Импульсный регулятор мощности Советский патент 1984 года по МПК G05F1/66 H02M5/22 

4

С

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве импульсного регулятора мощности электротермических установок, подключенных к сети переменного тока.

Известны импульсные регуляторы мотности переменного тока, регулирующие мощности изменением числа многократных подключений нагрузки к сету в течение интервала импульсного регулирования со временем каждого подключения, равным целому числу попупериодов сетевого напряжения СП и t2.

Известно устройство, состоящее из последовательно соединенных формирователя синхроимпульсов, входами связанного с сетьюу счетчика длительности импульса мощности, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, установочный вход - с выходом счетчика тактов, а счетный выход - с входом Установка О триггера определения длительности импульса мощности,и триггера управления, а также из последовательно соединенных генератора импульсов, счетчика прямого пересчета и накопительного счетчика, причем вход разрешения записи счетчика прямого пересчета соединен с выходом счетчика тактов tl3.

Однако техническая реализация устройства требует большого количества цифровых элементов при построении схем генераторов эаданного числа импульсов большей разрядности, так как число этих импульсов должно, быть много больше максимального управляющего сигнала. Кроме того, в этом устройстве точность управления зависит от точности- деления заданного в генераторе числа импульсов на величину текущего значения сигнала управления, а результат этого деления для большинства значений управляющего сигнала не может быть получен без ошибки. Инерционность этого устройства велика и равна, как минимум, длительности интервала регулирования, так как работа устройства программируется один раз в течение интервала регулирования в его начале и сигнал управления нельзя изменить до окончания этого интервала. Качество работы этого устройства, характеризуемое отклонением закона нарастания энергии в нагрузке от идеального линейного, нараставшего из-за импульсного характера работы, ограничено амплитудой этого отклонения равной амплитуде энергии от одного импульса мощности, достигающей значения 1.

. Известно также устройство, состоящее из последовательно соединенных формирователя синхроимпульсов.

элемента И, управляемого вентиля, регистра, своими входами связанного с датчиком сигнала управления, двух сумматоров и дйухвходового компаратора, выход которого соедин.ен с входом элемента И, а входы - с соответствующими выходами сумматоров, один из которых соединен тактовым входом с выходами регистра, а второй информационными входами соединен с

0 датчиком интервала регулирования, а тактовым входом - с выходом элемента И, причем входы предварительной установки регистра и сумматоров соединены с выходом формирователя синхро5 импульсов через счетчик. В двухвходовом компараторе этого устройства происходит формирование импульсов управления, переключающих управляющий вентиль в проводящее состояние в мо- .

Q мент равенства нулю напряжения сети в течение периода сетевого напряжения,, причем число этик импульсов в течение интервала импульсного регулирования, длительность которого определяется числом, заданнЕлм на входе одного сумматора, равно записанному Е регистре в вице двоичного числа сигналу управления С2}.

Это устройство отличается большой сложностью из-за использования двух

0 накопительных сумматоров, в каждом из которых накапливается число до , где N - длительность интервала регулирования, выраженная числом дискретных единиц мощности в нем.

5 Таким образом, разрядность накопительных сумматоров в два раза превышает разрядность кода числа N. Схемы самих сумматоров отличаются большим числом элементов. Необходимость

0 компаратора, который реализует в

каждом разряде функцию Х Xj , еще больше усложняет схему, тем более, что число разрядов такого компаратора также равно N .

5 Кроме того, динамические характеристики устройства неудовлетворительны при работе с малоинерционными объектами (т.е. такими, у которых постоянная времени соизмерима с длительнрстью интервала регулирования). Это объясняется тем, что работа устройства программируется один раз в течение интервала регулирования в его начале, в результате чего запаздывание устройства велико.

Качество работы этого устройства также определяется относительным значением отклонения закона нарастания энергии в нагрузке от идеального линейного нарастающего достигающего значения, близкого к единице.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является импульсный регулятор мощности, содержащий тирисгор, последовательно

