Импульсный регулятор мощности Советский патент 1988 года по МПК H02M5/22 

со со о

4 Ю

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для исполь- :3ования в качестве импульсного регу- Пятора электрической мощности в электротермических установках, подключенных к сети переменного тока.

Цель изобретения - повышение качества регулирования мощности за счет уменьшения уровня колебаний регулируемой величины, вызванных неравномерностью частоты подключения нагрузки к сети.

На фиг, 1 представлена структурная схема импульсного регулятора мощности; на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Регулятор содержит формирователь 1 синхроимпульсов, входами подключенный к фазам А, В и С трехфазной сети 2, а выходом - к счетному ВХОДУ третьего счетчика 3, параллельные информационные входы каждого разряда которого соединены с соответст- йующими выходами второго сче гчика 4. Выход счетчика 3 соединен со счетным входом четвертого счетчика 5, Вторым входом элемента ИЛИ 6 и управляющим входом элемента 7 задержки, выход которого подключен к входу формирующего ключа 8, своим выходом Подключенного к управляющему электроду управляемого вентиля 9, последовательно соединенного с нагрузкой 10 И одной фазой сети 2, причем к этой е фазе подключен тактовый вход управляемого элемента 7 задержки. Управляющий вход счетчика 11, вход установки в О счетчика 4 и тактовый вход генератора 12 пачки импуль- Сов подключены к выходу счетчика 5, а шины управляющего сигнала К соответствующим параллельным входам 13 и 14 счетчиков 5 и 11. Выход генератора 12 пачки импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ 6, а его управляющие входы 15 - с шинами кода интервала регулирования.

Каждый из синхронизаторов на своем выходе формирует импульсы, соответствующие моменту перехода через О фазы сети на его входе. Счетчики 3 и 5 могут быть выполнены по схеме делителя частоты с изменяемым коэффициентом деления на основе реверсивных счетчиков, имеющих парал-пельные входы каждого разряда„ суммирующие и вычитающие (счетные) входы и вход разрешения параллельной записи.

Счетчик 11 представляет собой двоичный счетчик, имеющий параллель- ные входы каждого разряда, тактовый

вход, подачей управляющего сигнала на который осуществляется параллельная запись в каждый разряд, а выход последнего разряда счетчика является его выходом. Формирующий ключ 6 предназначен для формирования импульса включения управляемого вентиля с параметрами, определяемыми характеристиками управления используемых вентилей.

Принцип работы импульсного регулятора мощности заключается в следующем.

Среднее значение мощности Р„ , подводимое к нагрузке, определяется

соотношением времени включенного состояния нагрузки Тц и некоторого постоянного интервала регулирования Тр, т.е. Р PW (Тв/Тр), где Р - максимальное значение мощности в

нагрузке, а значение Tj/Tp определяет глубину регулирования. Так как период регулирования выбирается постоянным, то отработка заданной глубины регулирования мощности осуществляется изменением времени включенного состояния нагрузки, при этом на интервале импульсного регулирования нагрузку подключают к сети несколько раз, что повышает качество регулирования напряжения, интервалы включенного и выключенного состояния кратны длительности периода и полупериода сетевого напряжения соответственно, а минимальная возможная длительность однократного подключения нагрузки (длительность одного импульса мощности) равна периоду сетевого напряжения. Таким образом, дли- тельность включенного состояния нагрузки Tg регулируется изменением числа X однократных подключений нагрузки к сети на интервале регулирования Тр, а число X соответствует значению управляющего воздействия, поступающего на вход регулятора для получения требуемого значения мощности. При максимальном значении X N осуществляется N подключений нагрузки к сети. Длительность одного такта можно изменять с дискретностью Тр/6,

т.е. Т D Tc/6, где D - целое число,- характеризующее относительную длительность такта. Длительность периода регулирования Тр выразится в

