Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока Советский патент 1986 года по МПК H02M5/22 G05F1/66 

8 соединенного с сетью 2. Выход ГПИ 3 соединен с входом управляемого делителя 9 частоты. Выходы ГПИ 4 и делителя 9 частоты через схему ИЛИ 10 соединены с входом управляемого делителя 11 частоты, подключенного . входом к R-входу триггера 5 управления. К информационным входам 12, 13 ГПИ 3,4 подключены соответственно m младших и n-m старших разрядов кода сигнала управления с п-разряд- ных шин 14 кода управления. К информационным входам 15, 16 делителей 9, 11 частоты подключены соответстt

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

Целью изобретения является повышение точности регулирования путем увеличения дискретности управления.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного устройства i на фиг, 2 - схема генератора пачки импульсов, на фиг. 3 - схема управляемого делителя частоты.

Функциональная схема (фиг. 1) содержит формирователь 1 синхроимпульсов, вход которого подключен к сети 2, а выход - к тактовым входам генераторов Зи 4 пачки импульсов и S- входу триггера 5 управления, прямой выход которого через ключ 6 соединен с управляющим электродом управляемого вентиля 7, последовательно .с нагрузкой 8 соединенного с сетью 2. Выход генератора 3 пачки импульсов соединен с входом управля.емого делителя 9 частоты, выход которого, как и выход генератора 4 пачки импульсов, через схему ИЛИ 10 соединен с входом второго управляемого делителя 11, подключенного своим входом к R-входу триггера 5 управления. К информационным входам 12 и 13 генераторов 3 и 4 пачки импульсов подключены соответственно m младших и п-га старших разрядов кода сигнала управвенно все п и п-га старп1их разрядов с п-разрядных шин 17 кода интервала регулирования. Точность регулирования повышается за счет того, что ГПИ 4 и делитель 11 частоты распределяют в течение каждого интервала из 125 импульсов 53 импульса, а дополнительно введенные ГПИ 3 и делитель 9 частоты вносят коррекцию через каждые 1250/7 тактовых синхроимпульсов в величину коэффициента деления Кг(т, добавляя к числу 53 единицу. 3 ил.

ления с п-разрядных шин 14 кода управления,, а к информационным входам 15 и 16 управляемого делителя 9 и 11 частоты соответственно подключены 5 все п и-n-m старших разрядов с п- разрядных шин 17 кода интервала регулирования.

Генераторы 3 и 4 пачки импульсов (фиг. 2) включают в себя автоколеба- 10 тельньй генератор 18 импульсов, вход которого подключен к первому входу схемы 19 совпадения, второй вход этой схемы соединен с выходом 1 счетчика 20,тактовый вход которого 5 соединен с выходом формирователя 1 син фоимпульсов, а инфор мационные входы - с соответствующими разрядами п-разрядных шин 14 кода числа уп- . равления. Выход схемы 19 подключен к

0 счетному вычитающему входу счетчика 20 и одновременно является выходом генератора пачки импульсов.

Этот генератор с приходом тактового импульса записывает в счетчик

5 20 код числа, стоящего на его информационных входах. При этом на выходе счетчика Г появляется сигнал единицы, отпирающий схему 19 совпа- дения, и импульсы с генератора 18

0 через эту схему проходят на выход. Одновременно эти же импульсы поступают на счетный вычитаюпщй вход счетчика 20, вычитая из него записанное с информационных входов 12 или 13

. Когда этот счетчтс обнуляется, на его выходе 1 появится нуль

и закрывает схему 19 совпадения до прихода следующего тактового синхроимпульса.

Управляемый делитель частоты (фиг. 3) включает в себя счетчик 21 и схему 22 совпадения, причем счетный вход счетчика 21 является входом всего управляемого делителя частоты, выход схемы 22 совпадения является выходом управляемого делителя частоты и соединен с входом сброса в нуль счетчика 21. Входы многоразрядной схемы 22 совпадения соединены с параллельными выходами счетчика 21 и соответствующими разрядами п-раз- рядной шины 17. Эта схема выполняет операцию делени числа входных импульсов в соответствии с коэффициентом деления.

Каждый раз с приходом очередного тактового синх15оимпульса в счетчик 21 с выхода генератора 3 или 4 начинает последовательно записываться число .импульсов, равное Ху(Ху - сиг

нал управления).

