Регулятор электрической мощности переменного тока Советский патент 1983 года по МПК G05F1/66 

Изобретение относится к автоматическему регулированию электрических величин, в частности мощности,в цепях переменного тока и может быть использовано в качестве высокоточного исполнительного устройства в прецизионных системах автоматического регулирования, например, температурных режимов электротермического оборудования.

Известны регуляторы электрической мощности в нагрузке, подключенной к сети переменного тока посредством силового согласующего трансформатора и тиристорного исполнительного органа, управляющая цепь которого .содержит датчик регулируемой величи|ны, преобразующий фильтр, компаратор и узлы запуска исполнительного органа. Принцип действия таких регуляторов основан на фазовом методе управления с формированием сигнала обратной связи по среднему значению мощности fj - 5.

Недостатками этих регуляторов являются значительная инерционность, обусловленная наличием усредняющего фильтра и, как следствие, невысокая статическая и динамическая точность

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является регулятор электрической мощности переменного тока, содержащий силовую цепь, подключенную к питающей сети и состоящую из последовательно соединенных тиристорного исполнительного органа и нагрузки, при необходимости согласованной с питающей сетью посредством силового трансформатора,а также устройство управления,содержаbiee последовательно соединенные измерительный преобразователь мгновенной мо1чности выделяемой в нагрузке, интегратор и блок выключения исполнительного органа, 3адатчик,выход которого соединен с вторьтм входом компаратора.

Принцип работы известного регулятора основан на фазовом методе управления мощностью с включением тиристорного исполнительного органа (ИО) в начале полупёриода, питающего напряжения и искусственным выключением тиристорного исполнительного органа Б требуемый момент. Момент выключения ИО определяется путем сравнения заданной величины средней мощности и интегрального значения мгновенной мощности выделенной в нагрузке. В момент равенства этих величин компаратор формирует импульс на выключение тиристорного ИОСб.

Однако так как процесс выключения тиристоров исполнительного органа является не мгновенным, то в нагрузку некоторое время поступает мощность после сигнала компаратора, что приводит к заБыьдению мощности.

выделенной в нагрузке. Кроме того, энергия, запасенная в блоке выключения исполнительного органа, в процессе запирания тиристоров ИО также выделяется в нагрузке в виде дополнительной мощности. Величины обеих составляющих дополнительной мощности зависят от величины заданного значения мощности, а точнее от фазового угла выключения силовог тиристора ИО, и являются величинами переменными. Для учета этой величины, дополнительной мощности в регулятор вводят модель погрещнрсти,которую настраивают таким образом,-чтобы в зависимости от задакнцего .сигнала и сигнала мгновенной мощности учест возможное значение дополнительной мощности и устранить погрешность. Однако так как алгоритм функциониро вания модели погрешности не может учесть всех факторов, влияющих на значение дополнительной мощности,например изменение времени выключения силовых тиристоров в течение эксплуатации или в зависимости от температуры тела тиристора, а также изменение энергии запасенной в блоке выключения ИО, то дополнительная мощность может учитываться моделью недостаточно точно,что приводит к погрешностям регулирования мощности как в сторону увеличейия, так и в сторону уменьшения ее относительно требуемого значения. .

Цель изобретения - увеличение точности регулирования мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор электрической мощности переменного тока, содержащий силовую цепь из последовательно соединенных тиристорного исполнительного органа, силового, согласующего трансформатора и нагрузки, а также устройство управления, последовательно соединенные измерительный преобразователь мгновенной мощности выделенной в нагрузке, первый интегратор, компаратор и блок выключения тиристорного исполнительного органа, выходы которого подключены параллельно тиристорному ис полнительному органу, и задатчик, выход которого соединен с вторым входом компаратора, введены второй интегратор, подключенный параллельно первому, и счетный триггер,вход, которого соединен с выходом компаратора, а прямой и инверсный выходы триггера подключены к управляющим входам интеграторов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого регулятора мощности; на фиг. 2 - функциональная схема тиристорного исполнительного органа.

