Корректор напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02P9/30 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическому регулированию напряжения, гене:рируемого энергетическими объектами например передвижными электростанциями. Известно устройство для регулирования напряжения генератора переменного тока, содержащее генератор импульсов, счетчик, схему анализа состояний счетчика, датчик преобразова теля состоящий из устройства преобр зования переменного напряжения в про порционально зависимое постоянное напряжение и постоянного напряжения пропорционально-зависимый временной интервал, два инвертора и две схемы совпадения t I1. Недостатком устройства является невысокое быстродействие, обусловленное преобразованием априорной информации о состоянии объекта (пере менное напряжение преобразуется в по стоянное и при этом теряется информация о мгновенном,значении напряжения) . Кроме того, точность ре гулирования напряжения в большой степени зависит от стабильности генератора импульсов, что в реальных условиях эксплуатации оборудования не всегда обеспечивается в должной мере. Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является корректор напряжения, содержащий пороговый элемент, вход которого сое динен с входом формирователя прямоугольных импульсов, являющегося входом устройства, генератор тактовы импульсов, соединенный с входом делителя частоты, выход которого соединен с логическим элементом И, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с входом второго логического элемента И, трехвходовый логический элемент И, реверсивный счетчик, счетчик импульсов, исполнительный элемент С23« Устройство не обладает высокой точностью регулирования, Цель изобретения - повышение точ сти регулирования. Поставленная цель достигается те что в корректоре напряжения, содерж щем пороговый элемент, вход которог соединен с входом формирователя прямоугольных импульсов, являющегос входом устройства, генератор тактов импульсов, соединенный с входом делителя частоты, выход которого соединен с первым логическим элементом И, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с входом второго логическогооэлемента И, трехвходовый логический элемент И, реверсивный счетчик, счетчик импульсов, исполнительный элемент, последний снабжен двумя RS-триггерами, двумя одновибраторами, инвертором, двумя расширителями, вторым трехвходовым логическим элементом И, вторым генератором тактовых импульсов, вторым счетчиком импульсов, причем выход порого-. вого элемента через одновибратор подключен к R-входам RS-триггеров, к S-входу одного из которых подключен выход формирователя прямоугольных импульсовчерез второй одновибратор, инверсный и прямой выходы первого RS-триггера подключены к вторым входам первого и второго логических элементов И соответственно, выходы которых соединены с входами прямого и обратного реверсивного счетчика соответственно, выход переполнения при сложении которого соединен с S-входом второго RS-триггера,R вход реверсивного счетчика соединен с S-входом первого RS-триггера, инверсный и прямой выходы которого подключены ко входам трехвходовых логических элементов И, вторые входы которых соединены с генератором тактовых импульсов, а третьи входы трехвходовых логических элементов И подключены к входу инвертора и к его выходу соответственно, вход инвертора соединен с выходом порогового элемента, выходы трехвходовых логических элементов И через последовательно соединенные счетчик импульсов и расширитель подключены соответственно к входам исполнительного элемента. На фиг. I представлена схема , корректора напряжения; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие ринцип его работы. Устройство содержит формирователь 1 прямоугольных импульсов по переходу синусоиды контролируемого напряжения через ноль, пороговый элемент 2, обрезающий входную синусоиду на заданном уровне амплитудного значения напряжения и формирующий по этому порогу прямоугольные импульсы (фиг. 2), первый генератор 3 тактов импульсов, два одновибратора 4 и 5 первый и второй RS-триггеры 6 и 7, два двухвходовых логических элемент И 8 и 9, два трехвходовых логически .элемента И 10 и 11, инвертор 12, де литель 13 частоты, реверсивный счетчик 14 импульсов, имеющий вход прямого счета +Т,вход обратного счета -Т ,К-вход начальной установки (в данном случае нулевой установки) и выход переполнения при сложении Р+, на котором формируется импульс при переходе состояния реверсивного счетчика из максимального (все разряды имеют состояния логической еди ницы) в нулевое (состояния всех раз рядов логический ноль), второй гене ратор 15 тактовых импульсов, счетчи ки 16 и 17 импульсов, которые через распшрители 18 и 19 импульсов подключены к соответствзтемцим входам исполнительного элемента 20, осущес вляющего изменение напряжения вьфабатываемого генератором до тех Пор, пока на соответствующем знаку откло нения напряжения на входе исполнительного элемента присутствуют упра ляющие сигналы, При подборе коэффициентов пересчета счетчиков 14, 16 и 17 генерато 15 импульсов может быть заменен генератором 3 импульсов, либо непосредствённо, либо с соответствующим делителем частоты. Принцип работы устройства заключается в вычислении с помощью реверсивного счетчика отклонения мгновенного значения амплитуды напряже й1я U от номинального значения U.J. , Достигается этго формированием из полуволны синусоиды по заданному порогу прямоугольного импульса (фиг. 2). Величина порога и должна быть выбрана для номинальной амплитуды из соотношения T2-ktr (фиг, 2), где К коэффициент деления делителя 13, С2 интервал между точками пересечения положительной полуволны синусоиды Uj-j, с порогом и, f - интервал от начала полуволны до на чала 2 , т.е. У г , где Т - период генерируемого объектом напряжени/1. Величина U при этом может быть определена из выражения и„ sinj(/K-b2 Очевидно, что при таком значении Uj и номинальном значении всегда выполняется равенство tj-Kt O которое не зависит от значения частоты контролируемого- напряжения, ни от стабильности генератора тактовых импульсов. При неравенстве U и величина f разности Vg - Kf соответствует величине отклонения напряжения ди . Для того, чтобы это соответствие было близко к пропорциональному, необходимо выбирать К 1. Далее в зависимости от величины и знака разности 2-КТ формируются на соответствующих входах исполнительного элемента управляющие им- пульсные последовательности с импульсами, постоянной длительности, достаточной для отработки исполнительным элементом каждого импульса и скважностью обратно пропорцнональ- ной величине разности ди, т.е. скоростью обработки рассогласованиями пропорциональной величине ДО, При этом скважность изменяется в полном диапазоне от 1 до бесконечности. Работа устройства осуществляется следующим образом. Пороговый элемент 2 по порогу и и sin7r/Kt-2 формирует прямоугольный импульс длительностью fo . Интервал Т вьщеляется RS-триггером 6. Для этого по переднему фронту прямоугольного импульса длительностью Т/2, сформированного по переходам синусоиды и через ноль обновибратор 5 формирует импульс, устанавливающий RS-триггер 6 в единичное состояние, а по переднему фронту импульса 2 порогового элемента 2 одновибратор формирует короткий импульс,устанавливающий RS-трнггер.б в нулевое состояние. В результате управляемый прямым выходом RS-триггера 6 логический .элемент И 8 пропускает в течение нтервала J| счетные импульсы tj непосредственно с генератора 3 на вход обратного счетчика 14. Количество этих импульсов , . По окончании интервала JX. до окончания периода Т триггер 6 нахо- . дится в нулевом состоянии (инверсный в единичном) .На этом интервале

