СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСПЬШ РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1974 года по МПК G05F3/00 H02M5/22 

Способ управления широтно-импульсным регулятором переменного напряжения относится к области электротехники, а именно к области автоматического регулирования устройствами при номощи электрических импульсов, и может быть использован для регулирования напряжения, нанример, малоинерционных нагревательных установок.

Известен способ управления широтно-импульсным регулятором перемеппого напряжения с интервалами включенного и выключенного состояния нагрузки, кратными целому числу периодов напряжения сети с переменным периодом импульсного регулирования.

Однако при осуществлении такого способа козникает противоречие между качеством регулирования выходного напряжения, характеризуемым величиной колебаний регулируемой величины нагрузки, и дискретностью регулировочной характеристики регулятора, т. е. скачкообразным изменением среднего (эффективного) напряжения за период повторяемости при плавпом изменении задающего воздействия регулятора.

Цель изобретения-повышение качества регулирования выходного напряжения и уменьшение дискретности регулировочной характеристики регулятора.

Это достигается тем, что на интервале импульсного регулирования нагрузку подключают к сети несколько раз, а период повторяемости напряжения на нагрузке для заданной скважности регулирования устанавливают равным произведению периода питающего напряжения сети на зиаменатель дроби, которая выражает с допустимой точностью заданную скважность напрял ения на нагрузке.

На фиг. 1 изображена схема широтно-импульсного регулятора для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие предлагаемый способ управления широтно-импульсным peгyлятopo ; и

его работу при скважности регулирования .

Схема управления, реализующая предлагаемый способ, состоит (см. фиг. 1) из прямого частотно-импульсного преобразователя 1 постоянного напряжения в частоту следования импульсов, подключенного к его выходу элемента памяти 2, генератора импульсов 3, синхронизированных с сетью, элемента совпадения 4, подключенного к выходам элемента

памяти 2 и генератора импульсов 3, выполняющего одновременно функцию сброса памяти элемента 2 и функцию формирования управляющих импульсов для тиристорного ключа переменного тока. При интервалах включенного и выключенного состояний нагрузки.

3

кратных целому числу периодов напряжения сети, тиристорный ключ может быть выполнен Б виде встречно включенных тиристоров 5, 6 с кольцевой схемой управления тиристором 6 с помощью насыщающегося трансформатора тока 7.

Преобразователь 1 (ем. фиг. 1) выполнен в виде релаксационного генератора на динисторе 8 с последовательно включенным трансформатором 9, которые зашунтированы конденсатором 10 и подключены к управляемому генератору тока на транзисторе 11. Между базой и эмиттером транзистора 11 включена цепочка из диода 12 и вторичной обмотки трансформатора 9, прерывающая ток генератора тока. Третья обмотка трансформатора 9 подключена ко входу транзистора 13 элемента памяти. В цепи эмиттера транзистора 13 включен конденсатор 14, параллельно цепи подключен через первичную обмотку выходного трансформатора 15 транзистор 16. На его переход база -эмиттер подключена через диод 17 вторичная обмотка пик-трансформатора 18, питающегося от сети (на фиг. 2 а показано напряжение сети) через линейный дроссель 19. Вторичная обмотка выходного трансформатора 15 подключена ко входу тиристора 5,

