Устройство для управления вентилем Советский патент 1984 года по МПК H02M1/08 H02P13/16 

Изобретение относится к электро технике и предназначено для использо вания в качестве импульсного регулят ра мощности электротермических установок, подключенных к сети переменно го тока. I Известно устройство для импульсно регулирования мощности переменного тока, регулирующие мощность изменением числа многократных подключений нагрузки к сети со временем каждого подключения, кратным целому числу полуперкодов сетевого напряжения, в течение интервала импульсного регулирования. Устройство содержит фор мироватепь синхроимпульсов, у которо го вход связан с питающей сетью, выход - с входом счетчика, два накапливающих сумматора, своими выходами поразрядно соединенные с первыми и вторыми входами компаратора, регистр входы которого соединены с шинами сигнала управления, а выходы - с информационными входами первого суммат ра, и логический элемент И, первый вход которого соединен с вь ходом формирователя синхроимпульсов, второй вход - с выходом компаратора, а выход через ключ подключен к управляющему электроду вентиля, последовательно с нагрузкой соединенного с питающей сетью, причем входы предв рительной установки регистра и сумматоров соединены с выходом счетчика тактовые входы первого и второго сум маторов - с выходами формирователя синхроимпульсов и элемента И соответ ственно, информащюнные входы второг сумматора - с шинами установки интер вала регулирования 1, Однако это устройство отличается большой сложностью из-за использования двух накопительных сумматоров, разрядность каждого из которых определяется потребностью накапливать чи ло N, где N - код числа длительност интервала регулирования. Схема самих сумматоров также отличается большой сложностью и большим числом элементов. Кроме того, так как управляющий сигнал устанавливается один раз в течение интервала регулирования, дин мические характеристики устройства невысоки изгза большого запаздывания в пределе равного длительности интер вала регулирования. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство дпя импульсного регулиро 30 , -1 вания мощности, содержащее устройство для управления вентилем, состо ящее из последовательно соединенных формирователя синхроимпульсов, счетчика такта, ключа управления вентилем, управляемого вентиля, счетчика длительности импульса мощности, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, установочный вход - с выходом счетчика такта, а счетный выход - со входом Установка О триггера определения длительности импульса мощности и триггера управления, а также последовательно соединенных генератора импульсов, счетчика прямого пересчета и накопительного счетчика, причем вход разрешения записи счетчика прямого пересчета соединен с выходом счетчика тактов . Однако техническая реализация известного устройства требует большого количества цифровых элементов. Кроме того, устройство имеет неудовлетворительные динамические характеристики при работе на малоинерционные объекты {т.е. такие объекты, постоянная времени которых соизмерима С длительностью интервала Тр ). Это объясняется тем, что работа устройства программируется один раз в течение интервала регулирования Тр в его начале, в результате чего запаздывание устройства велико. Цель изобретения - упрощение устройства и улучшение его динамических характеристик. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления вентилем, содержащее формирователь синхроимпульсов, триггер управления, предназначенный для соединения через ключ с управляющим электродом вентиля, введены управляемый генератор пачки импульсов, вычитающий счетчик и элемент ЙЛИ-НЕ, причем счетный вход вычитающего счетчика соединен с выходом управляемого генератора пачки импульсов, параллельные входы поразрядно соединены с шинами кода интервала регулирования, параллельюле выходы - с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входу Установка 1 триггера управления и входу записи вычитающего счетчика, выход формирователя синхроимпульсов соединен с входом Установка О триггера управления и тактовым входом управляемого генератора пачки импульсов, установочные входы которого соединены с шинами сигнала управления, управляющий генератор пачки импуль,сов включает в себя генератор .импуль сов, выход которого подключен к первому входу элемента совпадения, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера, выход Установка т триггера соединен с установочным входом счетчика и является тактовым входом управляемого генератора пачки импульсов, выход элемента совпадения соединен со счетным входом счетчика и является выходом управляемого генератора пачки импульсов, информацуоныне входы счетчика являются информационными входами управляемого гене ратора пачки импульсов, а выход счет чика соединен с входом Установка О триггера. На фиг. 1 представлена функционал ная схема устройства для импульсного регулирования мощности; на фиг. 2 функциональная схема управляемого генератора пачки импульсов. Устройство для импульсного регули рования мощности переменного тока со держит формирователь 1 синхроимпульсов, вход которого подключен к сети а выход - к тактовому входу управляемого генератора 3 пачки импульсов и входу Установка О триггера 4. уп равления, прямой выход которого чере ключ 5 соединен с управляющим электродом вентиля 6, последовательно с нагрузкой 7 соединенного с сетью 2. На установочные входы -8 управляемого генератора 3 пачки импульсов подается сигнал управления, а выход управляемого генератора 3 пачки импульсов соединен с входом вычитающего счетчика 9, параллельные информационные входы которого поразрядно соединены с шинами 10 кода интервала регулирования, параллельные выходы - с входами элемента ИЛИ-НЕ 11, выход которого подключен к входу Установка 1 триггера 4 управления и входу записи вычитающего счетчика Управляемый генератор 3 пачки импульсов содержит (фиг. 2) автоколебательный генератор 12 импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента 13 совпадения, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера 14, причем тактовый вход управляемого генератора 3 пачки импульсов соединен с входом Установка 1 триггера 14 и установочным входом счетчика 15, выход элемента 13 совпадения соединен со счетным входом счетчика 15 и является в то же время выходом генератора ггачки импульсов, а информационные входы счетчика 15 являются информационными входами управляемого генератора пачки импульсов. Кроме того, вьсход счетчика 15 соединен с входом Установка О триггера 14. Триггеры А и 14 - иЗ- триггеры, в качестве которых можно использовать микросхему К 155 ТМ2. Счетчики 9 и 15 могут быть вьтолнены на основе вычитающих счетчиков, имеюиу х входы параллельной записи в каждый разряд, пход управления записью, параллельные выходы из каждого разряда, счетный вход и выход для счетчика 15. Ключ 5 - импульсный усилитель, который может быть выполнен, например, по схеме импульсного усилителя с трансформаторным выходом. Автоколебательный генератор 12 может быть выполнен по схеме блокинггенератора или мультивибратора. Устройство работает следующим образом. При включении питания и автоматической установке при этом вычитающе го счетчика 3 в нулевое состояние на выходе элемента ИЛИ-НЕ 11 появляется сигнал логическая 1, который устанавливает триггер 4 управления в единичное состояние. Этот же сигнал поступает на вход управления записью вычитающего счетчика 9, записывая Б него число, равное коду интервала регулирования. С приходом первого синхроимпульса, соответствующего моменту перехода через нуль сетевого напряжения, переключается триггер 4 управления, включая вентиль 6, ив счетчик 15 управляемого генератора пачки импульсов записывается число, равное сигналу управления Х,;. По окончании этого импульса управляемьй генератор 3 пачки импульсов выдает пачку импульсов, число которых равно Х.. Управляемый генератор пачки импульсов работает следующим образом. По приходу синхронизирующего импульса с рыхода формирователя 1 триггер 14 устанавливается в единичное состояние и сигналом со своего прямого выхода открывает элемент 13 совпадения для прохождения импульсов с выхода генератора 12 импульсов на

