Система автоматического регулирования Советский патент 1984 года по МПК G05F1/08 

I t 1

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано, например, в системах питания электрофизических установок.

По основному авт. св. 959051 известна система автоматического регулирования, содержащая преобразователь код - напряжение, аналоговый выход которого соединен с первым входом регулятора тока, второй вход которого соединен с выходом датчика сигнала обратной связи, включенного последовательно с секциями нагрузки, и соответствующими исполнительными устройствами, каждое из которых выполнено в виде управляемого выпрямителя с блоком импульснофазового управления и шунтировано коммутирующим устройством причем вход каждого исполнительного устройства соединен с выходом регулятора напряжения, вход которого соединен через первый ключ с общей точкой схемы управления, через второй ключ с выходом парвого источника напряжения смещения, через третий ключ с выходом одного из интеграторов, в цепи обратной связи каждого из которых через четвертый ключ включен резистор, а через пятый KJHOH - с выходом регулятора тока, вход кайсдого интегратора через шестой ключ соединен с выходом второго-источника напряжена смадения, через седьмой ключ - с выходом третьего источника напряжения смещения с полярностью, противоположной полярности второго источника напряжения смещения, а через восьмой ключ - с общей точкой схемы, при этом выходы интеграторов соединены с входами фиксаторов максимального и минимального значений напряжения, а выходы этих фиксаторов так же, как и кодовые выводы преобразователя код - иапряжеияе управления, соединены с входами логического управляющего устройства, выводе которого соединены с управляющими входами всех ключей ;И входами коммутирующих устройств, два устройства сравнения абсолютных значений напряжения датчика обратной связи с напряжением управления и усТ ройство фиксации несовпадения знака сааибки регулирования со знаком сигнала управления, выходфл которых подключены к входам логического управляющего устройства til.

Недостатком известного устройства является то, что при секционном характере нагрузки, когда отдельные ее секции включаются между исполнительными устройствами, напряжение цепи нагрузки относительно общей точки схемы получается высоким, из-за чего требуется изоляция, рассчитанная на повышенное напряжение, что в мощных высоковольтных установ-1 ках, например, при использовании сверхпроводящих электромагнитов вызывает большие трудности. 5 Целью изобретения является уменьшение напряжения цепи нагрузки относительно общей точки схемы (земли) .

Поставленная цель достигается

0 тем, что система автоматического регулирования дополнительно снабжена вспомогательными управляемыми ключами и преобразователями напряжение код, входы которых включены между

5 точками соединения соответствующих секций нагрузки с исполнительными устройствами и общей точкой схемы, выходы их подключены к входам логического управляющего устройства, а

0 средний вывод каждого из исполнительных устройств -через соответствующий вспомогательный ключ соединен с общей точкой схемы.

На чертеже приведена блок-схема

5 системы автоматического регулирования .

Система содержит преобразователь 1 код - напряжение управления, аналоЬовьШ выход которого соединен с .пер0 вым входЬм регулятора 2 тока, второй вход которого соединен с выходом датчика 3 сигнала обратной связи, входами закикающего силовую цепь, содержащую секции 4 нагрузки, между

5 которыми включены отдельные исполнительные устройства 5 (общее их число равно д), содержащие управляемые выпрямители с системами импульсио-фазового управления, имеющие

0 средние выводы. Исполнительные устройства итунтируются кoм yтиpyющйми устройствами 6. Вход каждого исполнительного устройства 5 соединен с выходом регулятора 7 напряжения и вход каждого отдель ного регулятора напряжения или входы группы совместно работающих регуляторов напряжения соединены через первый ключ 8с общей точкой схемы управления, через второй ключ 9 - с выходом первого

0 источника напряжения смещения Uy, через третий ключ 10 - с выходом одного из общего количества m интеграторов 11. В цепи обратной связи каждого интегратора через четвер5 тый ключ 12,включен резистор 13. Вход каждого отдельно работающего регулятора напряжения или входы группы совместно работающих регуляторов напряжения(соединенных через

0 общий ключ 10 ,с выходом одного ин тегратора)через пятый ключ 14 соединены с выходом регулятора тока. Вход каждого интегратора через шестой ключ 15 соединен с выходом второго

