Устройство для импульсного управления мощностью электропотребителя Советский патент 1988 года по МПК H02M5/22 

со i

со

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для бесконтактного управления мощностью электропотребителя. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство содержит управляемый генератор 4, подключенный к первому входу дискретного фильтра 5, второй вход которого объединен с вторым входом синхронизатора 6 и подключен к выходу детектора нуля I. В устройстве обеспечивается точность поддержания заданной мощности и повьшается коэффициент мощности. 6 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к импульсным устройствам управления мощностью, и может быть использовано для бесконтакт- ного управления мощностью электропотребителей.

Цель изобретения - упрощение уст- ройства для импульсного управления мощностью электрогютребителя.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.З - схема дискретного фильтра; на фиг.4 - временные диаграммы импульсов на входах и выходе дискретного фильтра; на фиг.5 - схема синхронизатора; на фиг.6 - временные диаграммы импульсов на входах и выходе синхронизатора.

Устройство содержит детектор 1 нуля, вход которого предназначен для подключения к фазе сетевого напряжения, тиристорпы ключ 2, силовые входы которого предназначены для подклю- чения к питающей сети, а силовые выходы предназначены для подключения к нагрузке 3. Устройство дополнительно снабжено управляемым генератором 4 импульсов, дискре7ным фильтром 5 и синхронизатором 6, причем выход генератора А подключен к первому входу дискретного фильтра 5, второй вход которого об1,рлинен с вторым входом синхронизации 6 и подключен к В,1ходу детектора 1 пуля, первый вход синхронизатора 6 подключен к выходу дискретного фильтра 5, а выход подключен к управляющим входам тиристорного ключа 2. Дискретны фильтр содержит элемент 7 временной задержки, выход которого подключен к S-входу RS- триггера 8, выход которого подключен к второму входу элемента И 9, первьй вход которого объединен с входом эле- мента 7 задержки и образует первый вход дискретного фильтра 5, R-вход КБ-трип ера 8 является вторым входом дискретного фильтра, а выход элемента И 9 является выходом дискретного фильтра 5.

Синхронизатор содержит элемент И 10, первый вход которого образует BTOpoii Bxo;i синхронизатора 6, RS- триггер 11, S-вход которого образуе первы иход синхронизатора, а R-вход подклк)Ч( } к выходу элемента 12 временно задержки, вход которого подключен к выходу эле тента И ID и является выходом сипхронизатора 6.

Устройство работает следующим образом.

На вход детектора 1 нуля (фиг.1) поступает переменное синусоидальное напряжение питающей сети (фиг.2а). На выходе детектора 1 нуля (точка б на фиг. 1) в моменты перехода переменного напряжения (фиг.2а) через нуль вырабатываются синхроимпульсы (фиг.26), следующие с частотой 1 00 Гц. Одновременно управляемый генератор А (фиг.1) вырабатывает управляющие импульсы (фиг.2в) в диапазоне частот 100-200 Гц. Частота этих импульсов зависит от управляющего воздействий (аналогового или цифрового) на указанный генератор А и определяется потребной мощностью электропотребителя. Импульсы, сформированные детектором 1 нуля (фиг.2б), и импульсы, сформированные управляемым генератором 4 (фиг.2в), подвергаются дискретной фильтрации. лЬтя этого с помощью дискретного фильтра 5 исключают из указанных двух импульсных последовательностей пары чередующихся импупьсов. В результа 1е этого на выходе дискретного фильтра 5 (фиг.) образуется последовательность лищ- них импульсов (фиг.2г).

Работа дискретного фильтра и алгоритма образования лишних импульсов при некотором соотношении частот заключается в следующем. Первый импульс в момент tl последовательности б (фиг.4) устанавливает триггер 8 (фиг.З) в нулевое состояние, вследствие чего на первом входе элемента И9 присутствует логический нуль. Следующим по времени является импульс в момент t2 последовательности в (фиг.4), который проходит сначала на второй эход элемента И 9 (на выход данного элемента И 9 этот импу.чьс не проходит, так как на его первом входе в это время присутствует логический нуль), а затем на S-вход триггера 8, переводя его в единичное состояние. Далее этот процесс повторяется до тех пор, пока импульсы последовательностей бив следуют поочередно, при этом на выходе элемета И 9, являющимся одновременно выходом дискретного фильтра 5, импульсы последовательности в не появляются .

