Устройство регулирования электрической мощности переменного тока Советский патент 1993 года по МПК G05F1/66 

Изобретение относится к регулированию электрических величин и может быть использовано в качестве высокоточного исполнительного и автономного устройства в прецизионных системах автоматического регулирования, например, температурных режимов электротермического оборудования, в частности в технологических процессах иодидного рафинирования.

Цель изобретения - улучшение качества регулирования и повышение надежности.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 - принципиальная схема МПМ; на фиг. 3 - принципиальная схема формирователя сигнала управления; на фиг. 4 - принципиальная схема обнаружителя аварий;на фиг, 5 - принципиальная схема измерителя ДЗНиТ.

Регулятор мощности (фиг. 1) содержит силовую цепь из последовательно соединенных тмристорного исполнительного органа 1, силового согласующего трансформатора 2 и выводов для подключения нагрузки 3. кроме того, блок включения тиристорного исполнительного органа 4, выходом связанный с его входами управления, а входом с выходом узла управления, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества регулирования и повышения надежности введен силовой контактор 6, включенный между выводами для подключения сети 5 и входами тиристорного исполнительного органа 1, узел управления содержит микропроцессорный модуль (МПМ) 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, коммутатор аналоговых сигналов (КАС) 10, датчик мгновенного значения напряжения и мгновенного значения тока 12, первый 11 и второй 17 измерители действующего значения напряжения и действующего значения тока (ДЗНиТ). цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, сумматор 16, формирователь сигнала управления 14. обнаружитель аварий 15, триггер 18 и реле 19, при этом информационный вход МРМ 7 соединен с информационным выходом АЦП 9, а первый вход и третий выход МПМ 7 с выходом готовности и входом запуска АЦП 9 соответственно, информационный выход МПМ 7 соединен с информационным входом ЦАП 13. а первый и второй синхронизирующие выходы МПМ 7с объединенными входом синхронизации ЦАП 13 и входом синхронизации триггера 18 и со вторым входом синхронизации ЦАП 13 соответственно, выход индикации состояния МПМ 7 подключен к информационному входу триггера 18, а вход прерывания МПМ 7 и вход сброса триггера

18 к выходу обнаружителя аварий 15. первый и второй выходы МПМ 7 соединены с входами управления КАС 10, выход которого подключен к аналоговому входу АЦП 9, первый, второй и третий аналоговые входы КАС

Ю соединены с выходом задатчика 8 и с первым 11 и вторым 17 выходом измерителя ДЗНиТ соответственно, входы первого 11 и второго 17 ДЗНиТ соединены с выходами датчика мгновенного значения напряжения и мгновенного значения тока 12, выходы

второго 17 ДЗНиТ соединены с соответствующими входами сумматора 16, выход которого соединен со вторым входом обнаружителя аварий 15 и со вторым входом формирователя сигнала управления 14. первый вход которого и первый входобнае ружителя аварий 15 соединены с выходом ЦАП 13, выход триггера 18 через реле 19 соединен со входом управления силового контактора б, а выход формирователя сигнала управления 14 с входом блока включения тиристорного исполнительного органа 4.

В качестве блока включения тиристорного исполнительного органа может использоваться серийно выпускаемый промышленностью типа РН-1.

В качестве силового контактора - контактор типа КТ6043 или другого типа, рас5 считанный на коммутацию максимального тока, протекающего через первичную обмотку силового согласующего трансформатора.

МПМ включает в себя (фиг. 2) однокри- стальную микроЭВМ 20 (из серии К1816) и

0 БИС параллельного ввода/вывода 21 (КР580ВВ55).

Формирователь сигнала управления выполнен (фиг. 3)на операционных усилителях и реализует ПИ закон регулирования с параметрами минимизирующими время пе5 реходного процесса и гарантирующими устойчивость системы в целом.

Схема обнаружителя аварий (фиг. 4) состоит из двух параллельно включенных компараторов, реализованных на операционных усилителях с определенной (5-10%) зоной нечувствительности к разности вход0

0

5

ных сигналов.

Измерители ДЗНиТ фиг. 5 могут быть реализованы по схеме, причем первый измеритель 11 должен быть прецизионным и настраивается таким образом, чтобы обеспечить минимальную погрешность измерений, а второй измеритель ДЗНиТ 17 настраивается так, чтобы при погрешности до 10% он обеспечивал минимальное время измерений.

