Многоканальное устройство для импульсного регулирования мощности в @ подключенных через вентили к сети нагрузках Советский патент 1986 года по МПК H02M5/22 

Изобретение относится к регулированию электрических величин и предназначено для дискретного регулирования многоканальных электротермических установок, подключенных к промышленной сети.

Цель изобретения - равномерная загрузка сети.

На фиг. 1 изображена функциональная схема многоканального устройства для импульсного регулирования мощности; на фиг. 2 - функциональная схема управления вентилями; на фиг. 3 - функциональная схема формирователя импульсов; на фиг. 4- функциональная схема генератора пачки импульсов.

Многоканальное устройство для импульсного регулирования мощности (фиг. 1) содержит синхронизатор 1, соединенный входом с шиной сети 2, выходом с тактовыми входами и входами синхронизации схем 3.1, 3.2, ..., З.п управления вентилями, тактовыми входами соединенных последовательно сумматора 4, делителя 5 и счетчика б, кольцевой распределитель 7, выходы которого соединены с входами выборки канала схем 3.1, ..., З.п управления, вход через схему 8 совпадения соединен с генератором 9 импульсов и выходом единичного состояния счетчика 6, причем вычитающий вход этого счетчика через схему ИЛИ 10 соединен с выходами фиксации выбранного канала всех схем 3.1, ..., З.п управления, управляющие выходы которых соединены с входами вентилей 11.1, 11.2, ..., 11.П, включенных последовательно с нагрузками 12.1, 12.2, ..., 12.п, подключенными к сети 2. К входам сумматора 4 подключены шины 13.1, 13.2, ..., 13.п кодов управления.

Схема управления вентилями (фиг. 2) содержит формирователь 14 импульсов, на вход управления которого подключены шины 13 кода управления i-ro канала, а выход соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 15, выход которого через с)ему 6 совпадения подключен к S-входу RS-триггера 17, вычитающий вход - к выходу схемы 16 совпадения, и ключ 18, вход которого соединен с прямым выходом триггера 17, второй вход схемы совпадения является входом выбора канала, а FJ-вход триггера - синхронизирующим входом схемы управления.

Формирователь 14 импульсов может быть выполнен, например, по схеме (фиг. 3). Он содержит генератор 19 пачки импульсов (ГПИ) и последовательно соединенный с ним вычитающий счетчик 20, выход нулевого состояния которого является выходок формирователя и одновременно тактовым входом этого же счетчика. На параллельные входы этого счетчика подключены щины 21 кода длительности интервала регулирования. На счетный вход ГПИ 19 подключается генератор импульсов, а на тактовый - тактовый импульс с выхода синхронизатора. ГПИ 19

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

выполнен по схеме (фиг. 4) и содержит вычитающий счетчик 22 и схему 23 совпадения. Сумматор 4 и делитель 5 выполнены в виде классических вычислительных устройств.

Формирователь 14 импульсов (фиг. 3) работает следующим образом.

В функции формирователя входит: из N входных тактовых импульсов, поступающих на его тактовый вход с выхода синхронизатора, пропустить на выход Ху импульсов где N - число импульсов в интервале регулирования, равное числу кода 21, Х,, - число импульсов управления, равное коду числа 13.1, где i - номер канала. Отношение X,,/N показывает, какую часть мощности необходимо пропустить к нагрузке 12. Например, при Х, 10, N 20 на нагрузке выделяется половина полной мощности. Достигается это тем, что из каждых двадцати периодов (или полупериодов) сетевого напряжения к нагрузке проходит только десять за счет того, что сигнал управления на вентили поступает только десять раз в течение двадцати периодов (полупериодов) сетевого напряжения.

Кроме того, формирователь 14 импульсов выполняет роль равномерного распределения импульсов Ху в течение интервала N для создания минимальных колебаний мощности на выходе. Например, для рассмотренного примера не все десять импульсов поступают подряд на управление тиристором и тем самым десять периодов (полупериодов) подряд нагрузка оказывается подключенной к сети, а десять периодов (полупериодов) подряд - отключенной, т. е. нагрузка подключается через один период (полупериод).