5 источника положительного напряжения смоиения U, через седьмой ключ 16 - с выходом третьего источника отрицательного смещения Uj и через восьмой ключ 17 - с общей точкой схемы. Выходы интеграторов соединены с входами фиксаторов максималь ного 18 и минимального 19 значений напряжения, выходы которых соединен с входами логического управляющего устройства 20, выходы которого соед нены с управляющими входами всех ключей и входами коммутирующих устройств . Кроме того, система содержи два устройства 21 и 22 сравнения абсолютных значений напряжения датч ка обратной связи с напряжением управления и устройство 23 фиксации несовпадения знака ошибки регулирования со знаком сигнала управления, выходы которых подключены к входам логического управляющего устройства 20. Кодовые выводы преобразователя код - напряжение управления также соединены с входами логического управлякядего устройства 20. Между точками соединения отдель- ных секций нагрузки с исполнительными устройствами и землей включены входы преобразователей 24 напр жение - код, выходы которых подкдюч ны к входам логического управляющего устройства 20, а средние выводы исполнительных устройств 5 через вспомогательные электронные ключи 25, управляющие вывода которых соединены с выводами логического управляющего устройства 20, соединены с землей. Система работает следующим образом. . . /. При включении в работу сигналы с кодовых Выходов преобразователя 1 код - напряжение управления ,поступающие на вход логического управлякздего устройства 20 ,совместно с сигналами, поступающими.с выходов устройств 21 и 22 сравнения абсолютных значеНИИ напряжения датчика обратнШ свя зи с напряжением управления и с выходов ycтpoйctвa 23 фиксации несовпадения знака ошибки регулирования со знаком сигнала управления, а . также с выходов преобразователей 24 напряжение - код, с помощью логи ческого управлякядего устройства 20 производят открывание и закрывание ключей и коммутирующих устройств В схеме в соответствии с текущим знач нием сигнала управления на выходе преобразователя код - напряжение правления и коммутирукицих устройст в схеме в соответствии с текущим значением сигнала управления на вы.ходе преобразователя код - напряжение управления и сигналом обратнрй связи, определяемым регулируемой величиной, а также с распределением потенциала силовой цепи относительно земли. Рассмотрим процесс запуска системы при нулевых начальных условиях регулируемой величины, т.е. когда ток в нагрузке равен нулю, а на выхо; ах преобразователя 1 код напряжение управления установилось определенное напряжение управления и определенный код, соответствующий этому напряжению. ПРИ этом логическое управляющее устройство 20 открывает ключи 10 и 15, относящиеся к первому (верхнему) интегратору 11, выход которого через ключ 10 соединен п входами регуляторов 7 напряжения пер вой запускаемой группы исполнительных устройств, (tfa чертеже к выходу каждого интегратора через ключ 10 присоединен вход только одного ре- . гулятора напряжения, выход которо-го подсоединен к входу только одного исполнительного устройства. На самом же деле каждый интегратор может управлять целой группой исполнительных устройств, причем регулятор напряжения может 1ть общим для группы исполнительных устройств или быть индивидуальным для каждого исполнительного устройства) . КгйоЧи 12 и 17 интегратора, а также клкми 8 и ко1 в :утирующие устройства 6 первой группы исполнительных устройств, открытые перед началом запуска системы, закрыва бтся. Первый интегратор 11 начинает интегрировать напряжение второго источника напряжения смещения U. Напряжение на его выходе при ув еличивается до тех пор пока не сработает фиксатор 18 максимального значения напряжения. Выходные сигналы этого фиксатора через логическое Управляющее уст- . ройство 20 вызывают открывание клю чей 10 и 15 второго интегратс а и ключа 17 первого интегратора 4 12 и 17 второго интегра тора и . ключ 15 первого интегратора, а также ключи 8 второй запускаемой группы (подключенной входами к выходу второго интегратора) исполнительных устройств закрываются.-Кроме того, закрываются коммутирующие устройства 6 Второй группы исполнительных устройств. Второй интегратор начинает интегрировать напряжение второго источника Напряжения смещения Uj и так далее до тех пор, пока разница между сигналом управления и сигналом обратной связи не уменьшится настолько, что сработает сравнивающее устройство 21 Выходные сигналы этого устройства с помощью логического управляющего устройства 20 вызовут закрывание ключа 15 и открывание ключа 16 К-го интегратора, который запускался последним, т.