Таким образом, за 5 тактовых синхроимпульсов на вход счетчика поступают Ху-Ь импульсов. Каждый раз, когда сод ержимое счетчика 21 становится равным N (N - код числа длительности интервала регулирования), на выходе схемы 22 сравнения появляется выходной импульс, который одновременно сбрасывает счетчик 21 в нуль, осуществляя операцию делени Xy.g на число N.

Схема 22 сравнения состоит из схем эквивалентности (равнозначности) в каждом разряде, объединенных общей схемой И

Счетчики 20 и 21 могут быть выпо иены на микросхеме K155PfE7.

Устройство работает следующим образом.

Данное устройство реализует де-

ление частоты синхроимпульсов 6

X, ,

N N , f М„.

1

+. . .+LXgh-m L Х,+Ь

, m

, + L°X

УО

L m - целое число младших разрядов из общего числа п разрядов.

Таким образом, коэффициент К разделяется на две составляющие К,

и Kv-, причем К K.fn + KK

T Разделив числитель и знаменатель

первого слагаемого уравнения (3) на г , получаем то же значение -коэффи

ления

по закону ПОДХОДЯ1ЦИХ

распределение импульсов управления ct в соответствии с коэффициентом деXJL

N

дробей. Эта операция выполняется путем записи в последовательном коде в счетчик управляемого делителя частоты импульсов из генератора пачки импульсов за время, которое не может быть больше времени между дву- мя тактовыми импульсами, т.е. не больше 0,5Tj., 10 мс. Так как за эти 10 М.С в счетчик нельзя записать большое число импульсов, т.е. иметь большую дискретность Ху(максимальная вед1ичина Ху N и определяет величину дискретности), то для увеличения этой дискретности используется следующий путь.

Числа Ху и N можно записать в произвольной системе счисления в виде

- X

уп+ь X Nfj+L -N. +.. .+L°X

Уп-1

+L%,

tfo

(1)

где L - основание системы счисления (например, двоичной 2, десятичной 10) J . п - число разрядов;

Х- и N-- - значения параметров Ху и N в i-M разряде.

Учитывая уравнения (1), коэффици- XV

(2)

Если числитель уравнения (2) представить в виде суммы двух слагаемых Ху и Ху, где Ху+Ху Ху, и выбрать Ху таким, что числа X,, и N имеют общий делитель г, на который они делятся без остатка, то уравнение (2) можно записать в общем виде

1

m L Х,+Ь

, m-1

X

LmЧ

+ . ..+L°- X.

a°

L +...+1.

N.

-,:(з)

циента К„.у, только знаменателем в уравнении (3)

с числителем и раз меньше, чем

x.,- +.. .+L° ХУО

N +...+L°№

(4)

Анализ выражения (4) показывает, ЧТО величина числителя первого и второго слагаемых и знаменателя первого слагаемого существенно меньше величины Ху, а их разрядность составляет соответственно n-m и га, если уменьшение в г раз приводит к уменьшению разрядности первой дроби выражения (4) на m разрядов.

Для простоты технической реализации наиболее удобно выбирать величи- ну . Тогда деление первой „дроби уравнения (4) на эквивалентно сдвигу числителя и знаменателя вправо н а m разрядов. Например, если L 2, т.е. число записано в двоич- ном коде, то сдвиг числителя и знаменателя на один разряд вправо (т с 1) приводит к уменьшению их в 2 ра- -за. Аналогично, если , то сдвиг вправо приводит к уменьшению числа в 10 раз .

При этом для того, чтобы числитель и знаменатель первой дроби уравнения (4) делился без остатка при сдвиге его на m разрядов, значения

WJ

Х„ и N, NVV,..

NO

в этих разрядах должны быть равны нулю.

Например, если число N представлено в десятичном коде и равно N 1250, а Ху 537, то при описанная операдия приводит к следующему результату

7

125 1250

40

Если в известном устройстве (без разделения коэффициент.а К) счетчик управляемого делителя частоты должен осуществить в течение 10 мс 537 one- радий по записи в него импульсов Xу, то в предлагаемом он разделен на два счетчика, первый из которых осуществляет 53 операдии, а второй, работающий параллельно во времени, - 7 операдии.

Таким образом, в предлагаемом устройстве, где управляемый делитель частоты разделен на две части в Со- ответствии с уравнением (4), первый генератор пачки импульсов (ГПИ) и управляемый делитель частоты (УДЧ)

распределяют в течение каждого инN

тервала -г- из 1.25 импульсов 53 импульса, а второй (дополнительный) ГПИ совместно с вторым (дополнительным) управляемым делителем частоты вносит коррекцию через каждые 1250/7 тактовых синхроимпульсов в величину К„.„,, , добавляя к числу 53 единицу.