Схема функционирует следующим образом.

В исходном состоянии на выходе нулевого состояния счетчика 20 находится единица, поэтому в него записывается число N. С приходом на тактовый вход ГПИ 19 синхроимпульса в него записывается число X,,, которое внешним генератором последовательно считывается из него, выдавая его в последовательном коде на вычитающий вход счетчика 20, осуществляя операцию N-Х,. При считывании Ху из ГПИ 19 в нем остается нуль до прихода следующего синхроимпульса. Если ,, то в счетчике 20 остается число N-Ху и сигнал на управление не поступает.

С приходом следующего синхроимпульса операция повторяется и если 2X,,N, то на выходе в момент обнуления счетчика 20 появляется импульс, который поступает на дальнейшее формирование для включения вентиля, в счетчик 20 опять записывается число N и т. д. Например, при Xj, 10, N 20 после первого синхроимпульса в счетчике 20 остается число 10, после второго.- ноль и т. д.

ГПИ 19 (фиг. 4) работает следующим образом.

При поступлении на тактовый вы.ход счетчика 22 синхроимпульса в него с шин 13 записывается код Ху. На выходе единичного состояния счетчика появляется единица, отпирающая схему 23. Импульсы внешнего генератора поступают одновременно на вычитающий вход счетчика и второй вход схемы 23 совпадения. Когда из счетчика вычтет- ся Ху импульсов, в нем окажется ноль и на выходе его единичного состояния также ноль. Схема 23 запирается. Таким образом на выход ГПИ 19 проходит ровно X,, импульсов.

Схема (фиг. 1 и 2) функционирует еле- дующим образом.

Все сигналы X,,,- поступают на вход сумматора 4 по щинам 13.. С приходом тактового импульса в начале каждого полупериода сетевого напряжения осуолествляются операции суммирования в сумматоре 4, т. е.

ti определения Е X.yi, деления этого числа в деi-l

лителе 5 и запись результата в вычитающий счетчик б, программируются на величину сигнала Х,,; все формирователи 14 схем 3.1, 3.2, ..., З.п управления и происходит опрос состояния всех RS-триггеров 17 через синхпо- низирующий вход каждой схемы 3.1 ynpaB.ie- ния и, если часть из них находится в состоянии единицы, то они сбрасываются в ноль, формируя затем в ключе 18 из перепада напряжения импульс для управления вентилем.

После поступления тактового импульса во все схемы 13.1 управления формирователи 14 в каждом из них начинают рещать задачу пропускать или нет очередной полупериод напряжения в нагрузку. В случае, когда в каждом из каналов очередной полупериод следует пропустить в нагрузку, формирователи 14 и.мпульсов каждой схемы 3 управления формируют импульс, который записывается в реверсивный счетчик 15, на выходе единичного состояния которого появляется единица, отпирающая по одному входу схемы 16 совпадения, разрешая тем самым выход канала по второму входу.

Как только счетчик 6 заполнится резуль

татом вычисления лц

ix,,7N,

на его выходе

единичного состояния появляется единица, отпирающая схему 8 совпадения, и импульсы генератора 9-поступают на управляющий вход распределителя 7, который, переклю- чаясь, поочередно подключает схемы 16 совпадения к S-входам RS-триггеров 17, тем самым поочередно выбирая канал управления. Импульсы с выхода выбранной схемы 16 совпадения поступают только при условии наличия единицы на втором ее входе, т. е. если в данном канале нагрузка подключается к сети. Эти импульсы устанавливают RS- триггер в единицу, подготавливая его к сра

,

0

батыванию в следующем такте, вычитают единицу из реверсивного счетчика 15, фиксируя прохождение сигнала на управление, и, проходя через схему 10 на вычитающий вход счетчика 6, вычитают из него единицу, уменьшая разрешенное в данном такте число импульсов управления.