е. ключ 15 которого был вклю чен в момент срабатывания сравниваю щего устройства 21. Напряжение на выходе К-го интегратора начинает уменьшаться, происходит этот процесс до тех пор, пока не сработает фиксатор 19 К-го интегратора. При этом замыкаются ключи 12 и 17 и раз мыкаются ключи 10 и 16 К-го интегра тора. Замыкаются также ключи 8 К-й группы исполнительных устройств и открываются коммутирующие устройств этой группы. Кроме того, разгвлкается ключ 17 -и замыкается ключ 16 предыдущего по порядку запуска (K-l)-ro интегратора до тех пор, пока снижение напряжения на выходе (K-l)-ro интегратора не вызовет сра батывание фиксатора 19 (K-l)-ro интегратора. При этом ключи 10 и 16 (K-l)-ro интегратора размыкаются, а ключи 12 и 17 замыкаются. Замыкаются также ключи 8 (К-1)-й запускаемой группы исполнительных устройств и открываются коммутирующие устройства этой группы. Кроме того, открывается ключ 16 (К-2)-го интегратора, и так далее до тех пор, пок не останется ровно столько включенных источников питания, сколько необходимо для обеспечения регулируемой- величины в статике. Это количес во определяется предварительным рас четом и заложено в прогргалле логиче кого управляющего устройства 20. В момент срабатывания фиксатора 19 последней отключаемой ступеньки запуска срабатывают ключи и коммутирующие устройства этой ступеньки та как для (K-l)-ro и (К-2)-го интеграторов. В момент срабатывания прецизионного сравнивающего устройства 22 открываются ключи 12 и 17 первого интегратора и замыкается его клю 10. Замыкается также ключ 14. При этс выход регулятс а тока подключается к входам регулятора напряжения первой группы исполнительных устройств. JS случае уменьшения сигнала управления на вцходе преобразовате ля 1 код - напряжение, если этот . сигнгш стал меньше сигнала обратной связи, сработает устройство 23 фиксац$1И несовпадения знаков, что вызовет закрывание ключа 14 и отключение регулятора 2 тока от испопнитель ных устройств первой, группы, от крываются все ключи 12, разряжая конденсаторы интеграторов. Открываются такле все ключи 17 к закрываются ключи 10, 15 и 16. Ключи 9 включаются, подключая входы всех ре гуляторов напряжения к первому источнику напряжения смещения И, обе печивающему инверторный режим работы исполнительных устройств, пока опять не сработает,первое сравнивающее устройство 21 (при сработанном состоянии устройства 23 фиксации несовпадения знаков), После этого последовательно как описано вьаие, вводится ровно столько исполнительных устройств, сколько нужно ,для получения установившегося значения регулируемой величины, соответствующего новому значению сигнала управления. Однако этот запуск производится при выведенной первой группе исполнительных устройств, начиная с второй группы. После обратного рабатывания фиксатора 23 несовпадения знаков к входам регулятора напряжения первой группы подключается выход регулятора тока, который и завершает переходный процесс. При нулевом значении сигнала управления на выходе преобразователя код - напряжение управления по окончании переходного процесса логическое управляющее устройство 20 открывает ключи 8, 12 и 17 и все коммутирующие устройства 6, а все остальные ключи закрывает. Таким образом, при работе систе1 1ы автоматического регулирования как в установившемся состоянии, так и в переходных процессах почти все управляемые выпрямители, входящие в структуру исполнительных устройств, работают при малых величинах углов управленйя и за счет этого при одинаков мощности устройства по сравнению с обычным управляемым выпрямителем, работающим в системе автоматического регулирования, устройство будет потреблять от сети гораздо меньшую реактивную мощность. Значения напряжения по отношению к земле в точках соединения исполнительных устройств 5 с секциями 4 нагрузки преобразуются устройствами 24 в код/ кото1 ай поступает на вход логического управляющего устройства 20, в котором автоматически определяются точки соединения исполнительных устройств 5 с секциями 4 нагрузки, соответствующие максимальным и минимальным величинам потенциала по отнсянению к земле, В соответствии с поступа1эщей в логическое управляющее устройство информацией о распределедии потенциала по отношению к зааде вдоль цепи нагрузки логическое управлякядее устройство 20 соответственно заложенной программе управляет ключами и коммутирующими устройствами системы автоматического регулирования так, чтобы после згшуска одной или более первых групп исполнительных устройств при увеличении тока в последователь ном порядке включались исполнитель7 10720 ные устройства 5, включенные в середине участков схемы, напряжение в конце которых минимально, а при уменьшении тока, напротив, в последовательном порядке отключались исполнительные устройства, потен- 5 цисш на ВЕОходе которых по отношению к земле максимальный. Кроме того, в соответствии с заложенной программой логическое управляющее устройство 20 автоматически выбирает точки10 цепи нагрузки, при заземлении которых обеспечивается минимёшьное нап- ряжение цепи нагрузки относительно 68 биться более равнс(ерного распределения потенциалов в отдельных точках цепи нагрузки относительно земли и более низких их значений, t Благодаря уменьшению напряжения цепи нагрузки относительно земли, обеспечиваемому системой автсяматического регулирования, становится возможным снизить номинальное напряжение изоляции цепи.нагрузки, что особенно существенно в мощных ускорительных комплексах, в которых для уменьшения потерь энергии используются сверхпроводящее электромагниты.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕ1УЛИРОВАНИЯ по авт. св. 1 959051, отличающаяся тем, что, с цепью уменьшения напряжения цепи нагрузки относительно общей точки схемы, она дополнительно снабжена вспомогательными управляемыми ключами и преобразователями напряжение код, входы которых выполнены между точками средннения соответствуюсоих. секций нагрузки о исполнительными устройствами и точкой схемы, выходы их подключены к взсодам логического управляющего устройства/ а средний вывод каждого из исполнительных устройств через соответствующий вспомогательный ылюч соединен с общей точкой схемы.