Цифровой стабилизатор переменного тока Советский патент 1986 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в прецизионных системах, например, температурного режима электротермического оборудования. Цель изобретения - повышение надежности в ра.боте и КПД, а также улучшение массогабаритных показателей за счет исключения силовых коммутируюш.их цепей. На фигЛ представлена функциональная схема предлагаемого цифрового стабилизатора переменного тока; на фиг.2 - функциональная схема использованного преобразователя напряжения в частоту; на фиг.З - временные диаграммы сигналов,, иллюстрирующие работу устройства. Устройство содержит выводы 1 и 2 (фиг.1) для подключения первичной сети, блок 3 силовых тиристоров, датчик 4 тока, преобразователь 5 напряжения в частоту, счетчик 6 импульсов, формирователь 7 импульсов, элемент И 8, генератор 9 импульсов, RS-триггер 10, формирователь И синхроимпульсов, элементы ИЛИ 12 и 13, цифровой задатчик 14 тока (пульт управления), выводы 15 и 16 для подключения нагрузки. Отмечены также вывод 17 для подключения потенциального полюса источника фгнзлов запуска и нагрузка 18 стабилизатора. Блок 3 силовых тиристоров включен последовательно с датчиком 4 тока между выводами 1, 2 и 15, 16. Вход формирователя 11 синхроимпульсов соединен с выводами 1 и 2.I Вход преобразователя 5 напряжения в частоту соединен с выходом датчика 4 тока. Вычитающий вход счетчика 6 импульсов подключей к выходу преобразователя 5 напряжения в частоту, входы ввода параллельного кода - к выходам цифрового задатчика 14 тока, а выход - к входу формирователя 7 импульсов. Выходы генератора 9 импульсов и RS-триггера 10 через элемент И 8 соединены с суммирующим входом счетчика б импульсов, установочный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 12. Выход формирователя П синхроимпульсов соединен с одним из входов RS-триггера 10, другой вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 13. Потенциальные выводы входов элементов ИЛИ 12 и 13 соединены с выводом 27 для подключения потенциального полюса источника сигналов запуска. Кроме того, входы элементов ИЛИ 12 и 13 соединены с выходом формирователя 7 импульсов, подключеным к управляющему входу блока 3 силовых тиристоров. Преобразователь 5 напряжения в частоту содержит интегратор 19 (фнг.2), двухуровневый компаратор 20, аналоговые переключатели 21 и источник 22 опорных напряжений -f Don,-UOT. Первые входы аналоговых переключателей 21 являются объединенным входом данного преобразователя, а первый выход компаратора 20 - его выходом. Входы интегратора 19 соединены с выходом аналоговых переключателей 21, а выход - с одним из входом компаратора 20. Другие входы компаратора 20 подключены к выхо-,. дам источника 22 опорных напряжений, а другие выходы - к остальным входам аналоговых переключателей 21. Принцип работы предлагаемого устройства основан на фазовом способе управления силовыми тиристорами с естественным их выключением и включением с фазовым сдвигом относительно начала полупериода сетевого напряжения Ue. (фиг. За) на величину, определяемую сигналом управления в данном полупериоде и величиной регулируемого параметра, пропущенного к нагрузке 18 в предыдущем полупериоде. С подачей сигнала начала работы на вход запуска с выводом 17 триггер 10 устанавливается в нулевое состояние, запирая элемент И 8. В счетчик 6 записывается сигнал управления с задатчика 14. С приходом первого же синхроимпульса Uii (фиг.Зб) с выхода формирователя 11 синхроимпульсов триггер 10 устанавливается в единичное состояние, открывая элемент И 8 (фиг.Зв). Импульсы Ug (фиг.Зг) с выхода генератора 9 поступают на суммирующий вход счетчика 6, в котором уже записан сигнал управления 2Ху. Эти импульсы суммируются в счетчике 6, дополняя его содержимое до числа 2. Когда счетчик 6 переполнится, сигнал переноса старшего разряда Ue (фиг.Зд) поступает на вход формирователя 7 импульсов, где формируется по длительности и амплитуде, после чего идет на запуск силового тиристора в блоке 3 и, кроме того, через элемент ИЛИ 12 на установочный вход счетчика 6, записывая в него с задатчика 14 число 2Ху, через элемент ИЛИ 13 на триггер 10, устанавливая его в нуль. На нагрузке 18 начинает выделяться выходной параметр Uie (фиг.Зж), который измеряется датчиком 4 и преобразуется в число импульсов Us (фиг.Зе) преобразователем 5. Эти импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 6 и к концу полупериода Uc в счетчике 6 формируется сигнал управления для следующего полупериода UcВеличина этого сигнала Хк определяется как X. 2Ху где У - число импульсов, сформированных преобразователем 5 в течение проводящего состояния тиристоров. Если У Ху, т. е. на нагрузке 18 точно выделена заданная величина, то Хх Ху и следующий полупернод Ус начинается с тем же снгналом управления. Если У Ху, то Хк ; Ху, т. е. для следующего полупериода Uc сигнал управления