вычитающий вход счетчика 15. Содержимое счетчика 15 начинает уменьшаться до тех пор, пока он полностью не установится в нуль и при этом сигнал f. выхода счетчика 15 переключает три гер 14 в нулевое состояние, элемент 13 совпадения закрывается. Таким образом, количество импульсов на выходе управляемого генератора 3 пачки импульсов равно значению сигнала Х. Эти импульсы вычитаются из содержимого вычитающего счетчика 9, т.е. выполняется операция N-X). Если N X,., то в вычитающем счетчике 9 остается остаток, дающий на вьпсоде элемента ИЛИ-НЕ 11 сигнал логического О, и перебрасывание триггера управления А не произойдет и следующий синхроимпульс не включит вентиль 6. Однако с этим импульсом управляемый генератор 3 вырабатывает пачку импульсов количеством X,, и снова вьшолняется операция {N-X)-X,j) т.е. (N-2X,,). Если N 2Х, то в момент обнуления счетчика 9 на выхода элемента ШШ-НЕ 11 появляется единичный импульс, который перебрасывает триггер 4 управления, подготавливая его к срабатыванию от очередного синхроимпульса, и записывает в вычитающий счетчик 9 число N.

Остаток числа X у после обнуления вычитающего счетчика 9 вычитается из нового содержимого счетчика 9.

Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы время перезаписи информации в вычитающий счетчик 9 бьшо меньше периода следования импульсов с выхода управляемого генератора 3 пачки импульсов.

Таким образом, выполняется oneл

рация (NT), где а - число импульо

сов, прошедших в нагрузку, т.е. число единичных импульсов на выходе схемы ИЛИ-НЁ 11, Ъ - число синхроимпульсов (при Ъ N, р X-j).

В случае необходимости изменить сигнал управления X , можно в любой момент. Так как в вычитающем счетчике 9 хранится информация о предьиущих операциях в виде остатка, точность работы схемы не теряется.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТШТЕМ, содержащее формирователь синхроимпульсов, триггер управления, предназначенный для соединения через ключ с управляющим электродом вентиля, отличающееся тем, что, с целью его упрощения и улучшения динамических характеристик, в него введены управляемый генератор пачки импульсов, вычитаюпдай счетчик и элемент ИЛИ-НЕ, причем счетный вход вычитающего счетчика соединен с выходом управляемого генератора пачки импульсов, параллельные входы поразрядно соединены с шинами кода интервала регулирования. параллельные выходы - с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входу Установка 1 триггера управления и входу записи вычитающего счетчика, выход формирователя синхроимпульсов соединен с входом Установка О триггера управления и тактовым входом управляемого генератора пачки импульсов, установочные входы которого соединены с шинами сигнала управления, управляемый генератор пачки импульсов включает в себя генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента совпадения, второй вход которо § го соединен с прямым выходом триггера, вход Установка Г триггера со(Л единен с установочным входом счетчика и является тактовым входом управляемого генератора пачки импульсов, выход элемента совпадения соединен со счетным входом счетчика и является выходом управляемого генератора пачки импульсов, информационные входы счетчика являются информационными to входами управляемого генератора пачки импульсов, а выход счетчика соединен с входом Установка О триг00 гера.

Ni/

Iff

(futZ