Устройство для регулирования мощности Советский патент 1993 года по МПК H02M5/257 G05F1/66 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электронагревательных печах трехфазного напряжения при активной нагрузке.

Цель изобретения - обеспечение строгой симметрии управляющих импульсов для сохранения плавности и точности регулирования, надежности при малой себестоимости управляющей и силовой части, малого габарита и веса всего устройства.

На фиг. 1 показана структурная схема заявляемого устройства; на фиг. 2 - графики выходных напряжений блоков, входящих в устройство; на фиг. 3 - варианты подключения нагрузки к сети, если переход от одного интервала к другому происходит в ручном режиме; на фиг. 4 - графика напряжений на нагрузке каждой фазы; на фиг. 5 - структурная схема схемы сравнения.

Предлагаемое устройство состоит из формирователя включающих сигналов, включающего/датчик 1 сигнала управления; схему 2 сравнения; управляемый генератор частоты 3; делитель частоты 4; одновибра- тор 5; усилитель 6; формирователь 9 синхронизирующих сигналов.

Управляемый генератор частоты и делитель частоты в совокупности создают фазос- двигающее устройство.

Три выхода формирователя включающих сигналов подключены к трем соответственно входам управления блока 8 трех двухнаправленных ключей, коммутирующих трехфазную.нагрузку 7.

При этом выход датчика управляющего сигнала 1 подключен к входу схемы сравнения 2. Первый выход схемы сравнения 2 подключен к входу управляемого генератора частоты 3, выход которого подключен к счетному входу делителя частоты 4. На вход схемы формирования синхронизирующего сигнала 9 поступает напряжение сети. Выход формирователя синхронизирующих сигналов 9 подключен к сбрасывающему входу делителя частоты 4, Выход делителя частоты подключен к входу одновибратора 5. Выход одновибратора 5 подключен к входу усилителя 6. Выход усилителя 6 подключен к управляющему входу вентильного ключа 8 первой фазы.

Датчик сигнала управления подает сигнал, величина которого соответствует мощности, которую должна потреблять нагрузка от сети. В автоматическом режиме это может быть выход системы автома- тического регулирования, В ручном режиме это может быть переменный резистор, на вход которого подается постоянное напряжение.

Схема сравнения включает в себя два пороговых элемента 10 и 11; два диода 12; вычитающий элемент 13.

Сигнал с датчика сигнала управления

поступает на вход схемы сравнения, к которому подключены первые входы двух пороговых элементов и положительный вход элемента вычитания. На вторые входы опорных элементов подаются опорные сигналы,

равные 1/3 и 2/3 от входного максимального. Выход порогового элемента с входным Uon 1/3 Umax подключен к входу диода и к управляющему входу тиристора второй фазы. Выход порогового элемента с входным

Uon 2/3 Umax подключен к входу второго диода и управляющему входу тиристора третьей фазы. Выходы двух диодов 12 подключены к отрицательному входу вычитающего элемента 13. Выход вычитающего

элемента поступает на вход фазосдвигаю- щего устройства. Пороговые элементы 12 представляют собой управляемые ключи, у которых первый вход является управляющим. Если сигнал, поступающий на первый

вход, больше опорного сигнала, то к выходу подается опорный сигнал. В противном случае ключ разомкнут и на выходе отсутствует .о сигнал. С выхода пороговых элементов сигналы проходят через диоды на отрицательный вход вычитающего элемента. На выход вычитающего устройства поступает разница между положительным входным сигналом и отрицательным.

Весь диапазон регулирования делится

на три интервала. На каждом интервале мощность регулируется в пределах 1 /3 от максимальной величины.

Фазосдвигающее устройство, получив входной сигнал, передает его на свой выход

через управляемый промежуток времени, равный углу открытия тиристора.

Одновибратор создает на своем выходе требуемую длительность сигнала, необхо- .димую для включения тиристоров. Усилитель усиливает сигнал по току и напряжению. Формирователь синхросигналов при переходе напряжения ч сети через ноль формирует на своем выходе сигнал. На первом интервале открывается тиристор только первой фазы.

