Устройство для регулирования мощности переменного тока Советский патент 1984 года по МПК G05F1/66 H02P13/30 

Изобретение относится к области управления тепловым режимом электро термических установок и может быть использовано, в частности, для управления нагревом различных зон в многозонных установках кристаллизации, в кубах ректификационных колонн и др. Известны устройства для регулиро вания мощности с тиристорными исполнительными системами, состоящие из датчиков мгновенного значения тока и напряжения, перемножающих ус ройств, основанных на эффекте Холла времяимпульсных преобразователях и т.д., интегрирующих устройств, а та же последовательно включенных блоко формирования закона регулирования, управления тиристорами и тиристоров С 1 1. Главным недостатком устройств этого класса является необходимость перемножающего устройства, работающего Б широком диапазоне амплитуд и частот сигналов. Действительно, сигналы, получаемые от датчиков мгновенного значения тока и напряжения, имеют импульсную форму, они насыщены высшими гармониками, а при перемножении для получения необходимой точности надо учитывать истин ную форму импульсов. На практике в этом случае, с одной стороны, не удается избежать большой сложности устройства, а с другой - получить приемлемую точность. Известны также устройства для регулирования мощности, состоящие из датчиков мгновенных значений тока и напряжения, двух встречно включенных термометрических элементов, а также последовательно включенных блоков формирования закона регулирования, управления тиристорами и тиристоров. К нагревателям термических элементов подводятся сигналы, пропорциональные полусумме и полуразности сигналов от датчиков мгновенных значений тока и напряжения С2, Термобатареи производят квадрирование и усреднение, в результате чего на выходе образуется сигнал ./U)lALz if fciUt. Uftbiv ч где U - сигнал, пропорциональный напряжению на нагрузке; сигнал, пропорциональный . силе тока в нагрузке; , R - размерный множитель; Ui - усредненное значение произведения силы тока и напряжения. Недостатками этого устрой.ства являются низкая точность (погрешность около 5%), связанная в основном с зависимЬстью выходного сигнала от температуры холодного спая термопары (т.е. от температуры окружающей среды), узкий диапазон измеряемых и регулируемых величин, необходимость усиления сигналов на уровне нескольких микровольт, что всегда связано с усложнением схем и ростом влияния шумов. Наиболее близким по техн ческой сущности к предложенному является устройство для регулирования мощности переменного тока, содержащее п вследовательно соединенные датчики мгновенного значения тока, разделительный трансформатор, формирователь среднего значения сигнала, сумматор, блок управления тиристорами и блок тиристоров, кроме того, /гпоследовательно соединенных делителей напряжения, состоящих из последовательно соединенных резистора и ключевого элемента, при этом вход первого делителя подключен к формирователя среднего значения, выходы-каждого из делителей подключены к другим входам сумматора, а управляющие входы ключевого элемента соединены с выходом выпрямителя, и задатчик, подключенный к второму входу блока формирования закона регулирования С 37. Известное устройство при использовании его для регулирования мощности отличается низкой точностью, поскольку вариация сопротивления прямо входит в ошибку. Действительно, из , где - мощность выделяемая на нагрузке; Oq. - действующее значение тока, С - сопротивление нагрузки, . следует, что при Og const ДР A.gi4 Р R« где дР - нестабильность мощности, АЙ-н - нестабильность сопротивления нагрузки. На практике даже при принятии ряда мер по стабилизации величины сопротивления нагрузки не удается получить медленную вариацию сопротивления менее 5-10% за время технологичecкo o процесса, что и определяет такую же статическую ошибку ст билизации мощности. Цель изобретения - увеличение точности регулирования мощности в широком диапазоне ее изменения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные датчик мгновенного значения тока, разделительный трансформатор, выпрямитель, формирователь среднего значения сиг нала, сумматор, блок формирования закона регулирования, блок управления тиристорами и блок тиристоров и кроме того,п.