РЕГУЛЯТОРНАПРЯЖЕНИЯ С ВДФРОаШ УПРАШЕНИЕМ Советский патент 1974 года по МПК G05F1/20 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и автома тики и может быть использовано для стабилизащи и регулирования напряжения. В известных регуляторах переменного напряжения с цифровым управлением,содержащих регулирующий орган в виде нескольких групп встречно параллельно - соединенных тиристоров,подключенных к отводам силовиго автотрансформатора генераторы управляющих импульсов для тиристоров,индикатор знака тока и цепь обратной связи,состоящую из измерительного органа,трехпози ционного нуль органа и реверсивного счетчика импульсов,большое число позиций для обеспечения малой погрешности квантования дости гается увеличением длины (значнос ти) число импульсного кода,что ведет к пропорциональному увеличению периода регулируемого напряжения, или усложнением регулирующего органа (большое число од- I новременно переключаемых тиристорных групп,многообмоточный силовой трансформатор,ток нагрузки проходит через несколько последовательно включенных тиристоров), что ведет к увеличению веса,габарита и снижению к.п.д. регулятора. Цель изобретения - уменьшение периода регулирования и обеспечение большого числа позиций регулятора малым числом тиристорных групп. Это достигается введением в предлагаемый регулятор генератора тактовых импульсов, вы ходом подключенным к счетному входу реверсивного счетчика,к шинам сложения и вычитания которого подсоедине1р1 выходы трехпозиционного нуль органа через концевые выключате;ш, циклического счетчика импульсов с периодом цикла,равным периоду регулирования,и блока логики,на BXO-I, ды которого подключены выходы ре- I версиБного и щклическото счетчиков и индикатора знака тока,а выходы соединены с генератором управляющих йшудьсов, На фиг. 1 представлена принципиальная схема регулятора; на фиг. 2 - форма выходного напряжеНИН при различных позициях регулятора. В состав регулятора входязг встречно цараллельние тиристорные группы 1,2,силовой автотрансфор матор 3,ивдикатор знака тока 4, формирователь импульсов боЦикли - ческии счетчик импульсов 6; к вы-ходу рехулирущего органа подкляь чены нагрузочный резистор 7 и цепь обратной связи,в которую пос ледовательно включены: измеритель ный орган 8,трехпозиционный ну-ль : орган 9,концевые выключатели 10 и П,реверсивный счетчик импульсов 12,блок логики 13,блок генераторов зшравллшцих импульсов 14. (Зсобенность предлагаемою регулятора заключается в выходное переменное напряжение имеет специальную цифровую форму, реализущую разрядный число :импудьсный код (РЧ11)„ Принцип построения такого кода следующий. Выбирается основание кода К и число разрядов р| цифры Е каждом разряде могут принимать значения 0,1,2.,..(K-I); все цифры данного разряда в К раз больше той же цифры в соседнем младшем разряде ;цифра разряда вы-рожается числом одинаковых периодов напряжения сети,а каждому разряду соответствует амплитуда напряжения,величина которой ч)бес печивает эквивалентность по напряжению одног-о периода данного разряда К периодам соседнего млад шего разряда. При регулировании среднего значения переменного напряжения амплитуда выходного напряжения, соответствующая периоду первого разряда Vzia. , равна К U2oa где амплитуда нулевого разряда. Для,.второго разряда :г2а и т.д. При заданной кратности изменения входного напряжения погрешность квантования тем меньше,чем больше число позиций Л/ регулятора Период ре1: Ш1рования где (- длина РЧИ кода; plK-I TI - период напряжения сети. Число тиристорных встречно параллельных групп равно числу разрядов р. ( Если не требуется регулировна выходного напряжения до нуля, например при работе регулятора в режиме стаВилизации выходного напряжения, то для уменьшения погрешности квантования (при том же числе позиций регулятора и той же длине кода) целесообразно работать е. начальным зФовнем. Для работы с начальным уровнем добавляется еще одна тиристорная группа 15 (см. фиг. I),управление которой осуществляется от того же блока логики 13. При работе с начальным уровнем в нулевой позиции регулятора номинальное значение выходного напряжения обеспечивается начальным уровнем,в промежуточных позициях регулятора свободные от разХШдов периоды выходного напряжения заполняются периодами начального уровня. Амплитуды в разрядах выбираются так,чтобы обеспечить эквивалентность приращения в одном периоде данного разряда приращениям напряжения в К периодах соседнего младшего разряда,причем приращения берутся по отношению к начальному уровню. На фиг. 2 показана форма выходного напряжения при различных позициях РЧИ регулятора,работающего в двухразрвдном () четверичном ) коде с начальным уровнем. Слева по вертикали указаны порядковые номера поз1щий регулятора от О до 15,справа - те же , номера приведены в четверичном коде от 00 до 33 (. Сверху по горизонтали даны номера периодов напряжения сети от О до 5. При максимальном напряжении сети Ui макс регулятор находится в нулевой позиции 00 и выходное напряжение создается начальным уровнем работает только тиристорная группа 15. При минимальном входном напряжении UIMVLE регулятор переходит в конечную позицию 33 (),порядковый номер 15,при этом периоды 0,1 и 2 сети заполняются нулевым разрядом,работает группа I (см, фиг. 1),а периоды 3,4 и 5 заполняются первым разрядом,работает группа 2. На фиг. I приведена схема РЧИ регулятора,работающего в двухразрядном четверичном коде с начальным зфовнем. Регулирующий орган состоит из автотрансформатора

