Устройство для управления группой импульсных преобразователей Советский патент 1983 года по МПК H02P13/16 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к электротехнике. Система может быть использована для регулирования напряжения ( тока, мощности, температуры группы потребителей, например нагревательны; с установок. Известно устройство для управлени группой преобразователей, состолцее из последовательно включенных в контур релейной обратной связ11 преобразователя датчика регулируемой вeличиVlы (напряжения, тока, мощности температуры), фильтра низких частот (.ппериодическое звено, интегратор), релейного и суммирующих элементов и схемы управления клоча «1 и из включенных между выходом рвлей1юго элемент устройств взаимной синхронизации, представляющих собой управляемые генераторы переменного пилообраз ного напряжения 1,. Недостатками .данного устройства являются увеличенные колебания напряжения сети из-за несинфазного вкл чения и выключения ведущих и ведо1п 1х регуляторов, приводящие к снижен 1ю энергетических показателей. Наиболее близким к предлагаемо|(у является устройство для управления группой импульсных преобразователей, соединенных по схеме ведущий-ведомый, охваченных, каждый цепью обратноГ свя зи, имеюще.й релейный элемент, датчик регулируемой величины и фильтр низких частот, и содержащее блок синхронизации, блок управления и релейный элемент цепи обратной связи ведущего преобразоаателя, соединенной с блоком синхронизации ведомого преобразователя и с блоком управления ведущего преобразователя через элемент задержки С 2 Х Недостатком известного устройства является то, что при поочередно последовательной синхронизации преобразователей возникают значительные колебания длительности циклов ра(5оты каждого преобразователя относительно сред- ,.

невзвешенной длительности циклив, что приводит к значительным изменениям амплитуды результирующего тока группы преобразователей,, в результате чего увеличиваются колебания напряжения сети и ухудшаются энергетические показатели.

Цель изобретения - улучшение энергетических показателей и уменьшение влияния на питающую сеть группы подчиненно синхронизированных преобразователей. ,

Поставленная цель достигается тем, что формирователь линейно изменяющегося сигнала выполнен в. виде генератора тактовых импульсов, счетчика, цифро-аналогового преобразователя, двухвходовых элементов совпадений, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, выходы которого подключены к цифро-аналоговому преобразователю, а также черрз первые входы двухвходовых элементов совпадений к ссЗответствующим входам счетчика, выход наибольшего кода счетчика подключен к наименьшему из незадейст13ованных входов счетчика, а вторые оходы элементов совпадений формирователя линейно изменяю1цегося сигнала пoдkлючeны к динамическому выходу элемента задержки предыдущего канала,. являющемуся выходом этого канала.

Кроме того, устройство снабжено формирователем импульсов и элементами И и ИЛИ, первый.вход которого подключен к выходу элемента И, первый вход элемента И подключен к входу формирователя линейно изменяющегося сигнала, а второй.вход через фор ирователь импульсов подключей к выходу элемента задержки, динамический выход элемента задержки подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом канала.

На фиг. 1 представлена йункциональ. ная схема двух преобразователей в цепи взаимной синхронизации многих преобразователей; на фиг. 2 - схема формирователя линейно изменяющегося сиг нала блока синхронизации с элементом сброса и установки уровня сброса; на фиг. 3 и - временные диаграммы, поясняющие работу системы управления группой преобразователей.

Устройство ( фиг. 1) состоит из ведущего 1 и ведомого 2 каналов, подключенных к сети 3 и работающих на свои

нагрузки , силовой ключевой элемент-преобразователь 5 ( например, тиристорный) датчик 6 регулйруе Юй величины, подключенный к выходу преобразователя при стабилизации электрической величины мощности) или к нагрузке при стабилизации технологической величины (температуры;, фильтр низких частот 7 ( интегратор) с сумматорами 8 на входе и 9 на иходе, р,елейный элемент 10, выход которого через элемент 11 задержки соединен с . устройством для управления группой импульсных преобразователей. Между динамическим выходом элемента 11 ведущего канала и входом суммирующего элемента 9 ведомого канала включен формирователь линейно и3меняют егося сигнала 12 с входом 13, подкл)ченным к предыдущему каналу. При этом дополнительно, введены формирователь 1 импульсов и элементы И 15 и ИЛИ 1б, первый вход которого подключен к выходу элемента И, а второй - к динамическому выходу элемента задержки 11 при этом выход элемента ИЛИ 1б подключен к формирователю линейно изменяющегося сигнала 12 ведомого канала, первый вход логического элемента И 15 подключен к выходу элемента ИЛИ 16 ведущего канала, а второй вход через формирователь импульсов И подключен к элементу задержки 11 канала.