последовательно соединенных делителей напряжения, состоя щих из последовательно соединенных резистора и ключевого элемента, при этом вход первого делителя подключе к выходу формирователя среднего значения, выходы каждого из делител подключены к другим входам сумматора, а управляющие входы ключевого элемента соединены с выходом выпрямителя, и згадатчик, подключенный к второму входу блока формирования закона регулирования, введен датчик мгновенного значения напряжения, вход которого подключен к клеммам сопротивления нагрузки, а выход через трансформатор - к выпрямителю. На чертеже показана структурная схема устройства. Устройство содержит датчики мгно венного значения тока 1 и напряжения 2, соединенные с разделительны трансформатором 3, выход разделительного трансформатора связан с в прямителем 4 среднего значения 5, последнему подключены делители напряжения 6j выходы их ключевых эле ментов через сглаживающие ОС-цепи подключены к втйодам сумматора 7, а выход его вычитается из сигнала задатчика 8 и .поступает на блок фо рования закона регулирования 9, по ледовательно соединенный с блоком управления тиристорами 10, выходы последнегоуправляют тиристорами 1 дозирующими электрическую мощность на насрузке 12. Устройство работает следующим образом.. Сигнал, пропорциональный току, от датчика мгновенного значения тока 1 и сигнал, пропорциональный напряжению, от датчика мгновенного значения напряжения 2 суммируются и образуют на выходе разделительного трансформатора 3 и далее после выпрямителя 4 и формирователя среднего значения сигнала 5 сигнал управления S 3 о1СО-Йо бцУ где J - среднее значение тока в нагрузке; сопротивление нагрузки; постоянные размерные коэффициенты. S после преобразования Сигнал на нелинейных делителях напряжения 6 и суммирования на сумматоре 7 преобразуется в сигнал, пропорциональньй среднеквадратическому значению сигнала управления Зг,Ы(, где 0л - среднеквадратическое (эффективное, действующее) значение тока; - среднеквадратическое значение сигнала управления S. Этот сигнал сравнивается с зада- нием, устанавливаемым задатчиком 8 (в качестве задатчика может быть использовано программное устройство или каскадный регулятор, например, температуры), преобразуется формирователем закона регулирования 9 и блоком управления тиристорами 10 в последовательность импульсов, включающих силовые тиристоры 11, в результате . чего в нагрузке 12 возникает электрический ток. Система стремится подна уровне задазначениедержать ния. При изменении сопротивления нагрузки KH на величину ли. установившееся среднеквадратическое значение тока таково, что нестабильность среднеквадратического сигнала управ 0. ления т.е. выполняется условие дЗэ(,уЛуь«- 38-йй 0, л-Зс - нестабильность среднеквадратического значения тока. При.этом относительное изменение мощности равно A.-Iief A(c,.ff S поп Н.Кдч.дЯ J Пусть в процессе работы произошло изменение сопротивления нагрузки 1108.19 « HatTO%, тогда ошибка no мощности равна дР/Ря: + 0,2%. Коэффициент стабилизации достаточно велик, он равен примерно 45. 5 При изменении питающего напряжения на +15% ошибка по мощности не превосходит 0,2%.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее последовательно соединенные -датчик мгновенного значения тока, разделительный трансформатор, выпрямитель, формирователь среднего Г значения Сигнала, сумматор, блок формирования закона регулирования, блок управления тиристорами и блок тиристоров и, кроме того, п последовательно соединенных делителей напряжения, состоящих из последовательно соединенных резистора и ключевого элемента, при этом вход первого де- . лителя подключен к выходу формирователя среднего значения, выходы каж- . дого из делителей подключены к другим;, входам сумматора, а управляющие входы ключевого элемента соединены с выходом выпрямителя, и задатчик, подключенньй к второму входу Рпока формиро.вания закона регулирования, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности регулирования мощности в широком диапазоне ее изменения, в устройство введен датчик мгновенного значения напряжения, вход которого подключен к клеммам сопротивления нагрузки, а выход через разделительный трансформатор - к 1:;прямителю. эо 1 00