5 соединенный с нагрузкой и сетью, последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, вход которого подключен к сети, генератор пачки импульсов, параллельные входы которого соединены с датчиком сигнала уп равления, и суммирующий счетчик, выход последнего разряда которого соединен с его тактовы 1 входом, а параллельные входы - с датчиком кода . интервала регулирования, RS-триггер, единичный выход которого через фор- мируюший ключ соединен с управляющим электродом тиристора, а его R-вход - с выходом формирователя синхроимпуль сов /:3J. Данное устройство также имеет относительно низкое качество работы, характеризуемое относительной величи ной отклонения энергии,близкой к еди нице, что при работе с малоинерционными объектами приводит к увеличению колебаний регулируемой величины и ухудшению динамических характеристик.: Целью изобретения является улучше ние динамических характеристик регулятора и упрощение его схемы. Поставленная цель достигается тем что в импульсный регулятор мощности, содержащий тиристор, последовательно соединенный с нагрузкой и сетью, последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, вход которого подключен к сети, генератор пачки импульсов, параллельные входы которо го соединены с датчиком сигнала управления, и суммирующий счетчик, выход последнего разряда которого соед нен с его тактовым входом, а параллельные входы - с датчиком кода интервала регулирования, RS-триггер, единичный выход которого через формирующий ключ соединен с управляю щим электродом тиристора, а его Rвход - с выходом формирователя синхроимпульсов, введен Т-триггер, счет ный вход которого подключен к выходу последнего разряда суммирующего счетчика, единичный выход - к S-входу RS-триггера, причем датчик сигнала управления подключен к генератору пачки импульсов со смещением на один разряд в сторону старших разрядов. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства на фиг. 2 - схема генератора пачки импульсов. Регулятор содержит формирователь 1 синхроимпульсов, подключенный входом к шине 2 сети, а выходом - к тактовому входу генератора пачки импульсов и входу RS-триггера 4, еди .ничный выход KOTOpdro через ключ 5 соединен с тиристором б с нагрузкой 7. Выход генератора 3 пачки импульсов соединен с последовательным входом суммирующего счетчика 8, на параллельные входы которого подключен датчик 9 дополнительного кода интервала регулирования, а выход последнего разряда соединен с его же тактовым входом и счетным входом Т-триггера 10. К параллельным входам генератора 3 пачки импульсов подключен датчик 11 сигнала управления. Генератор 3 пачки импульсов (фиг. 2) включает в себя автоколебательный генератор 12, счетчик 13,логическую схему ИЛИ-НЕ 14, схему 15 совпадения и RS-триггер 16. При появлении синхроимпульса в счетчик 13 записывается код числа Xvj, RS-триггер устанавлийается в состояние 1 и схема 15 открывается, пропуская на выход число импульсов от генератора 12, равное записанному в датчике 11 числу Хч. Одновременно эти импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 13. Когда этот счетчик обнуляется, на выходе схемы 14 появляется единица, триггер 16 сбрасывается в ноль и схема 15 закрывается. Схема (фиг. 11 работает следующим образом. Формирователь 1 генерирует синхроимпульсы в момент перехода напряжения сети через ноль. По каждому синхроимпульсу генератор 3 пачки импульсов выдает на вход счетчика 8 число импульсов, равное 2Х,, где Xi - величина сигнала управления, установленная в датчике 11, и сбрасывает в-ноль R3-тpиггep 4. Количест;во импульсов, выдаваемое генератором 3 пачки импульсов, равное 2.Xij, определяется тем, что код, соответствующий сигналу Хи, подается на параллельные управляющие входы генератора 3 пачки импульсов со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов, т.е. на вход 2° подается логический О,на вход 2 -сигнал разряда 2 числа Хц , на вход 2 сигнал разряда 2 числа Хи, что соответствует операции удвоения числа Хи. Эти импульсы суммируются в счетчике 8, коэффициент деления которого равен коду интервала регулирования N. В результате этого на выходе счетчика 8 появляется импульс, когда их число, поступившее из генератора 3.