Ступенчатый регулятор мощности трехфазного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/66 

жение представить в виде однополярного однофазно-импульсного напряжения, которое используется как для логического синте- зирования напряжения, удвоенного по частоте, так и для напряжения, исходного для формирователей последовательностей

управляющих сигналов, каждый из которых, кроме первого, выполнен на трех элементах И 5, а первый - на шести элементах И 5, что позволяет повысить эксплуатационную надежность и упростить конструкцию регулятора. 2 ил.

Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть использова1 ч:к но для регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного электродвигателя. Сущность изобретения: в устройстве блок синхронизации 4 выполнен в виде m последовательно соединенных удвоителей частоты трехфазного напряжения, каждый из которых содержит три формирователя межфазных напряжений 8-10, шесть инверторов 11-16 гармонического напряжения, двенадцать детекторов-формирователей 26-37, шесть элементов И 17-22 и три элемента ИЛИ 23-25 с выделением первой гармоники, связи между которыми выполнены таким образом, что позволяют в каждом удвоителе использовать информацию как о положительных, так и об отрицательных полуволнах фазных напряжений сети, что в свою очередь позволяет трехфазное напрясл С sj on о со 1 4 t t )

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного электродвигателя.

Известно устройство импульсного регулирования мощности в m-фазной сети без нейтрали, которое содержит управляемые вентили и систему управления, состоящую из последовательно соединенных синхронизатора, связанного с питающей сетью, и формирователя им пульсоп, а также m мно- говходовых логических схем Совпадения, первые входы которых соединены с синхронизатором, причём между синхронизатором и формирователем импульсов включен счетчи, между схема ми совпадения и входами управляемых вентилей включен шифратор, между формирователем импульсов и схемами совпадения включены т-фазный распределитель триггер. Выходы распределителя подключен к вторым в хЭДам схем совпадения, прямой выход триггера соединен с третьими входами схем совпадения, первый вход триггера подключен к выходу формирователя импульсов, а второй вход триггера соединен с выходом второго счетчика, подключенного через элемент ИЛИ к выходам всех схем совпадения. Устройство содержит также два накапливающих сумматора и элемент ИЛИ, триггер снабжен третьим входом, причем первый вход служит входом синхронизации, второй вход - входом установки нуля,третий вход-информационным входом, второй счетчик выполнен с управляющим входом, тактовые входы накапливающих сумматоров и вход синхронизации триггера подключены к выходу формирователя импульсов, параллельные выходы сумм и переноса старшего разряда первого накапливающего сумматора соединены с параллельными входами формирователя импульсов, а второго накапливающего сумматора - с параллельными входам второго счетчика и через элемент ИЛИ с информационным входом триггера, параллельные входы первого накапливающего сумматора подключены к шинам сигнала интервала регулирования, а параллельные входы второго

накапливающего сумматора подключены к шинам сигнала управления.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленпая необходимостью разработки для генерирования управляющих напряжений целой системы управления с множеством преобразований, вовлекающих большое число радиоэлементов со сложными взаимосвязями, что вызвано использованием для генерирования управляющих напряжений фазных напряжений без учета тех напряжений, которые обусловлены сдвигом фаз исходной сети. Известно также устройство для контроля чередования фаз трехфазного переменного напряжения, содержащее три формирователя-ограничителя, подключенные входами к фазам трехфазного источника переменного напряжения, исполнительный элемент, D-триггер и инвертор, причем D- и С-входы D-триггера соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей-ограничителей, R-вход через инвертор - с выходом третьего формирователя-ограничителя, а выход D-триггера подключен к входу исполнительного элемента.

