостатком такого регулятора также является большая дифференциальная нелинейность его регулировочной характеристики, приводящая к возникновению погрешности регулирования.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение дифференциальной нелинейности регулировочной характеристики.

Поставленный технический результат достигается тем, что в известный регулятор переменного напряжения, содержащий включенный между входными и выходными зажимами регулирующий орган дискретного действия, управляющие входы которого подключены к выходу сумматора, соединенного первым входом с управляющими входами регулятора переменного напряжения, старшими разрядами второго входа - с источником сигнала логического нуля, а его младшим разрядом - с выходом компаратора, первый вход которого через цепочку из каскадно-соединенных формирователя синхроимпульсов и двоичного счетчика подключен к входным зажимам регулятора, введен преобразователь кодов, подключенный входом к управляющему входу регулятора, а выходом - ко второму входу компаратора.

Схема предложенного регулятора переменного напряжения приведена на фиг.1. На фиг.2 изображены диаграммы изменения во времени за цикл регулирования T_R=T2^m,

где Т-период следования импульсов с формирователя синхроимпульсов 5, равный удвоенной частоте сети:

а) - функции приращения кода счетчика 6,

б) - логического сигнала r с выхода компаратора кодов 4,

в) - коэффициента k передачи напряжения регулирующего органа дискретного действия.

Фиг.3 и фиг.4 иллюстрируют принцип коррекции дифференциальной нелинейности на примере регулирующего органа дискретного действия 1 с тремя коэффициента передачи k₁, k₂, k₃. На фиг.3 представлена столбцовая диаграмма фиксированных уровней коэффициента k передачи регулирующего органа дискретного действия 1 от управляющего кода, представленного функцией , а на фиг.4 - диаграммы изменения во времени (за цикл регулирования) этого коэффициента, при различных управляющих кодах для случая компенсации дифференциальной нелинейности.

Регулятор переменного напряжения (фиг.1) содержит включенный между входными и выходными зажимами регулирующий орган дискретного действия 1, выполненный на трансформаторе, вторичная обмотка которого секционирована, причем числа витков секций, включенные по схеме суммирования, относятся как целые степени числа два.

Управляющие входы регулирующего органа дискретного действия подключены к выходу сумматора 2, соединенного первым входом с управляющими входами регулятора переменного напряжения Z=[z₁, z₂,…, z_n],

старшими разрядами второго входа - с источником 3 сигнала логического нуля, а его младшим разрядом - с выходом компаратора 4 с входами R и P, осуществляющего логическую функцию

Первый вход компаратора через цепочку из каскадно-соединенных формирователя синхроимпульсов 5 и двоичного счетчика 6 подключен к входным зажимам регулятора. Формирователь синхроимпульсов 5 формирует импульсы s, соответствующие моментам перехода входным напряжениям сети е нулевого уровня. Он выполнен на трансформаторе, в первичную обмотку которого включено активное сопротивление, а к вторичной обмотке подключена мостовая выпрямительная схема.

Двоичный счетчик 6 имеет m разрядов. Он осуществляет счет синхроимпульсов s, формируя m-разрядный двоичный код R=[r₁, r₂, …, r_m].

Второй вход компаратора 4 через преобразователь кодов 7, который может быть выполнен на микросхеме ПЗУ К573РФ4, подключен к управляющему входу регулятора. Функцией преобразователя является формирование из управляющего кода регулятора Z m-разрядного кода компенсации дифференциальной нелинейности P=[р₁, p₂… p_m].

Работа регулятора переменного напряжения происходит следующим образом. Двоичный счетчик 6 осуществляет подсчет синхроимпульсов s, следующих с удвоенной частотой сети.

В момент равенства кода двоичного счетчика R коду Р, сформированному преобразователем кодов 7, происходит изменение выходного сигнала r компаратора 7 с уровня лог.1 до уровня лог.0. Это приводит к уменьшению на единицу кода [L r] второго входа сумматора 2 и, следовательно, к изменению в сторону уменьшения на один уровень коэффициента передачи регулирующего органа дискретного действия 1. В результате осуществляется периодическое изменение коэффициента передачи регулирующего органа дискретного действия во времени на двух смежных фиксированных уровнях k(t)=[k_i, k_i+1]. Уровень напряжения на выходных зажимах регулятора определяется средним значением коэффициента передачи за период регулирования, которое зависит от кода Р

Для каждого уровня коэффициента передачи k_i регулирующего органа дискретного действия преобразователем 7 формируется такой код P_i, который обеспечивает равномерное приращение среднего за период регулирования значения коэффициента передачи регулирующего органа, т.е. q_i+1-q_i=const, чем и обеспечивается уменьшение дифференциальной нелинейности. Преобразователь кодов устанавливает следующее соответствие между множеством фактических k(Z) и средних q(Z) уровней коэффициентов передачи

q(Z)=d(Z)γ,

где в силу одного знака коррекции нелинейности (всегда происходит только уменьшение коэффициента трансформации)

Параметр γ численно равен углу наклона характеристики регулирования q(Z), как это показано на фиг.3 для регулирующего органа с тремя фиксированными уровнями коэффициентов передачи k₁, k₂, k₃. Им соответствуют три уровня средних значений коэффициентов передачи q₁,q₂, q₃. При этом для одного из управляющих кодов имеет место совпадение фиксированного уровня с его средним значением (на фиг.3 это второй код q₂=k₂). Необходимый уровень среднего значения коэффициента передачи обеспечивается режимом широтно-импульсной модуляции, диаграммы которой изображены на фиг.4.

Таким образом, неравномерность приращений уровня коэффициента передачи регулирующего органа в предложенном устройстве компенсируется путем изменения длительности модулирующего импульса, сформированной схемой управления.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания технологического оборудования, в частности нагревателей прецизионных электропечей. Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение дифференциальной нелинейности регулировочной характеристики. Технический результат достигается тем, что в известный регулятор переменного напряжения, содержащий включенный между входными и выходными зажимами регулирующий орган дискретного действия, управляющие входы которого подключены к выходу сумматора, соединенного первым входом с управляющими входами регулятора переменного напряжения, старшими разрядами второго входа - с источником сигнала логического нуля, а его младшим разрядом - с выходом компаратора, первый вход которого через цепочку из каскадно-соединенных формирователя синхроимпульсов и двоичного счетчика подключен к входным зажимам регулятора, введен преобразователь кодов, подключенный входом к управляющему входу регулятора, а выходом - ко второму входу компаратора. 4 ил.

Регулятор переменного напряжения, содержащий включенный между входными и выходными зажимами регулирующий орган дискретного действия, управляющие входы которого подключены к выходу сумматора, соединенного первым входом с управляющими входами регулятора переменного напряжения, старшими разрядами второго входа - с источником сигнала логического нуля, а его младшим разрядом - с выходом компаратора, первый вход которого через цепочку из каскадно-соединенных формирователя синхроимпульсов и двоичного счетчика подключен к входным зажимам регулятора, отличающийся тем, что в него введен преобразователь кодов, подключенный входом к управляющему входу регулятора, а выходом - ко второму входу компаратора.