Способ регулирования переменного напряжения Советский патент 1993 года по МПК H02M5/257 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах переменного напряжения, в том числе работающих на ламповую нагрузку.

Цель изобретения - уменьшение дискретности регулировочной характеристики широтно-импульсных регуляторов напряжения на ламповой нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что меняют длительность периода регулирования в пределах от периода частоты питающего напряжения до периода критической частоты видимого слияния мельканий, при этом для получения следующей по уровню ступени регулирования выбор соотношения длительностей включенного и выключенного состояний нагрузки осуществляют из условия получения ближайшего к предыдущему уровню напряжения, причем

период импульсного регулирования не превышает 20 мс и, следовательно, вводят новые режимы, причем при выходном напряжении от 25% до 33% относительно питающего напряжения нагрузку подключают к сети в течение 3-х периодов, отключают в течение 5 периодов, что соответствует 37% от напряжения сети, включают в течение 2-х периодов, выключают в течение 3-х периодов (40%), включают в течение 3-х периодов (43%), при выходном напряжении от 50% до 66% включают нагрузку в течение 4:х периодов, выключают в течение 3-х периодов (57%), включают в течение 3-х периодов, отключают в течение 2-х периодов (60%), включают в течение 5 периодов, отключают в течение 3-х периодов (63%), при выходном напряжении от 66% до 75% включают нагрузку в течение 5 периодов, отключают в течение 2-х периодов ( %), Общее количество уровней возрастет до двадцати одного.

Каждый режим напряжения на нагрузке можно представить в виде дроби;в знаменателе- количество периодов питающего напряжения в одном импульсном периоде регулирования выходного напряжения: в числителе-количество пе- .риодов питающего напряжения, в течение которых нагрузка включена, в одном импульсом периоде выходного напряжения. Используя способы ЧШИМ-НЧ и ЧИМ-НЧ регулирования и исходя из условия, что период импульсного регулирования не должен превышать 20 мс, при частоте400 Гц, можно получить следующие режимы:

1 3 2 3

J 4

3

4

1

5

4

5

1

6

5 б

1

7

6

7

Горизонтальная ветвь таблицы соответствует ЧИМ-НЧ регулированию, а наклонная - ЧШИМ-НЧ. Часть позиций таблицы при этом остается неиспользуемой, хотя все они удовлетворяют условию отсутствия мерцаний светового потока: период импульсного регулирования не превышает восьми периодов питающего напряжения, то есть 20 мс..

Предлагается использовать следующие режимы:

1

3

2

3

j 4

3

4

1 5 2 5 3 5

4

5

1

6

5

6

J 7 2. 7 3. 7 4 7 5 7

6

7

Из таблицы исключены повторяющиеся режимы: 2/4 аналогичны 1/2,6/8 аналогичны 3/4 и т.д. Общее количество режимов увеличивалось до 21. Дискретность регулировочной характеристики существенно уменьшалась (фиг. 2),

На фиг. 1 дана регулировочная характеристика способа-прототипа; на фиг, 2 - регулировочнаяхарактеристикапредлагаемого способа: на фиг. 3 - структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 4 - временные диаграммы устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство, реализующее способ, (см.

10 фиг. 3) содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, формирователь синхроимпульсов (ФСИ) 2, D-триггер З, программируемую логическую матрицу (ПЛМ) 4, коммутатор 5, ламповую нагрузку

15 6.

Сетевое напряжение поступает-на вход ФСИ 2, выход которого соединен со счетным входом D-триггера 3. Выходы 00 - 02 триггера 3 соединены с младшими адресны20 ми входами АО - А2 ПЛМ 4. С информационных выходов 00 -02 ПЛМ 4 заведена обратная связь на входы 0-2 триггера 3. . Информационный выход 03 ПЛМ 4 соединен с коммутатором 5. На вход АЦП 1 пода25 ется управляющее напряжение, пропорциональное напряжению нагрузки. Выходы АЦП 1 соединены со старшими адресными входами A3 - А7 ПЛМ 4.

АЦП 1 преобразует управляющее на30 пряжеиие, пропорционально которому должно изменяться .напряжение на нагрузке, в 5-разрядный цифровой код, поступающий на адресные входы A3 - А7 ПЛМ 4. При этом происходит выбор из 8 ячеек памяти, соот35 ветствующий определенному выходному напряжению. ФСИ 2 формирует фронт синхроимпульса в начале каждого периода питающего напряжения. По фронту этого импульса информация с входов DO -.D2

40 триггера 3 передается на его выходы QO - Q2 поступает на адресные входы АО - А2 ПЛМ 4. Циклическая работа обеспечивается за счет обратной связи с выходов QO - Q2 ПЛМ 4 на входы DO триггера 3. С выхода Q3

45 ПЛМ 4 поступает сигнал на коммутатор 5. который обеспечивает коммутацию нагрузки 6 в соответствии с предлагаемым способом.

Рассмотрим алгоритм работы регулято50 ра на примере конкретного режима 2/5. При этом необходимо обеспечить подключение нагрузки в течение 2-х периодов и отключение в течение 3-х периодов. Временные диаграммы для этого режима приведены на

55 фиг, 4. Разряды QO - Q2 ПЛМ 4 запрограммированы таким образом, чтобы организовать циклическую работу регулятор:, в течении 5-ти периодов сетевого напряжения. В разрядеQ3 ПЛМ 4 запрограммирована последовательность включения и

выключения нагрузки в течение одного цикла. Подача на входы АО - А2 ПЛМ 4 цифрового кода,равного единице. По фро нту следующего тактового импульса этот цифровой код через триггер 3 поступает на входы АО - А2 ПЛМ 4 и вызывает появление на выходах QO - Q2 цифрового кода,равного двум. Так будет продолжаться пока не будет сформирована последовательность из пяти периодов сетевого напряжения. Тогда на выходах QO - Q2 появится цифровой код, равный нулю, который по фронту синхроимпульса поступает на входы АО - А2 ПЛМ 4. После этого цикл повторяется.

В прототипе 2 максимальная дискретность регулирования достигает 16%, что не соответствует требованиям ГОСТа по регулированию напряжения. В предлагаемом способе дискретность регулирования не превышает 7%. Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемый способ позволяет использовать регуляторы,

реализующие предлагаемый способ для плавного регулирования внутрикабинной освещенности летательных аппаратов. Формула изобретения

Способ регулирования переменного напряжения за счет изменения числа периодов подключаемого, к нагрузке питающего напряжения, по которому задают максимально возможную длительность периода

регулирования, отличающийся тем, что, с целью уменьшения дискретности регулирования, дополнительно меняют длительность периода регулирования в пределах от периода частоты питающего напряжения до периода критической частоты видимого слияния мельканий, при этом для получения следующей по уровню ступени регулирования выбор соотношения длительностей включенного и выключенного

состояний нагрузки осуществляют из условия получения ближайшего к предыдущему уровню напряжения.

Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулирующей аппаратуре в цепях переменного тока, в том числе в регуляторах светового потока. Сущность изобретения: при регулировании переменного напряжения за счет изменения числа периодов под- ключаемого к нагрузке питающего напряжения меняют длительность периода регулирования в пределах от периода частоты питающего напряжения до периода критической частоты видимого слияния мельканий. Для получения следующей по уровню ступени регулирования выбор соотношения длительностей включенного и выключенного состояний нагрузки осуществляют из условия получения ближайшего к предыдущему уровню напряжения. 4 ил. .

.У, юс VI

so I

-шоУ.

90

ю

70 60 50 W 30 20

10

о

I I I

г б 8 ю js м 16 is so Фиг.2

А/

ё