При цодаче на вход преобразователя 1 постоянного задающего напряжения на его выходе появляются импульсы (см. фиг. 2 б), частота которых может плавно изменяться этим напряжением. При поступлении импульса с преобразователя 1 на элемент памяти 2 на выходе последнего появляется сигнал (см. фиг. 2 в), который поступает на один из входов элемента совпадений 4 и сохраняется до момента срабатывания этого элемента. Импульсы генератора 3, поступающие на другой вход элемента совпадений 4, синхронизированы, например, с моментами перехода через нуль напряжения сети и непрерывно следуют (см. фиг. 2 г) через интервалы времени Тиып, совпадающие по времени со временем минимально возможной посылки энергии нагрузке (импульсом), т. е. с периодом или полупериодом напряжения сети. При наличии сигналов на обоих входах элемент совпадений срабатывает, при этом на его выходе появляется импульс (см. фиг. 2д) и одновременно происходит сброс элемента памяти (см. фиг.2в). Выходной импульс элемента совпадений непосредственно или через промежуточный формирователь включает тиристорный ключ, который пропускает один импульс напряжения (тока) нагрузки (см. фиг. 2е). Таким образом, схема (см. фиг. 1) обеспечивает пропуск одного ближайшего по времени импульса напряжения нагрузки (см. фиг. 2е) на каждый импульс (см. фиг. 26) прямого частотноимпульсного преобразователя 1 постоянного напряжения в частоту (см. фиг. 1). На фиг. 2 ж показаны колебания регулируемой величины нагрузки.

4

При предлагаемом способе управления импульсы напряжения нагрузки получаются возможно более равномерно распределенными в течение периода повторяемости напряжения на нагрузке 7п, что значительно снижает величину колебаний регулируемой величины, например температуры, а сам период повторяемости изменяется при изменении глубины регулирования. Глубина импульсного регулирования характеризуется скважностью Y

(1)

1 - о.

7-пя

ип целые числа.

(2)

1 п я/ имп в -- импЗдесь в - время включенного состояния нагрузки за период Гд. Поскольку скважность регулирования выражается дробью в виде отношения целых чисел (1), то уменьщение дискретности регулировочной характеристики достигается изменением и периода повторяе1мости, т. е. числа п, и времени включенного состояния за этот период, т. е. числа т так, чтобы обеспечить требуемую точность приближения дробью (1) заданной скважности регулирования узад. При достаточно точном приближении зад за Гп промежуточные значения скважности YJ за конечные промежутки времени Ti/LTn менее точно приближают узаяПри предлагаемом способе любое из этих приближений получается предельно возможным. Так любому значению узад, которое может быть выражено как рациональным, так и

иррациональным числом, соответствует ряд так называемых подходящих дробей, являющихся последовательными наилучщими приближениями величины узад дробями с возрастающими значениями знаменателей. Так для

7 4/9

. - А . . - 2 4. .

11 - 2 s

Из диаграмм (см. фиг. 2) видно, что за время, равное произведению времени импульса на знаменатель соответствующей дроби (3) Гг 2, 7, 9 Гнмп, скважность регулирования пробегает ряд дробей (3) предельно возможного приближения к зад за соответствующие промежутки времени. Получаемый период повторяемости Гп также получается оптимальным.

При предлагаемом способе регулирования потребление энергии нагрузки получается предельно равномерным для щиротно-импульсного регулирования переменного напряжения, соответственно качество регулирования напряжения нагрузки получается предельно высоким. При широтно-импульсном регулировании с полупериодными импульсами величина колебаний регулируемой величины получается меньще, чем при регулировании с

периодными импульсами.

Предмет изобретения I. Способ управления пн.ропю-импульсным регулятором переменного напряжения е интервалами включенного н выключенного состояния нагрузки, кратными целому числу периодов напряжения сети с переменным периодом импульсного регулирования, отличающийся тем, что, с целью повыиюния качества регулирования выходного напряжения, на интервале импульсного регулирования нагрузку подключают к сети несколько раз.

2. Способ по п. 1, о т л п ч а ю щ ий с я тем. что. с 1ил|;,10 y ieirыlIeiПiя дпскретностп регу,лпро150Ч Ш 1 характерпстпкп рогуля roi)a, период повторяемости напряжения на нагрузке для заданной скважности устанавливают равным произведению периода питающего напр.чжепия сети па знаменатель дроби, которая выражает с допустимой точностью заданную скважность напряжения на нагрузке.

Прьоритет по п. 2 исчислять с 04.12.69

-Е

15