Величина угла открытия тиристора формируется схемой сравнения, источником управляющего сигнала, генератором и делителем частоты. Мощность на нагрузке

изменяется от нуля до 1/3 максимальной,

Интервал второй требует дополнитель но к тиристору первой фазы открытие тиристора второй фазы сигналом управления, формируемым схемой сравнения. Мощность регулируется от 1/3 до 2/3 максимальной.

На третьем интервапе регулирования дополнительно открывается тирис ор третьей фазы от третьего выхода схемы сравнения. Мощность регулируется от 2/3 до максимальной. Угол включения тиристора изменяется только на первой фазе. При увеличении управляющего сигнала от датчика 1 от нуля до 1/3 максимальной угол включения тиристора первой фазы изменяется от нуля до ста восьмидесяти градусов. В начале второго интервала угол включения тиристоров первой фазы будет равен нулю, аналогично &удет на третьем интервале. Синхросигнал с блока 9 сбрасывает значение счетчика делителя частоты.

Экономический эффект достигается благодаря увеличению точности регулирования мощности, улучшению качества техп- роцесса, уменьшается вредное влияние бросков напряжения и тока на нагрузку. Увеличивается срок службы нагрузки и самого устройства. Упрощается само устройство и уменьшается его себестоимость.

Ф о р м у л а изобретения Устройство для регулирования мощности, содержащее три двухнаправленных ключа, включенных между выводом для подключения соответствующей фазы сети и выводом для подключения соответствующей Уй|

5 0 5

0

5

0

фазы нагрузки, при этом вывод управления двухнаправленного ключа первой фазы через усилитель и одновибратор соединен с выходом формирователя включающих сигналов, кроме того, формирователь синхронизирующих импульсов, входом соединенный с выводом для подключения первой фазы сети, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества выходной мощности за счет снижения бросков тока и напряжения, повышения точности и упрощения, двухнаправленные ключи выполнены в виде встречно параллельно включенных диода и тиристора, а формирователь включающих сигналов содержит датчик сигнала управления, выходом соединенный с входом схемы сравнения, первый выход которой соединен с входом фазосдвигающего блока, вход синхронизации которого соединен с выходом формирователя синхронизирующих импульсов, а его выход является выходом формирователя включающих сигналов, при этом схема сравнения содержит два пороговых элемента, два диода и вычитающий элемент, выход которого является выходом схемы сравнения, а его положительный вход является входом схемы сравнения и соединен с входами пороговых элементов, выходы которых через соответствующие диоды соединены с отрицательным входом вычитающего элемента.

Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электронагревательных печах трехфазного напряжения при активной нагрузке. Сущность изобретения: устройство для регулирования мощности содержит три двух- направленных ключа 8, включенных между выводом для подключения соответствующей фазы сети и выводом для подключения соответствующей фазы нагрузки 7. Вывод управления двухнаправленного ключа первой фазы через усилитель 6 и одновибратор 5 соединен с выходом формирователя включающих сигналов. Формирователь синхронизирующих импульсов 9 входом соединен с выводом для подключения первой фазы сети. Двухнаправленные ключи 8 выполнены в виде встречно-параллельно включенных диода и тиристора. Формирователь включающих сигналов содержит датчик сигнала управления 1, выходом соединенный с входом схемы сравнения 2, первый выход которой соединен с входом фазосдвигаю- щего блока, вход синхронизации которого соединен с выходом формирователя синхронизирующих импульсов 9, а его выход является выходом формирователя включающих сигналов, Схема сравнения содержит два пороговых элемента, два диода и вычитающий элемент, выход которого является выходом схемы сравнения 2, а его положительный вход является входом схемы сравнения 2 и соединен с входами пороговых элементов, выходы которых через соответствующие диоды соединены с отрицательным входом вычитающего элемента. Фазосдвигающий блок содержит управляемый генератор частоты 3 и делитель частоты 4-5ил i ж ж XJL-L Г 7 1 С/) С 00 о о о ю

v

п п п

п п п

Фи. 2

/(at

1810969

1 интервал I интервал Ж интервал

ш ш ш

Фиг.З 1интерВал % интервал

Ж ин/перйол