Формирователь линейно изменяющегося сигнала функционально включающий в себя элемент сброса и элемент установки величины уровня сброса (фиг.2), выполнен в виде цифрового счетчика 17 с цифро-аналоговым преобразователем 18 на выходе и формирователем 1 тактовых импульсов, включенным между напряжением сети и счетным входом счетчика 17, элементы совпадений выполнены в виде двухвходовых элементов И, причем выход первого элемента 20 подключен к входу установки счетчика в. нуль { вход 11.) , выход второго 21 - к входу установки единиц (вход Si) вход третьего 22 - к входу установки двойки 1вход S2 ) и т.д. если элемент установки уровня сброса имеет большее количество позиций, чем показано на фиг. 2. Выход наибольшего кода счетчика 17 подключен к н именьшему из незадействованных его входов установки, выходы меньших по величине кодов счетчика 17 последовательно подключены к первым входам логических элементов, а вторые входы этих элементов объединены и подключены к динамическому выходу элемента 11 задержки ведущего преобразователя { фиг. 1),. Работа устройства для управления группой преобразователей поясняется на примере работы группы из трех преобразователей (фиг, З), работающих со средневзвешенной длительностью цикла TV, Sfc Д с период напряжения питающей сети, В момент времени -Ь0(фиГо 3) примерно за половину периода напряжения питающей сети до момента выключения тока первого преобразователя (фиг, 3 а) на динамическом выходе его элемента 11 импульсной задержки отключения Соиг формируется импульс синхронизации fфиг. 3 б, который подается на вход формирователя линейно изменяющегося сигнала 12 (фиг. 1), а именно на вхо ды элементов 20-22 совпадений (фиг.2 Так как в момент времени- она счетчике,17 код п, который подается навторой вход элемента 2& совпадений то на выходе элемента 20 совпадений будет импульс, который установит счетчик 17 в нуль и на выходе ЦАП 18 формируется уровень нуля линейно изменяющегося сигнала взаимной синхронизации (фиг.. 3 в, сплошная линия). Этот сигнал поступает на сумматор 9 второго ведомого канала (фиг. 1), где вычитается из выходного сигнала фильтра низких частот 7 (фиг, 3 в, штриховая линия), и разность этих сигналов поступает на релейный элемент 10. Когда сигнал выхода фильтра 7 низких частот больше линейно изменяющегося сигнала формирователя линейно изменяющегося сигнала 12, или когда штриховая линия становится выше сплошной (фиг. 3 в), то релейный элемент 10 включается и подает сигнал (фиг. 3 г) на преобразователь 5 (фиг, 1) второго канала, выполненный так, что независимо от момента поступления сигналов на его включение и отключение, сани включения и отключения происходят только в моменты перехода через нуль напряжения питающей сети из положительных значений в отрицательные. При .этом ток второго преобразователя показан на фиг. 3d- Таким образом, обеспечивается точное совпадение в момент времени t момента оыключения ведущего преобразователя (фиг.З а) с моментом включения ведомого преобразователя (фиг.33)« В момент времени to выключается релейный элемент второго канала (фиг. 3 в, г), и в момент времени t формируется импульс синхронизации (фиг. 3 е) на динамиче ском входе элемента 11 задержки (фиг. 1) второго канала, который подается на вход фор «рователя линейно изменяющегося сигнала .12 третьего канала. На выходе формирователя 12 формируется сброс линейно изменяющегося сигнала (фиг. 3 ж, сплошная линия), который поступает на сумматор 9 третьего канала, где вычитается из выходного сигнала фильтра 7 низких частот (фиг. 3 ж, пунктирная линия). В этот же момент времени включается релейный элемент 10 третьего канала (фиг. 3 э), а его преобразователь включается в момент времени fc( фиг.З и. В момент времени -tjj на один вход э.лемента 18 совпадения ( фиг. 2) поступает импульс синхронизации (фиг. 3 б), а на другой вход - сигнал с кода (И + 1 счетчика 17 (фиг. 2), в результате этого на выходе э.лемента 18 совпадений будет сигнал, которь) установит счетчик в код 1. В момент времени t счетчик 17 устанавливается в нуль аналогично, как и в момент времени t . Таким образом:циклы повторяются . В результате регулирова(1Я уровня сброса линейно изменяющегося сигнала при увеличении длительности цикла работы ведущего преобразователя (фиг. 3 а) длительность цикла работы ведомого преобразователя уменьш1ается (фиг. 3 д) и наоборот. Это обеспечивает получение амплитуды изменения результирующего тока группы преобраг зователей (фиг. 3 к) при одинаковых токах полного включения всех преобразователей, равной амплитуде тока одного преобразователя. Работа устройства для управления группой преобразователей при больших (аналогично и при малых) заданиях поясняется на фиг. k на примере раоты группы из трех преобразователей, в которой вторюй преобразователь раотает с большим заданием. В врЬмен 1 tft с ведущего 1-го канала (фиг. «а) поступает импульс синхронизации (фиг. (б) на 2-ой ведомый преобразователь. В результате большого задания второй преобразователь, находясь во включенном .