Г итуапия меняется, когда между двумя импульсами последовательности б приходят два подряд импульса в моменты t 8 и t 9 последовательности в (фиг .А). При этом импульс t 8 не проходит на выход дискретного фильтра, так как в предшествующий момент времени t 7 импульс установил триггер 8 в нулевое состояние. Однако после прихода импульса в момент t 8 на S- вход триггера 8 последний устанавливается в единичное состояние и остается в этом состоянии до прихода на его R-вход импульса в момент t 10 последовательности б. Но после прихода импульса в момент t 8 последовательности в приходит в момент t 9 импульс той же последовательности, который свободно проходит на выход элемента И 9 (выход г). Этот импульс последовательности в не чередуется ни с одним импульсом последовательности б и является как бы лишним (фиг.4г). Следовательно, дискретный фильтр не пропускает на свой выход г (фиг.З) чередующиеся импульсы двух импульсных последовательностей б и в (фиг.З), но пропускает на свой выход г лии1ние импульсы последово- тельности в, имеющей большую частоту. Частота следования лишних импульсов, как видно из графика ( |1;иг . 4) равна разности частот последовательностей в и б.

Работа синхронизатора и алгоритма привязки лишних импульсов к синхроимпульсам заключается в следующем. В исходном состоянии на выходе триггера 11 (фиг.З) присутствует нуль, по- этому синхроимпульсы в моменты t 1, t 2 и t 3 (фиг.бб) не могут пройти н выход элемента И 10, являющийся выходом синхронизатора 6. Однако следующий по времени лишний импульс в момент t 4 (фиг.бг) поступаюпшй на S-вход триггера 11 (фиг.З), переводи его в единичное состояние. Вследствие этого следующий синхроимпульс в момент t 5, поступающий на вход б синхронизатора, проходит на его выход д, а также этот импульс с выхода д через элемент 12 задержки проходит на R-вход триггера 11, переводя его в исходное (нулевое) состояние. Дале

рассмотренные процессы повторяются, Таким образом, на выход д проходит только тот синхроимпульс (фиг.бд), который по времени непосредственно

0 5 О

Q 5 Q

5

5

следует за лиишим импульсом 4 (фиг.6г).

Синхронизатор 6 осуществляет привязку указанных лишних импульсов (фиг.2г) к синхроимпульсам (фиг.2б). В результате этого на выходе синхронизатора 6 (фиг.1) образуются синхронизированные моментами перехода переменного питающего напряжения через нуль лишние импульсы (фиг.2д), которые включают тиристорный ключ 2 (фиг.1), пропускаюпшй на вход нагрузки 3 последовательность равномерно распределенных во времени целых полупериодов (фиг.2е) напряжения питающей сети. Частота следования лишних импульсов (фиг.2г) равна разности частот следования управляющих и синхронизируюи1их импульсов. При этом мощность нагрузки 3, вьфаженная в процентах от номинальной, рарна частоте следования указанных выше лишних импульсов.

Таким образом, использование изобретения позволяет упростить устройство управления мощностью потребителя, обеспечив точность поддержания заданной мощности, определяемую стабильностью управляемого генератора импульсов, и в отличие от устройства фазоимпульсного управления, избежать создания высокочастотных помех и повысить коэффициент мощности.

Формула изобретения

Устройство для импульсного управления мощностью электропотребителя, содержащее детектор нуля, вход которого предназначен для подключения к фазе сетевого напряжения, пиристор- ный ключ, силовые входы которого предназначены для подключения к питающей сети, а силовые выходы предназначены для подключения к нагрузке, отличающееся тем, что, с целью упрощения, оно снабжено управляемым генератором импульсов, дискретным фильтром и синхронизатором, причем выход генератора подключен к первому входу дискретного фушьтра, второй вход которого объединен с вторым входом синхронизатора и подключен к выходу детектора нуля, первый вьтход синхронизатора подключен к выходу дискретного фильтра, а выход - к управляющим входам тирисгорного ключа.

tiz

tz

t7

Фиг.2

JI

I I I I I

s

t1 /J if5 J7 tfO //7 II I i III I

tZ i iS t81 // t

I

if

Ф /У

CPU г. 5

Ii

J

JU 6 t

Фиг.б