Недостатком известного устройства является низкая эксплуатационная надежность, так как фазные и инвертированные фазные напряжения используются частично при генерировании управляющих напряжений, что исключает возможность выявления

и использования напряжений, обусловленных своим существованием естественному сдвигу фаз напряжения питающей сети, из которых указанные напряжения выделяются.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство регулирования m-фазного напряжения, содержащее синхронизатор, входы которого подключены к питающей сети, двоичный

счетчик, генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика, элемент сравнения, входы которого соединены поразрядно с информационными выходами счетчика, цифровой регулятор, информационный выход которого соединен С вторыми входами элемента сравненияГгг формирователей сигналов управления, управляемые вентили, управляющие элёктро- ды которых подключены к выхОДаТМ формирователей сигналов управления. вхо- ды - к питающей сети, а выходы - к вых од- ным выводам, блок выделения фронта, входы которого подключены к выходам сйн- хронизатора, а выход - к обнуляющему бхо- ду двоичного счетчика, программируемая логическая матрица, первые входы которой соединены с выходами синхронизатора, второй вход - с выходом элемента сравнения и третий вход - со старшими разрядами информационного выхода цифрового регулятора, а выходы связаны с формирователями сигнала управления,,

Основным недостатком прототипа является частичное использование синхронизатором информации, заложенной в напряжениях питающей сети, что для генерирования управляющих импульсов напряжения повлекло за собой применение генератора импульсов напряжения, двоичного счетчика, элемента сравнения, цифрового регулятора, m формирователей сигналов управления, блока выделения фронта, программируемой логической матрицы, сложных связей между ячейками, что приводит к снижению эксплуатационной надежности устройства.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в ступенчатом регуляторе мощности трехфазного напряжения, содержащем трехфазный регулирующий орган, блок синхронизации, связанный входами с выводами для подключения трехфазной сети, и формирователь управляющего напряжения, выход которого соединен с входом управления регулирующего органа, блок синхронизации выполнен в виде m последовательно соединенных удвоителей частоты трехфазного напряжения, где m -число ступеней регулирования, каждый из которых- содержит три формирователя межф азных напряжений, шесть инверторов, шесть элементов И, три элемента ИЛИ и двенадцать детекторов-формирователей, при этом пер- вые.входы каждого из трех элементов И; соединены через соответствующий детектор-формирователь с выводом для подключения соответствующего фазногб напряжения, вторые входы у помянутых элементов И через соответствующий инвертор и детектор-формирователь соединены с выходом формирователя межфазного напряжения, связанного входами с выводами для подключения двух других фаз, первые входы каждого из трех других элементов И соеди- 5 нены через соответствующие инвертор и де- тектор-формирователь с выводом для подключения соответствующего фазного напряжения, вторые выводы упомянутых элементов И соединены через соответству- IQ ющий детектор-формирователь с выходом формирователя межфазного напряжения, связанного входами с выводами для подключения двух других фаз, выходы элементов И, первые входы которых связаны с с выводами для подключения одной и той же фазы, соединены с соответствующими входами одного и того же элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ, связанного через первые входы соответствующих элементов И с вы- Q водом первой фазы, является выводом для подключения первой фазы следующего удвоителя частоты, выходной вывод элемента ИЛИ, связанного через первые входы соответствующего элемента И с выводом g третьей фазы, является выводом для подключения второй фазы следующего удвоителя частоты, а формирователь управляющего напряжений выполнен в виде m формирователей последовательностей управляющих n сигналов, аыход каждого из которых соединен с соответствующим входом исполнительного элемента, выход которого формирует выходной вывод формирователя управляющего напряжения, при этом каж- g дый из формирователей последовательности управляющих сигналов содержит три элемента И, первые входы каждого из которых соединены через соответствующий детектор-формирователь соответствующего 0 удвоителя частоты с соответствующим фазным выводом соответствующего удвоителя частоты, вторые выводы упомянутых элементов И соединены через соответствующие детекторы-формирователи соответствующего 5 удвоителя частоты с формирователем межфазного напряжения, связанного входами с опережающей и той же фазой, первый фор- мирователь последовательности управляющих сигналов содержит три Q дополнительных элемента И, входы которых связаны через соответствующие детекторы- формирователи и инверторы соответствующего умножителя частоты с теми же выводами, что и соответствующие выводы g основных элементов И, элементы И каждого 1-го формирователя последовательности управляющих сигналов, где 3 ( m содержат входов, причем одноименные эходы элементов И каждого формирователя, кро- ме первых двух, обьединены и соединены