В целом схема (фиг. 1) работает следующим рбразом.

Каждый момент изменения знака напряжения сети фиксируется формирователем 1 синхроимпульсов, который формирует тактовые синхроимпульсы в начале каждого полупериода сетевого напряжения. Эти синхроимпульсы поступают на вход триггера 5 и в зависимости от его предыдущего состояния опрокид 1вают или не опрокидывают его.

Если в течение предыдущего полупериода на выходе УДЧ 11 формирова- пась единица, то триггер бьш установлен в, нулевое состояние и синхроимпульс, переводя его в единичное состояние, формирует на своем выходе сигнал, который через ключ 6 включает в данном полупериоде тиристор 7.

Этот же синхроимпульс, поступая на тактовые входы ГПИ 3 и ,4, записывает в них числа Ху и Ху„. соответственно (в нашем примере - 7 и 53). Эти числа в последовательном коде поступают на входы УДЧ 9 и 11, где они соответственно сравниваются

N с числами- N и :-- (в нашем примере

1250 и 125 соответственно). Так как 7 1250 и 53 125, то на выходах УДЧ 9 и 11 импульсы не формируются и триг гер 5 остается в единичном состоянии.

Второй синхроимпульс подтверждает состояние триггера 5, не переворачивая его, и приводит к повторению операции записи в УДЧ 9 и 11 чисел 7 и 53, которые, суммируясь с хранящимися от предыдущего такта числами, дают результат 14 1250 и 106 г 125 соответственно, что также не меняет состояния триггера 5.

Третий синхроимпульс повторяет операцию суммирования, причем в УДЧ .9 оказывается число 21 ; 1250, а в

УДЧ 11 в момент равенства в нем чисN

ла числу --, т.е. 125, вырабатывает jj

ся импульс, которьй опрокидывает в нуль триггер 5, а также сбрасывает содержимое УДЧ 1.1 (т.е. 125) в нуль после чего в него из ГПИ 4 досчитываются оставшиеся в нем импульсы, т.е. 34 импульса, и очередной такт начинается с этим остатком.

УДЧ 9 накапливает в себе число до равенства его содержимого 1250 и только после этого в соответствующем такте добавляет единицу, к содержимому УДЧ 11, внося коррекцию- в работу схемы.

Формула изобретения

Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока, содержащее управляемый вентиль, включенный между входным и выходным выводами, триггер управления, которого соединен через ключ с управляющим электродом управляемого вентиля, первый генератор пачки импульсов, первый управляемьм делитель частоты, выход которого соединен с- R-входом триггера управления, формирователь синхроимпульсов, входом соединенный с входными выводами.

18

L.,:

фиг2

а выходом - с тактовым входом первого генератора пачки импульсов и S-входом триггера управления и п- 5 разрядные шины кода управления и интервала регулирования, о т л и ч а- . ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования путем увеличения дискретности управления-,

0 введены последовательно соединенные второй генератор пачки импульсов, второй управляемый делцтель частоты и схема ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом первого генера5 тора пачки импульсов, а выход - с входом первого управляемого делителя частоты, тактовьш вход второго генератора пачки импульсов соединен с выходом формирователя синхроим0 пульсов, информационные входы второго генератора пачки импульсов соединены с m младшими разрядами шины кода управления, информационные входы первого генератора пачки импульсов соединены с п-та старшими разрядами шины кода управления, информационньГе входы второго управляемого делителя частоты соединены с п разрядами шины . кода интервала регулирования, а ин- 0 формационные входы первого управляемого делителя частоты соединены с П-Л1 старшими разрядами шины кода интервала регулирования.

5

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве импульсного регулятора мощности электротермических установок, подключенных к сети переменного тока. Цель изобретения - повышение точности регулирования путем увеличения дискретности управления. Устройство содержит формирователь синхроимпульсов (ФС) 1, входом подключенным к сети 2, а выходом - к тактовым входам генераторов пачки импульсов (ГПИ) 3, 4 и S-входу триггера 5 управления.- Прямой выход триггера 5 управления через ключ 6 соединен с управляющим электродом вентиля 7, последовательно с нагрузкой (Л 1C 4;: 4i)k Од СО