управляемый инверсным выходом КЗтриггера 6 логический элемент И 9 пропускает поделенные делителем 13 в К раз тактовые импульсы с генератора 3 на вход прямого счета +т счетчик 14. В момент перехода из максимального состояния счетчика 14 в нулевое (переполнение по плюсу) на его выходр Р+ формируется импульс, устанавливаю15ий в единичное состояние предварительно установленный в нулевое состояние одновибратором 4 по началу импульса 2 , RS-триггер 7с

Таким образом от момента сброса RS-триггера 7 в нулевое состояние до момента его установки в единичное состояние отсчитывается число импульсов , т.е. интервал времени КТ.

В случае U тн выполняется соотношение Tg (-7 (фиг. 2). При этом логическим элементом И 11 вьщеляетс интервал , для чего используется сигнал с инверсного выхода RS-триггера 7 и проинвертированный инвертором 12 импульс Уу с порогового элемента 2. В течение этого интервала Tj- КТ тактовые импульсы с второго генератора 15 пропускаются на счетный вход счетчика 16, с которого при достижаении им заданного числа поступает импульс йа расширитель 18 импульсов. Расширитель 18 импульсов по каждому импульсу со счетчика 16 формирует импульс, поступакяций на соответствующий вход с постоянной длительностью, достаточной для отработки его исполнительным элементом 20.В результате исполнительный элемент 20 осуществляет коррекцию напряжения, уменьшая U до тех пор, пока не прекратятся импульсы со счетчика 16.