через соответствующий детектор-формирователь с формирователем межфазного напряжения, связанного входами с первой и второй фазами (1-2}-го удвоителя частоты, где 1 - номер входа элемента И, кроме того, выводы элементов И каждого из формирователей последовательности управляющих импульсов соединены с соответствующим входом элемента ИЛИ, выход которого является выходным выводом соответствующего формирователя последовательности управляющих ймпульёбв.

На фиг. 1 представлены диаграммы напряжений; на фиг. 2 -электрическая схема ступенчатого регулятора мощности трехфазного напряжения.

На диаграммах (фиг. 1) представлены: а, б- напряжения на выходах детекторов-формирователей и формирователей управляющих сигналов первого удвоителя; в, г - напряжения на выходах детекторов-формирователей и формирователей управляющих сигналов второго удвоителя; Д, 6 - напряжения на выходах детекторов-формирователей и формирователей управляющих сигналов третьего удвоителя; ж, з, и - напряжения на выходе регулирующего органа при включении первой, второй и третьей ступеней ограничения мощности.

Устройство содержит выводы 1-3 для подключения трехфазной сети, блок 4 синхронизации, связанный входами с выводами 1-3 для подключения трехфазной сети, формирователь 5 управляющего напряжения, выходы которого соединены с входами управления регулирующего органа 6, выходы которого соединена с входами вентилей нагрузки 7. При этом блок 4 синхронизации выполнен в виде последовательно соединенных удвоителей 4.1.,.4,т частоты трех- фазного напряжения, где fin - число ступеней регулирования, каждый из которых содержит три формирователя 8-10 межфазных напряжений, входами подключенных к выходам соответствующего трехфазного напряжения, шесть аналоговых инверторов, входами подключенных к выводам фазКых 1-3 #ч выходам м жфазных 8-Ю напряжений соответственно, щтвсть элементов И , в ыходы которых попарно соединены соответственно с входами трех элементов ИЛИ, объединенных с НЯ- фильтрами 23-25 первой гармоники выходного для удвоителя напряжения, а входами через соответствующие детекторы-формирователи 26-37 - с выводами 1-3 фазных напряжений, выходами 8-ТО межфазного напряжения и выходами инверторов 11-16, а формирователь 5 управляющего напряжения содержит m формирователей последовательностей управляющих сигналов 5,1..,5.т, первый из которых додержит шесть 5.1.1...5.1.6, а последующие по три элемента И 5.m.1...5,m,3 (m 2,3.,.), выходы

каждого из указанных формирователей последовательностей объединены и подключены к входам регулирующего органа 6, а входы - к соответствующим выходам удвоителей блока 4 синхронизации. ,

Устройство работает следующим образом. / .У :.. .-.. ,.- . : .-v При появлении на шинах 1-3 сети напряжения питания на выходах детекторов- формирователей 26-37 появляются

логические сигналы а, б, в, г, д, е (фиг. 1) совпадающие с положительными полуволнами фазных, инвертированных фазных, межфазных и инвертированных межфазных напряжений, которые попарно группируются по признаку совпадения во времени только на участках 1/2 л оси п и соответственно группам подаются на входы элементов И 17-22, с выходов которых получают импульсные напряжения длительностыо 1 /2 зг, выходы указанных элементов И попарно объединяются по признаку формирования трехфазного напряжения на периоде 2 л: удвоенной частоты по сравнению с исходной, которое после фильтрации фильтрами 23-25 обращается в выходное трехфазное гармоническое напряжение соответствующего удвоителя. Одновременно выходы детекторов-формирователей 26- 37 группируются по признаку

формирования управляющих регулирующим органом 6 напряжений и соответственно подаются на элементы И формирователей гг оследовательностей управляющих напряжений, с выходов которых

напряжения подаются на управляющий вход управляющего нагрузкой 7 органа б (диаграммы ж, з, и, фиг. 1).