3 и трех встречно параллельных тич ристорных групп,обеспечивашщх соответственно начальный уровень группа 15,нулевой разряд - группа

1л первый разряд - группа 2, Вы ходное напряжение поступает в нагрузочный резистор 7 и на вход цепи обратной связи регулятора. В цепи обратной связи измерительный орган 8 преобразует переменное напряжение в постоянное,пропорционально 9 среднему значению переменного Это напряжение сравшизается с задакщим (опорным) напряжением i/j ,и сигнал рассогласования поступает на вход 16 трехпозиционного 9, Если сигнал рассогласования меньше порога срабатывания нуль органа,то на выходах

17 и 18 сигаал отсутствует,система находится в равновесии. При этом реверсивный счетчик 12 заперт, и число на его выходе не изменяется. При уменьшении выходного напряжения от установленного значения с выхода 17 нуль органа 9 подается открыващий сигнал на шину сложения 19 реверсивного счетчика 12,который начинает складывать тактовые импульсы,непрерывно поступающие на его вход 20 с одного из выходов циклического счетчика 6. Записанное в параллельном двоичном коде число импульсов с выхода реверсивного счетчика 12 поступает на вход 21 блока логики 13. На вход 22 блока логики поступают импульсы с циклического счетчика импульсов 6, который работает с периодом равным периоду регулирования Т2,т.е,

2данном случае Т2 6Т1,и осуществляет нумерацию периодов напряжения сети. Кроме того,на вход 23 блока логики 13 поступает сигнал с выхода индикатора знака тока 4. В блок: 13 зависимости от позиции регулятора (номер позиции определяется числом,записанным на входе 21 блока логики),номера периода сети и знака тока создаются сигналы , обеспечиващие формирование регулятором выходного напряжения согласно фнг. 2. Если сигнал рассогласования будет иметь знак,соответствуюодай увеличению стабилизированного напряжения,то с выхода 18 нуль орг8на 9 на шину вычитания 24 реверсивного счетчика 12 поступает команда на вычитание импульсов. Сигналы на управляющие шины счетчика 12 поступают с нуль органа 9 через концевые выключатеЛИ 10 Д1. Если реверсивный счет:4ик полностью заполнен (максималь;ный номер,позиции),то концевой выключатель 10 запирает зТ1раьляющий сигнал на сложение,счетчик при этом может работать только в обратном направлении (на вычитание). Если на реверсивном счетчике 12 нуль (минимальный номер позиции) , то управлящий сигнал на вычитание запирается концевым выключателем II, счетчик при этом может работать только в прямом направлении (на сложение). Введение; концевых выключателей исключает возможность скачкообразного перехода счетчика 12 из максимальной позиции в нулевуюТ при добавлении еще одного импульса) или наоборот,из нулевой позиции в максимальную (при вычитании еще одного импульса).