Распределитель 7 поочередно опрашивает схемы управления и фиксирует формирование управляющих импульсов в них путем уменьщения содержимого счетчика 6. Когда последний обнулится, т. е. число разрешенных для управления в данном такте импульсов исчерпано, на его выходе единичного состояния появляется ноль, запирающий схему 8 совпадения и отключающий генератор 9 от входа распределителя 7. Последний останавливается.

В следующем такте выбор канала начнется с последнего, на котором остановился распределитель 7.

Таким образом, в каждом такте к сети подключается точно требуемое число нагрузок, обеспечивая ее равномерную загрузку. Реверсивный счетчик 15 в схеме 3.1 управления служит для запоминания сформированных формирователем 14 импульсов, которые в силу поочередного опроса схемы не прошли в нагрузку. Кроме того, к сети подключается точно определенное число нагрузок в каждом полупериоде (или периоде) сетевого напря- , что обеспечивает равномерную загрузку сети и минимум низкочастотных колебаний напряжения.

0

5

„

Формула изобретения

1. Многоканальное устройство для импульсного регулирования мощности в п подключенных через вентили к сети нагрузках, содержащее синхронизатор, вход которого соединен с сетью, счетчик, тактовый вход которого соединен с выходом синхронизатора, и л схем управления вентилями, управляющий выход каждой из которых соединен с управляющим электродом вентиля, тактовый вход и вход синхронизации соединены с выходом синхронизатора, вход управления соединен с шинами кода управления, отличающееся тем, что, с целью равномерной загрузки сети, в него введены сумматор и делитель на п, тактовые выводы которых соединены с выходом синхронизатора, входы сумматора соединены с щинами кода управления каждой схемы управления вентилями, выходы сумматора соединены с входами делителя, выходы делителя соединены с ин- фор.мационными входами счетчика, вычитающий вход счетчика через введенную схему ИЛИ соединен с выходами фиксации выбранного канала каждой схемы управления вентилями, кроме того, введен кольцевой распределитель, вход которого через введенную схему совпадения соединен с выходами единичного состояния счетчика и введенного генератора импульсов, а каждый из параллельных выходов подключен к входу выбора канала схемы управления вентилями.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что схема управления вентилями содержит формирователь импульсов, тактовый вход которого является тактовым входом схемы управления вентилями, а вход управления- входом управления этой схемы, RS-триггер, R-вход которого является синхронизирующим входом схемы управления вентилями, ключ, выход которого является управляю13.1

щим выходом схемы управления, а вход соединен с единичным выходом RS-триггера, реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом формирователя, а выход единичного состояния через двух- входовую схему совпадения соединен с S-BXO- дом RS-триггера, причем второй вход схемы совпадения служит входом выбора канала схемы управления вентилями, а выход схемы совпадения дополнительно соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика и является выходом фиксации выбранного канала схемы управления вентилями.

Фыг.1

Многоканальное устройство для импульсного регулирования мощности в п подключенных через вентили к сети нагрузках относится к области регулирования электрических величин и предназначено для дискретного регулирования многоканальных электротермических установок. Устройство содержит синхронизатор I, счетчик и п схем управления вентилями (СУВ) 3. Равномерная загрузка сети обеспечивается введением сумматора 4, делителя 5 на п, счетчика (С) 6, кольцевого распределителя (Р) 7, схемы совпадения (СП) 8 с генератором импульсов (ГИ) 9 и схемы ИЛИ 10. Р 7 поочередно опрашивает схемы управления и фиксирует формирование управляющих импульсов в них путем уменьшения содержимого С 6. Когда С 6 обнулится, т. е. число разрешенных для управления в данном такте импульсов будет исчерпано, на его выходе единичного состояния появляется ноль, запирающий СП 8 и отключающий ГИ 9 от входа Р 7, который останавливается. В каждом такте к сети подключается точно требуемое число нагрузок. 1 3. п. ф-лы, 4 ил. с S (Л ьо to 05 ел 00 ел

Фиг.

ФтМ

Составитель Ю. Андреев

Редактор Н. РогуличТехред И. ВересКорректор А. Зимокосов

Заказ 1936/55Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4