45

Формула изобретения

Ступенчатый регулятор мощности трехфазного напряжения, содержащий трехфазный регулирующий орган, блок синхронизации, связанный входами с выводами для пбдключёнйч трехфазной сети, и формирователь управляющего напряжения, вйход которого соединен с входом управления регулирующего ор гана, отличающий - с я тем, что, с целью повышения эксплуатацйонно й надежности и упрощения конструкции, блок синхронизации выполнен в виде m последовательно соединенных удвоителей частоты, где m - число ступеней регулирования, каждый из которых содержит

три формирователя межфазных напряжений, шесть инверторов, шесть элементов И, три элемента ИЛИ и двенадцать детекто- ров-формирователей, при этом первые входы каждого из трех элементов И соединены через соответствующий детектор-формирователь с выводом для подключения соответствующего фазного напряжения, вторые входы упомянутых элементов И через соответствующий инвертор и детектор-форми- рователь соединены с выходом формирователя межфазного напряжения, связанного входами с выводами для подключения двух других фаз, первые входы каждого из трех других элементов И соеди- нены через соответствующие инвертор и детектор-формирователь с выводом для подключения соответствующего фазного напряжения, вторые выводы упомянутых элементов И соединены через соответству- ющий детектор-формирователь с выходом формирователя межфазного напряжения, связанного входами с выводами для подключения двух других фаз, выводы элементов И, первые входы которых связаны с выводами для подключения одной и то же фазы, соединены с соответствующими входами одного и того же элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ, связанного через первые входы соответствующих элементов И с вы- водом первой фазы, является выводом для подключения первой фазы следующего удвоителя частоты, выход элемента ИЛИ, свя- занного через первые входы соответствующих элементов И с выводом второй фазы, является выводом для подключения третьей фазы следующего удвоителя частоты, выходной вывод элемента ИЛИ, связанного через первые входы соответствующего элемента И с выводом третьей фа- зы, является выводом для подключения второй фазы следующего удвоителя частоты, формирователь управляющего напряжения выполнен в виде формирователей последовательностей управляющих сигна-

лов, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом исполнительного элемента, выход которого формирует выходной вывод формирователя управляющего напряжения, при этом каждый из формирователей последовательности управляющих сигналов содержит три элемента И первые входы каждого из которых соединены через соответствующий детектор-формирователь, соответствующего удвоителя частоты с соответствующим фазным выводом соответствующего удвоителя частоты, вторые вЪшбды упомянутых элементов И соединены через соответствующие детекторы-формирователи соответствующего удвойтё7Гя частоты с формирователем межфазного напряжения, связанного входами с опережающей и той же фазой, первый формирователь последовательности управляющих сигналов содержит три дополнительных элемента И, входы которых связаны через 1соответствующие детекторы-формирователи и инверторы соответствующего умножителя частоты с теми же выводами, что и соответствующие выводы основных элементов И, элементы И каждого1-гоформирователяпоследовательности управляющих сигналов, где 3 I т, содержат i входов, причем одноименные входы элементов И каждого формирователя, кроме первых двух, объединены и соединены через соответствующий детектор-формирователь с формирователем межфазного напряжения связанного входами с первой и второй фазами (Ы)-го удвоителя частоты, где f - номер входа элементов И, кроме того, выходы элементов И каждого из формирователей последовательности управляющих импульсов соединены с соответствующим входом элемента ИЛИ, выход которого является выходным выводом соответствующего формирователя последовательности управляющих импульсов.

1

о

ftL89SЈL

Уй {

гг п п гт п

Уз s/i

.

Л-т/1 па

/ {у/лft

фиг t (okubt/avt/ej

и1 5

imj rxuii

a