Для защиты от сбоев при переходных процессах,когда нз обоих управляющих выходах нуль органа 9 могут появиться сигналы введен дополнительный выход 25,выдаш;ий сигнал,запира1аций при этом оба концевых выключателя.

Блок логики 13 выполнен на микросхемах ИДИ - НЕ 26,27 и НЕ 28,функциональная схема блока логики 13, приведенная на фиг. I,реализует состояния регулятора согласно фиг. 2.

На выходах логической схемы формируются команды на включение соответствующих тиристорных групп на выходе 29 - сигнал на формирование нулевого разряда; на выходе

30- первого разряда и на выходе

31- начального уровня. Для обеспечения включения тиристоров в группах в соответствии со знаком тока сигналы с указанных выходов логической схемы и сигналы с вы,хода индикатора знака тока 4 поступают на шесть схем И - НЕ 32. При совпадении сигналов на выходе, одной из схем 32 появляется сигнал,открывающий соответствующий блокинг генератор блока генераторов управляювдх импульсов 14, в результате чего на управляющий электрод соответствующего тирис-тора подается пачка коротких импульсов, открывающих тиристор.

Дяя обеспечения работы с начальным уровнем в регулятор по схеме,изображенной на фиг. I,добавлены: в блок логмки - схема 33 и пара схем 34,в блок генераторов управдяющих импульсов - пара блокинр генера торов 35 и в регулирующий орган - тиристорная группа Возможны оледущие варианты выполнения регулятора: тиристорнае щуппы могут быть включены со вторичной стороны автотрансформатора,вместо встречно параллельной грушш могуж быть применены группы из двух тиристоров включенных встречно и шунтированных обратныM3I неуправляемыми диодами,или симметричные тиристоры, Стабилизацией и регулированием переменного напрякения не ограничивается область применения РЧИ регулятора. Такой регулятор может быть применен для стабилиза ции или управления дрзггими технологическими параметрами,если регулирующий орган включен в цепь переменного напряжения. ПРЕЩЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ I, Регулятор переменного напряжения с цифровым управлением, содержащий регулирущии орган в виде нескольких групп встречно параллельно соединенных тиристоров j подключенных к отводам силового ав тотрансформатрра,генерато ры управляющих импульсов для тиристоровуиндикатор знакатока м цепь обратной связи,состоящую ив измерительного органа трехпозщиоыного нуль органа и реверсивного .счетчика импульсов,отла гчамцийся тем,что,с целью уменьшения периода регулирования и обеспечения большего числа позиций регулятора малым числом тщшсторных групп, регулятор снабжен генератором тактовых импульсов,выходом подключенным к счетному входу реверсивного счетчика,к шинам вычитания и сложения которого подсоединены выходы трехпозиционного нуль органа через концевые выключатели, циклическим счетчиком импульсов с периодом цикла,равным периоду регулирования,и блоком ло1жки,на входы которого подключены выходы реверсивного и циклического счетчиков и индикатора знака тока,а выходы соединены с генератором управляющих импульсов,причем отношение коэффициентов трансформации автотрансформатора у отводов,к которым подключены тиристорные группы соседних старшего и младшего разрядов,равно основанию кода регулятора, а число тиристорных груп групп равно числу разрядов регулятора. 2, Регулятор по п, 1,отличащийся тем,что,с целью уменьшения погрешности квантования при том же числе позиций регулятора ш ; длине периода регулирования,он , снабжен дополнительной группой встречно параллельно соединенных тиристоров,подключенной к отводу силового автотрансформатора,соответствующего минимальному ко.эффициенту трансформации,а управляющие электроды тиристоров этой группы соединены с выходами генераторов импульсов,цепи запуска ко торых подключены к выходам блока логики.

Сет U

5 I

3

7 О О О О О

Фиг. / О