В случае U тн выполняется неравенство l;: ki (фиг. 2). При этом логическим элементом И 11 выделяется интервал для чего используется сигнал с прямого выхода RS-триггера 7 и импульс t с порого.вого элемента 2,

В течение этого интервала тактовые импульсы с второго генератора 15 пропускаются на счетный вход дополнительного счетчика 17, с которого при достижении им заданного часпа поступает импульс на расширитель 19 импульсов. С расширителя импульсов импульсы постоянной длительности поступают на соответствующий вход исполнительного элемента 20. В результате исполнительный элемент 20 осуществляет коррекцию напряжения, увеличивая U до тех пор, пока не прекратятся импульсы со счетчика 17, При малых отклонениях напряжения и от и накопление счетных импульсов соответствующими счетчиками 16 или 17 также осуществляется до тех пор, пока не будет достигнуто заданное число посредством добавлени в них на каждом периоде Т числа импульсов, соответствующего величине AU.

Таким образом, на соответствующие входы исполнительного элемента 20 поступают управляющие импульсы постоянной длительйости с, частотой следования, пропорциональной величине ди, в том числе и при малых ди до тех пор пока отклонение напряжения от номинала ДО не будет отработано до нуля.

Крутизна пропорциональной зависимости в этом случае определяется частотой второго генератора 15 импульсов и коэффициентами пересчета дополнительных счетчиков 16 и 17,

При этом по каждому каналу ynpasления исполнительным элементом 20 подбором коэффициентов.пересчета может быть выбрана оптимальная крутина, обеспечивающая необходимую устойчивость и быстродействие регулирования.

Точность коррекции напряжения предлагаемым устройством не зависит от стабильности генераторов тактовых импульсов, нагрузки агрегата, а определяется только дискретностью счетных импульсов первого генератора тактовых импульсов при соответствующей емкости реверсивного счетчика а также стабильностью порогового элемента, и может быть легко доведено практически дсР любой заданной величины. При этом изменение частоты регулируемого напряжения и частоты тактового генератора, обусловленные их нестабильностями, могут привести лишь к незначительному изменению крутизны пропорциональной зависимости ,.

Vr

КОРРЕКТОР НАПРЯЖЕИШ, содержащий пороговый элемент, вход которого соединен с входом формирователя прямоугольных импульсов, который является входом устройства, генератор тактовых импульсов, ооединенный с входом делителя частоты, выход которого соединен с первым логическим элементом И, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с входом второго логического элемента И, трехвходовый логический элемент И,реверсивный счетчик,счетчик импульсов,исполнительный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования напряжения, он снабжен двумя RS-триггерами, двумя одновибраторами, инвертором, двумя расширителями, вторым трехвходовым логическим элементом И, вторым генератором тактовых импульсов, вторым счетчиком импульсов, причем выход порогового элемента через одновибратор подключен к Rвходам RS-триггеров, к S-входу од.ного из которых подключен выход формирователя прямоугольных импульсов через второй одновибратор, инверсный и прямой выходы первого RS-триггера подключены к вторым входам первого и второго логических элементов И соответственно, выходы которых соединены с входами прямого и o6pafHoro счета реверсивного счетчика соответственно, выход переполнения,при сложении которого соединен с S-входом второго RS-триггера, R-BXOjq реверО) сивного счетчика соединен с S-входом первого RS-триггера, инверсный и прямой выходы которого подключены ,к входам трехвходовых логических элементов И, вторые входы которых соединены с генератором тактовых импульсов, а третьи входы трехвходоСО вых логических элементов И подключены к входу инвертора и к его выto :toдy соответственно, вход инвертора соединен с выходом порогового элемента, выходы трехвходовых логических элементов И через последовательно :соединенные счетчик импульсов и расширитель подключены соответственно к входам исполнительного элемента.