состояний до прихода импульса синхронизации с ведущего канала остается во включенном состояний (фиг. ч в) и следующие . периоды питающей сети после прихода импульса синхронизации. В ломент прихода импульса синхронизации на первый вход элемента И 15 (фиг. 1), т.е в момент времени t , на втором его входе, так как элемент импульсной задержки отключения 11 (фиг« 1) второго преобразователя находится в статическом состоянии |(фиг. f г), также поддерживается формирователем.1 импульсов (фиг. 1) сигнал (фиг. 4 д). С выхрда элемента И 15 (фиг. 1, .фиг. k е), че1эез элемент ИЛИ 16 (фиг. 1) сигнал поступает на вход фор мирователя линейно изменяющегося сигнала (фиг. ж) третьего канала, который включается (фиг. э} в ближайший момент перехода нап| яжения питающей сети из положительных значений В отрицательные. В момент времени t. (фиг. 4) примерно за половину периода напряжения питающей сети до г-юкенI та выключения второго канала ((Hr.tB) срабатывает его элемент 11 импульсной задержки отключения (фиг. 1, фиг. Jt г) и на динамическом выходе его фор руется импульс синхронизации, который поступает через элемент ИЛИ 16 на вход формирователя линейно изгленяющегося сигнала третьего канала (фиг. 4 ж), который затем включается (фиг. з). В момент времени t первого преобразователя на второй при ходит импульс синхронизации (фиг, 4 б Так как в этот момент времени второй канал находится в выключенном состоянии (фиг. в), то его импульсный элемент 11 задержки от слючения срабатывает (фиг. г), и на) выходе формирователя I импульсов (фиг.1 импульс исчезает (фиг. д). В результате этого импульс синхронизации с первого канала через .элемент И 15 второго канала не проходит на вход формирователя линейно изменяющегося сигнала третьего канала (фиг. 4 в). а в ближайший момент времени Не рехода напряжения питающей сети из положительного значения в отрииате{)ьное включается второй канал (фиг. 4 в). . В момент времени -fc работа устр&йстаа повторяется аналогично,как и в йомент времени Ьд . В результате подключения элементов И 15 и ПЛИ 16 и формирователя импульсов It (фиг. 1/ амплитуда изменений результирующего тока группы преобразователей (фиг. 4и) и при больших (йли малых ладаниях . при одинаковых токах полного включения всех преобразователей поддерживается также равной амплитуде тока одного преобразователя. Таким образо,предлагаемое изобретение обеспечивает более равномерную нагрузку сети группой прео()разователей и в результате улучшает энергетические показатели. Формула изобретения 1. Устройство для управления группой импульсных преобразователей, содержащее в каждом канале по числу преобразователей датчик регулируемой величины, подключенный к первому входу первого .сумматора, второй вход которого предназначен для подключения блока задания, выход первого сумматора подключен через фильтр низких частот к первому входу второго сумм атоpa, второй вход которого подключен к выходу формирователя линейно изменяющегося сигнала с элементом сброса, а выход подключен через релейный- элемент к элементу задержки, выход которого предназначен Для подключения к преобразователю, к входу формирователя линейнр изменяющегося сигнала подключен выход предыдущего канала, о тличающееся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей,.в каждом канале элемент, задержки снабжен динамическим выходом, а формирователь линейно изменяющегося сигнала выполнен в виде генератора тактовых импульсов, счетчика, цифроаналогового преобразователя, двухвходовых элементов совпадений, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, выходы которого подключены к цифроаналоговому преобразователю, а также через первые входы двухвходовых .элементов совпадений к соответствующим входам счетчика, выход наибольшего кода счетчика подключен к наименьшему из незадействованных входов счетчика, а вторые входы элементов совпадений формирователя линейно изменяющегося сигнала подк.пючены к динам 1ческому

выходу элемента задержки предыдущего канала, являющемуся выходом этого канала..

тель импульсов подключен к выходу элемента задержки, динамический выход элемента задержки подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

давание

Фиг. 2

v/4f-ifjAл I II г

f.i,

vAA

лЛЛЛ- ЛА -J1

f

/ / / /WV4VW |V A/ /

WMyv.

Pur3