виде Т NDT(./6, а относительная длительность Тр ND,

Суть импульсного регулирования, таким образом, заключается в следу- ющем. При поступлении на вход регулятора управляющего воздействия -X необходимо произвести X однократных подключений нагрузки длительностью Ту Tj. на интервале импульсного ре- гулирования Тр , причем распределить эти подключения максимально равномерно по этому интервалу, или необходимо интервал Т ND разбить на X тактов по возможности оди- наковой длительности и включать на- грузку на каждом такте. Такое разбиение можно осуществить, выполнив операцию деления ND на X, в результате чего определится длительность каждого из тактов, т.е. представить Т в виде Т КХ + Р, где К - целая часть от деления ND на X, а Р - остаток от деления. При этом интервал Тр разбивается на X тактов, Х-Р из которых имеют относительную длительность КТ(./6, а Р - длительность (К + 1) Тс/6.

Отличительным, по сравнению с известным, признаком предлагаемого ре- гулятора мощности является тот факт что длительность пауз можно изменять с дискретностью Tj./12, а. не Т. как в известном регуляторе, что позволяет повысить равномерность распределения включений нагрузки во времени.

Импульсный регулятор мощности работает следующим образом.

В исходном состоянии на параллельные входы 13 и 14 счетчиков 5 и 11 подан дискретный код управления X. На параллельные входы 15 генератора 12 пачки импульсов подан код относительной длительности интервала регулирования Т ND. Формирователь, 1 синхроимпульсов формирует на своем выходе синхроимпульсы с периодом Тс/6, соответствующие моментам перехода через О напряжений Ыд, Ug, Up сети, которые затем поступают на счетный вход счетчика 3...

Счетчик 3 осуществляет деление частоты этих импульсов в соответствии с коэффициентом деления, задаваемым на параллельные информационные входы счетчика 3 с соответствующих выходов счетчика 4. Каждьм импульс с выхода счетчика 3 поступает на счетный вход счетчика 5, коэффициент

о 0 5

0

c

5

0

деления которого равен коду управляющего воздействия X, установленному на его параллельных информационньк входах. Как только счетчик 5 дополнится до X, на его выходе появится импульс начала первого интервала регулирования и вхождения регулятора в рабочий режим. При этом счетчик 4 устанавливается этим импульсом в О, в счетчик 11 записывается его коэффициент деления, равный значению управляющего воздействия X, запускается генератор пачки импульсов и вырабатывает йачку из ND импульсов, которая через схему ИЛИ 6 поступает на счетный вход счетчика 11. При прохождении ND импульсов осуществляется операция деления ND на X, причем целая часть частного записывается в счетчик 4, а остаток от деления - в счетчик 11.

Число К (целая часть от деления ND/X) на выходах счетчика 4 будет определять длительность каждого такта Т КТ(,/6. Каждый импульс на выходе счетчика 3 будет соответствовать началу такта, причем этим же импульсом, задержанным на время II , в счетчик 3 буде17 записываться значение относительной длительности такта Т К. Время задержки S выбирается из

условия 1 , + 04 Д длительность пачки ND импульсов, U, f , 4 время прохождения импульсов через блоки 6, 11 и 4, т.е. С- время выполнения операции деления Ж) на X. Задержка на время f необходима для того, чтобы при появлении тактового импульса на выходе счетчика 3 , совпадающего с началом каждого интервала регулирования, запись значения относительной длительности первого на интервале Тр такта осуществлялась после окончания выполнения операции деления ND на X.

После отработки Х-Р тактов, т.е. после появления на выходе счетчика 3 X - Р импульсов, которые через схему ИЛИ 6 поступят на счетный вход счетчика 11, содержимое его станет равным Р + (Х-Р) X, на его выходе появится импульс, который, поступив на счетньм вход счетчика 4, увеличит его содержимое на 1. При этом оставшиеся Р из X тактов будут иметь относительную длительность (К -н 1)..