В предлагаемом регуляторе применен АЦП КР 572 ПВ1А и ЦАП К 572 ПА2.

Предлагаемый регулятор мощности может работать: 1) автономно, когда регулирование осуществляется по заданной функциональной зависимости (от времени, величины сопротивления нагрузки и др.), которая хранится в памяти МПМ7 в виде таблицы; 2) под управлением от задатчика.

Регулятор мощности работает следующим образом. В соответствии с программой, заложенной в МПМ7, и режима работы (1 или 2) вначале осуществляется ввод задания. При работе в первом режиме задание уже хранится в виде таблицы в памяти МПМ7. При работе во втором режиме МПМ7 устанавливает на входах управления коммутатора 10 логическую комбинацию сигналов при которой к аналоговому входу АЦП 9 подключается сигнал задатчика 8 и включает сигнал запуска АЦП 9 выходом три. После окончания цикла преобразования АЦП 9 устанавливает на выходе сигнал готовности данных и МПМ7 считывает по информаци- онному входу данные в память.

После окончания ввода задания МПМ7 переходит к подпрограмме регулирования. Эта подпрограмма осуществляет ввод ДЗНиТ с прецизионного измерителя 11 в память МПМ7. расчет управляющего кода и запись его в ЦАП 13. Перед началом регулирования МПМ7 включает контактор 6. Для этого устанавливается логическая единица на информационном входе триггера 18 и записывается в него с приходом синхронизирующего импульса. Триггер 18 включает реле 19, которое подает напряжение к управляющей обмотке силового контактора 6. Напряжение питающей сети 5 подключает- ся к тиристорному исполнительному органу 1 и мощность поступает через трансформатор 2 в нагрузку 3. Мгновенное значение напряжения и тока измеряются датчиком 12 и поступают-соответственно на первый и второй вход прецизионного измерителя ДЗНиТ 11. МПМ7 в соответствии с программой регулирования как и в случае ввода задания (описано выше), управляя коммутатором 10 и АЦП 9 вводит в память циф- ровое значение измеренных ДЗНиТ. После этого МПМ 7 рассчитывает мощность по формуле

Р - ия д.

где Уд - действующее значение напряжения:

1Д - действующее значение тока, и код управления в соответствии с алгоритмом

0

5 0 5

0 5 0 5 0

5

где N - код управления, записываемый в ЦАП 13.

Рассчитанный код управления устанавливается на информационном выходе МПМ 7 и при подаче стробирующих импульсов на входы ЦАП 13 записывается в него. Аналоговый сигнал с выхода ЦАП 13 поступает на первый вход формирователя сигнала управления 14 и первый вход обнаружителя аварий 15. На второй вход формирователя сигнала управления 14 и второй вход обнаружителя аварий 15 подается сигнал обратной связи с выхода сумматора 16. Сигнал обратной связи формируется датчиком 12 и измерителем ДЗНиТ 17. Блок включения ти- ристорного исполнительного органа 4 в зависимости от уровня сигнала на выходе формирователя сигнала управления 14 изменяет угол открывания тиристоров и, следовательно, мощность, выделяемую в нагрузке.

В схеме обнаружения аварий 15 (фиг. 4) осуществляется контроль допустимого рассогласования напряжения задания с ЦАП 13 и сигнала обратной связи с сумматора 16. Уровень этого допустимого рассогласования выбирается, исходя из нормирующих параметров нестабильности питающей сети и, как правило, лежит в диапазоне ± 10 %. В случае превышения допустимого рассогласования (вследствие аварии питающей сети, пробоя тиристоров, короткого замыкания и нагрузке и т.п.) срабатывает один из компараторов обнаружителя аварий 15. происходит сброс триггера 18, включение реле 19, силового контактора 6 и, следовательно, отключение напряжения питающей сети 5 от тиристорного исполнительного органа 1 и нагрузки 3. Одновременно сигнал с обнаружителя аварий 15 подается на вход прерывания МПМ 7, который устанавливает в исходное состояние все элементы схемы.

Высокая статистическая точность предлагаемого регулятора определяется точностью прецизионного измерителя 11 и АЦП 9.

Таким образом, предлагаемый регулятор позволяет увеличить статистическую точность, улучшить динамические характеристики и повысить его надежность.

Предложенное устройство испытано в опытно-промышленных условиях на Донецком химико-металлургическом заводе (акт испытаний прилагается).

Внедрение в производство запланировано там же на 1991 год.