корректируется на величину, на (оторую наблюдается превышение в нагрузке регулируемого параметра (тока). Аналогично, если У ХУ, то Хк ХУ.

Таким образом, в течение одного полупериода сетевого напряжения Uc производится коррекция сигнала управления таким образом, что величина выходного параметра точно равна заданной величине.

Для нормальной работы стабилизатора частоты преобразователя 5 и генератора 9 должны быть выбраны определенным образом. Частота fs преобразователя 5 выбирается так, что при номинальной величине сетевого напряжения U за полный его полупериод на выходе преобразователя 5 сформируется число импульсов, равно максимальному сигналу управления Ху N (N - величина, обратная дискретности управления), т. е. .

f5 2f.N,

где ff - частота Uf.

Емкость счетчика 6 должна быть достал-очной для хранения числа 2Ху или при ХУ - числа 2N. Поэтому, если N 2, то частота fg генератора 9 должна вдвое превышать Ь, т. е. Гэ 2f5.

Если N 2, то частоту fg необходимо уменьшить в N/2 раз, т. е.

f. i fs .

Таким образом, в предлагаемом устройстве стабилизируется величина выходного параметра (тока) на заданном уровне при изменении в широком диапазоне всех видов возмущений, влияющих на нагрузку 18. Максимальное запаздывание в схеме при этом не более одного полупериода сетевого напряжения Uc, что много меньше постоянной вре- мени объекта управления и существенно меньше постоянной времени датчика 4 стабилизируемого параметра. Требования к стабильности частоты генератора 9 не являются высокими, поскольку изменение его частоты компенсируется цепью обратной связи

Устройство при сохранении высокой точности характеризуется весьма простой конструкцией, поскольку в нем отсутствуют коммутирующие цепи, состоящие, как минимум из двух силовых тиристоров, двух силовых диодов, емкости и индуктивности. Подобное упрощение положительно сказывается на надежности работы стабилизатора, его КПД и массогабаритных показателях.

Формула изобретения

Цифровой стабилизатор переменного тока, содержащий блок силовых тиристоров, включенный последовательно с датчиком тока между выводами для подключения первичной сети и нагрузки, формирователь синхроимпульсов, вход которого соединен с выводами для подключения первичной сети, преобразователь напряжения в частоту, вход которого соединен с выходом датчика тока,

0 счетчик импульсов, вычитающий вход кото рого подключен к выходу преобразователя напряжения в -Частоту, входы ввода параллельного кода - к выходам цифрового задатчика тока, а выход - к входу формирователя импульсов, выводы для подключения источника сигналов запуска, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и КПД, а также улучшения массогабаритных показателей за счет исключения силовых коммутирующих цепей, в него введены генератор импульсов, RS-триггер, элемент И и два элемента ИЛИ, причем выходы генератора импульсов и RS-триггера через элемент И соединены с суммирующим входом счетчика импульсов, установочный вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, выход формирователя синхроимпульсов соединен с одним входом RS-триггера, другой вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы обоих элементов ИЛИ соединены с выводами для подключения ис0 точника сигналов запуска и выходом формирователя импульсов, подключенным к управляющему входу блока силовых тиристоров.

Изобретение относится к электротехнике и м. б. использовано в прецизионных системах автоматического регулирования. Цель изобретения - повышение надежности в работе и КПД, а также улучшение массогабаритных показателей за счет исключения силовых коммутирующих цепей. Работа устройства основана на фазовом способе управления силовыми тиристорами. В управлении, участвуют RS-триггер 10, элемент И, два элемента ИЛИ 12, 13, формирователь 7 импульсов, счетТик 6 импульсов, генератор 9 импульсов, датчик 4 тока, преобразователь 5 напряжения в частоту. В течение одного полупериода сетевого напряжения производится коррекция сигнала управления так, что величина выходного параметра точно равна заданной величине. Такая точность обеспечивается при отсутствии сложных коммутирующих цепей. 3 ил. « (Л to IND со to

н:Фиг. 2

Фиг.З