Как только число импульсов, поступивших с начала интервала с выхода

Счетчика 3 на вход счетчика 5, станет равным X, счетчик 5 переполнится, появится импульс начала следующего интервала регулирования, счетчик 4 об- нулится, в счетчик 11 запишется зна. чение X, генератором 12 пачки импуль- еов сформируется пачка из ND импульсов, при прохождении которой через счетчики 11 и 14 определится значение Р и К, в счетчик 3 запишется значение К и опять на интервале Тр будет выра ботано X импульсов, каждый из которых поступает на вход управляемого Элемента 7 задержки, задачей кото- рого является формирование двух им- 1гульсов, совпадающих по фазе с синхроимпульсами фазы сети, к которой подключена нагрузка, предназначенных для включения тиристора в течение пе- риода напряжения сети., Импульсы, поступающие на счетньй вход счетчика 3, могут быть любой фазы (U., Ug, Up), а на управляюпщй электрод тиристора для ег о включения необходимо Подавать синхроимпульсы только той фазы, к которой подключена нагрузка Поэтому тактовый вход элемента задержки подключен именно к этой фазе,

V

Каждая пара импульсов с выхода

блока 7, усиленная до требуемого зна ения формирующим ключом 8, поступает на управляющий электрод.управляемого вентиля 9, обеспечивая включение нагрузки в момент перехода пита- ющего напр.яжения через нее на время, равное периоду сети. Так, например, При Тр 48 и X 6 интервал Тр делится на 6 тактов относительной длитель Ностьк) 8 каждый. Диаграммы напряжения На нагрузке и„ для этого случая даны На фиг. 2.

Таким образом, пpe ЦIOжeнный регулятор мощности обеспечивает более высокое качество регулирования элект- р(ической мощности за счет повышенной по сравнению с известным регулятором

0 5

0

5

0

равномерности распределения во времени подключений нагрузки к сети,

Формула изобретения

Импульсньй регулятор мощности, содержащий тиристор, предназначенный для последовательного соединения с нагрузкой и сетью, формирователь синхроимпульсов, генератор пачки импульсов, -счетчик и формирующий ключ, выход которого со€;динен с управляющим электродом тиристора, о т л и ч а - ю щ и,й с я тем, что, с целью повышения качества регулирования мощности, в него введены второй счетчик, счетный вход которого соединен с выходом первого счетчика, третий счетчик, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, а параллельные информационные входы - с соответствующими выходами второго счетчика, четвертый счетчик, выход которого соединен с управляющим входом первого счетчика, входом установки в О второго счетчика и тактовым входом генератора пачки импульсов, параллельные информационные входы которого соединены с шинами кода длительности интервала регулирования, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, управляемый элемент задержки, выход которого соединен с входом формирующего ключа, причем выход третьего счетчика соединен со счетным входом четвертого счетчика, вторым входом элемента ИЛИ и управляющим входом элемента задержки, входы формирователя синхроимпульсов предназначены для подключения к многофазной йети, тактовый вход элемента задержки - к фазе сети, питающей нагрузку, а параллельные информационные входы , первого и четвертого счетчиков - к ишнам кода сигнала управления.

(/

%%%l

n -«. 73. ,

ст«г|

li t

Изобретение относится к устройствам для регулирования электрических величин и может быть использовано для регулирования мощности в электротермических установках с омическим ; нагревом. Цель изобретения - повьше- ние качества регулирования мощности за счет того, что при регулировании мощности изменением числа подключений нагрузки к сети в течение постоянного интервала регулирования со временем каждого подключения, равным целому числу периодов питающего напряжения коммутации мощности к нагрузке, на каждом такте интервала регулирования определяется с учетом получения минимального значения отклонение фактического значения энергии, поданной в объект, от требуемого значения, обеспечивается важность получения минимально возможного уровня колебаний регулируемого параметра температуры электротермической установки. 2 ил. ш (Л