Формула из обр е т е н и я Устройство регулирования электрической мощности переменного тока, содержащее силовую цепь из последовательно соединенных тиристорного исполнительного органа, силового согласующего трансформатора и выводов для подключения нагрузки, блок включения тиристорного исполнительного органа, выходом связанный с его входами управления, а входом - с выходом узла управления, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества регулирования и повышения надежности, введён силовой контактор, включенный между выводами для подключения сети и входами тиристорного исполнительного органа, узел управления содержит микропроцессорный модуль (МПМ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), коммутатор аналоговых сигналов (КАС), датчик мгновенного значения напряжения и мгновенного значения тока, первый и второй измерители действующего значения напряжения и действующего значения тока (ДЗНиТ), цифроаналоговый преобразователь (ЦАЛ). сумматор, формирователь сигнала управления, обнаружитель аварий, триггер и реле, при этом информационный вход МПМ соединен с информационным входом АЦП, а первый вход и третий выход МПМ - с выходом готовности и входом запуска АЦП соответственно, информационный выход МПМ соединен с информационным входом ЦАП, а первый и второй синхронизирующие выходы МПМ - с объединенными входом синхронизации ЦАП и входом синхронизации триггера и с вторым входом синхронизации ЦАП соответственно, выход индикации состояния МПМ подключен к информационному входу триггера, а вход прерывания - к выходу обнаружителя аварий, первый и второй выходы МПМ соединены с входами управления

КАС, выход которого подключен к аналоговому входу АЦП, первый, второй и третий аналоговые входы КАС соединены с выходом задатчика и с первым и вторым выходом. измерителя ДЗНиТ соответственно, входы

первого и второго ДЗНиТ соединены с выходами датчика мгновенного значения напряжения и мгновенного значения тока, выходы второго ДЗНиТ соединены с вторым входом обнаружителя аварий и с вторым

входом формирователя сигнала управления, первый вход которого и первый вход обнаружителя аварий соединены с выходом ЦАП, выход триггера через реле соединен с входом управления силового контактора, а

выход формирователя сигнала управления - с выходом блока включения тиристорного исполнительного органа.

Использование: изобретение относится к регулированию электрических величин. Сущность изобретения; устройство регулирования электрической мощности переменного тока содержит силовую цепь из последовательно соединенных тиристорно- го исполнительного органа, силового согласующего трансформатора и выводов для подключения нагрузки, кроме того, блок включения тиристорного исполнительного органа, выходом связанный с его входами управления, а входом - с выходом узла управления. Устройство также содержит силовой контактор, включенный между выводами для подключения сети и входами тиристорного исполнительного органа, узел управления содержит микропроцессорный модуль (МПМ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), коммутатор аналоговых сигналов (КАС), датчик мгновенного значения напряжения и мгновенного значения тока, первый и второй измерители действующего значения напряжения и действующего значения тока (ДЗНиТ), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). сумматор, формирователь сигнала управления, обнаружитель аварий, триггер и реле, при этом инфор- мационный вход МПМ соединен с информационным выходом АЦП, а первый вход и третий выход МПМ - с выходом готовности и входом запуска АЦП соответственно. Информационный выход МПМ соединен с информационным входом ЦАП. а первый и второй синхронизирующие выходы МПМ-с объединенными входом синхронизации ЦАП и входом синхронизации триггера и с вторым входом синхронизации ЦАП соответственно. Вход индикации состояния МПМ подключен к информационному входу триггера, а вход прерывания - к выходу обнаружителя аварий. Первый и второй выходы МПМ соединены с входами управления КАС, выходы которого подключены к аналоговому входу АЦП, первый, второй и третий аналоговые входы КАС соединены с выходом задатчика и с первым и вторым выходами ДЗНиТ соответственно, входы первого и второго ДЗНиТ соединены с выходами датчика мгновенного значения напряжения и мгновенного значения тока, выходы которого ДЗНиТ соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с вторым входом формирователя сигнала управления, первый вход которого и первый вход обнаружителя аварий соединены с выходом ЦАП, выход триггера через реле соединен с входом управления силового контактора, а выход формирователя сигнала управления соединен с входом блока включения тиристорного исполнительного органа. 5 ил. сл с 00 со о сл hO CJ

g

ш во

Фиг. 1

cr

CM

in о со

со

/Ч

Ю

;

2

-4

ft м

т М UггП-

I V ш.1 ш.аIJL JL ;

Т чя f тягт

iTJr