станет равным N. Этот импульс поступает на счетный вход Т-триггера 10, переключая его в состояние 1 и устанавливая тем самым в единицу триггер 4. Следующий синхроимпульс перебросит триггер 4, и перепад его напряжения, формируясь ключом 5, поступает на управление тиристором. Тот же импульс переноса с выхода счетчика 8 поступает на его тактовый вход, разрешая запись в него дополнительного кода N числа, соответствующего значению интервала регулирования, которое подано с датчика 9 на параллельные ичформационHue входы счетчика 8. Для получения дополнительного кода N числа И нужно к обратному коду N числа Н прибавить 1, например N 10(, ЮЮед , i 5(,„у 0101.,,, ., гЛ- б(, Если 2x,, то в счетчике после формирования выходного импульса пере носа устанавливается число 2x,-N+N . Далее цикл повторяется. Пример . Пусть N 10(й) f Х, eja) . Рассмотрим работу регулятора для случая, когда на выходе счетчика 8 появилась единица, а остаток в счетчике равен нулю. Тогда в счетчик с параллельнырс входов записывается число. N 6 и следующий цикл начинается с содержимым счетчика, равный So 6. Первый же синхроимпульс, поступивший на вход генератора 3, приводит к записи в счетчик 8 числа 2Xi. 12. Так как это число записывается последовательно, то в момент переполнения счетчика, т.е. при 5 16, на выходе счетчика появляется импульс переноса, который приводит к записи в счетчик 8 числа N 6, перебрасы;вает в 1 триггер 10, кото рый своим перепадом переключает в 1 триггер 4. Два,импульса, ко торые появятся на входе счетчика 8 с выхода генератора 3 пачки импульсов после формированного сигнала переноса и записи в счетчик 8 числа N, увеличат содержимое счетчика 8 до 8. Вторым синхроимпульсом триггер 4 переключится в О и при таком переключении происходит формирование импульра включения тиристора б в клю че 5. Таким образом, следующий такт работы начинается с содержимым в сче чике 8, равным В. Второй синхроимпульс добавляет 2xi 12 в счетчик 8 В результате по приходу восьми имйульсов счетчик 8 переполнится, сфор мируется сигнал переноса, переключаю щий триггер 10 в О и записывающий в счетчик 8 число N 6. Четыре импульса , поступившие на вход счетчика 8 после этого, увеличат его содержимое до 10. Триггер 4 не будет переключаться и останется в нуле вом состоянии, так как его переключение осуществляется при переключении триггера 10 из нуля в единицу. Т.е. триггер 10 выполняет роль делителя на 2 числа импульс.ов, поступивших с выхода счетчика В. Это необходимо для компенсации умноже ния на 2 сигнала управления Ху. Третий синхроимпульс повторяет операцию формирования пачки импульсов, и их cy 1миpoвaниe в счетчике 8. По ходу б импульсов счетчик 8 переполнится, сформирует сигнал переноса, которым триггер 10 переключится: в 1 и тем самым переключит в 1 триггер 4. Этим же сигналом переноса в счетчик 8 запишется число , после чего пос.тупающие на вход счётчика 8 остальные 6 импульсов увеличат его содержимое до 12. Четвертый синхроимпульс переключает в ноль триггер 4, что приводит; к формированию импульса включения тиристора и коммутации мощности в нагрузку. Одновременно с этим пачка из 2Xtj импульсов поступит на вход счетчика 8, первые четыре из которых переключат его, формируя сигнал переноса, после чего происходит запись счетчик 8 и увеличение его содержимого до 14 за счет прихода остальных 8 импульсов пачки 2Xii импульсов . Пятым синхроимпульсом нагрузка не включается, так как триггер 4 к его приходу находится в О. Двумя импульсами пачки 2Xi счетчик 8 переполняется, формирует сигнал переноса, которым переключается в 1 триггер 10 и тем самым триггер 4, при этом в счетчик 8 записывается число N 6 и выполняется добавление к его содержимому остальных десяти импульсов пачки, после чего счетчик 8 формирует сигнал перено :а, которым записывается N б. Шестой синхроимпульс переключает триггер 4 в ноль и при этрм включается тиристор коммутируя мощность в нагрузку. Таким образом,на пяти тактах нагрузка подключалась три раза. На следующих пяти тактах регулятор i будет работать аналогично. Таким образом, обозначив такт с включением нагрузки через 1 и без включения - О, процесс обработки управляющего воздействия Xuj при N 10 можно определить двоичной последовательностью ...1010120101...

ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ, содержащий тиристор, последовательно соединенный с нагрузкой и сетью, последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, вход которого подключен к сети, генератор пачки импульсов, параллельные . входы которого соединены с датчиком сигнала управления, и суммирующий счетчик, вчход последнего разряда которого соединен с его тактовым входом, а параллельные входы - с датчи-. ком кода интервала регулирования, RS-триггер, единичный выход которого через формирующий ключ соединен с управляющим электродом тиристора, а его R-вхрд - с выходом формирователя синхроимпульсов, о,т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик и упрощения схемы, введен Т-триггер, счетный вход которого подключен к выходу последнего разряда суммирующего счетчика, единичный выход - к (Л s-входу RS-триггера, причем датчик сигнала управления подключен к генератору пачки импульсов со смещением на один разряд в сторону старших разондов.