Регулятор мощности (фиг.1) содегжит силовую цепь, состоящую из последовательно соединенных тиристорного исполнительного органа 1, силового трансформатора 2 и нагрузки 3,. подключенную к питающей сети 4, и цепь управления тиристорньлм исполнительным органом, состоящую из последовательно соединенных измерительного преобразователя мгновенной мощности 5, двух параллельно включенных интеграторов 6 и 7,счетного триггера 8 компаратора 9 и блока 10 выключения исполнительного органа, подключенного, например,, паралельно тиристорному исполнительному органу, задатчика 11, подключенного к второму входу компаратора,причем вход счетного триггера подключен к выходу компаратора, а выходы соединены с управляющими входами интеграторов .

В качестве тиристорного исполнительного органа 2 (фиг.2) используются два встречно-параллельно включенных силовых тиристора 12 и 13, цепь управления которых состо-, ит из формирователя 14 синхроим:пульсов, триггера 15, логического ключа 16, генератора 17 импульсов и усилителяформирователя 18 запускающих импульсов. Формирователь 14 синхроимпульсЬв, который может .быть-выполнен, например, как последовательное соединение диодного выпрямительного моста и транзисторнего ограничителя, в момент перехода сетевого напряжения через нуль формирует импульс, который перебрасывает счетный триггер 8 в единичное состояние, разрешает передачу импульсов от генератора 17 на вход формирователя 18 запускающих импульсов выходные импульсы которого и запускают один из силовых тиристоров. Формирование запускающих импульсов прекращается после опрокидывания счетного триггера 8 импульсным сигналом с выхода компаратора 9. Связь исполнительного органа с выходом компаратора условно не показана,так как при другом техническом выполнении ИО она может не использоваться. В качестве измерительного преобразователя 5 мгновенной мощности может быть использован преобразователь на основе датчика Холла, например серийно выпускаемый преобразователь мощности ПОЗО, определенным образом доработанный для увеличения точности и согласованный с параметрами силовой цепи.

Управляемые интеграторы 6 и 7 выполнены по одной схеме и работают в противофазе друг другу.

Регулятор мощности работает следующим образом.

0

в начале каждого полупериода напряжения питающей сети 4 включается тиристорный исполнительный орган 1 и мощность поступает через трансформатор 2 в нагрузку 3. Мгновенные

5 зна,чения мощности измеряются измерительным преобразователем 5, интегрируются одним из интеграторов б и 7 (который из интеграторов включен,зависит лишь от состояния счетного триггера 8) и интегральная величина

0 сравнивается на koMnapaTope с заданием. В момент равенства заданного значения и интегрированного, компаратор, формирует импульс и запускает блок 10 выключения исполнительного

5 органа, а также перек.лючает счетный триггер 8, при этом к выходу измерительного преобразователя мощности подключается второй интегратор, ранее обнуленный, а первый отключается

0 и обнуляется. Подключенный инте -ратор начинает интегрировать мощность, которая выделяется в нагрузке после срабатывания компаратора. После полjHoro выключения.исполнительного ор5гана и срабатывания блока выключения в интеграторе накапливается сигнал о величине мощности, поступившей в нагрузку сверх заданной. В новом полупериоде работает тот же интегратор

0 и, таким образом, процесс интегрирования мгновенной мощности продолжается с учетом той мощности, которая уже выделена в нагрузке в процессе коммутации в предыдущем полупериоде.

Таким образом, процесс формирова5;ния импyhьca мощности в каждом по;лупериоде напряжения питающей сети начинается с момента срабатывания компаратора в предыдущем полупериоде, или, что то же самое, в момент тре0буемого окончания импульса мощности в предыдущем полупериоде. Это позволяет полностью учесть всю мощность, поступающую в нагрузку, независимо .)т источника ее возникновения.

РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий силовую цепь из последовательно соединенных тиристорного исполнительного органа, силового согласующего трансформатора и нагрузки, а также устройство управления, включающее- последовательно соединенные измерительный преобразователь мгновенной мощности, выделенной в нагрузке, первый интегратор, компаратор и блок выключения тиристорного исполнительного органа, выходы которого подключены параллельно тиристорному.исполнительному органу, и задатчйк, выход которого соединен с вторым входом компаратора, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности регулирования мощности, в него дополни(Л тельно введены второй интегратор, подключенный параллельно первому,и счетный триггер, вход которъго сое-, (динен с выходом компаратора, а прямой и инверсный выходы триггера подключены к управляющим входам интеграторов. ел -v|