Устройство для регулирования действующего значения тока Советский патент 1980 года по МПК G05F1/44 G01R19/02 

(54) yCTPOfcTBO, ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ТОКА

I

Изобретение относится к области управления тепловыми режимами электро термических установок и может быть использовано, в частности, для управления нагревом кремниевых стержней-оснований в установках водородного восстановления хлорсиланов.

Известно устройство для регулирования действующего значения тока, содержащее соединенные последовательно дат-. чик мгновенного значения сигнала, Bfeiпрямитель, квадратор, фильтр к блок извлечения квадратного корня 1 1Недостатком такого устройства является .сложность схемы, включающей квадратор для быстроизмеггяющейся в иш РОКОМ диапазоне величины и блок извлечения квадратного корня.

Известно также устройство для регулирования действующего значения тока, содержащее соединенные последовательно датчик мгновенного значения тока, выпрямитель, датчга среднего значения тока, выход которого соединен с первым

входом сумматора, подключенного к первому входу блока формирования закона регулирования, второй вход которого подключен к задатчику, а выход к блоку управления тиристорак и .

Недостатком известного устройства является малая точность (не лучше 2% при диапазоне изменения измеряемых величин около 5) и сложная схема реализации, включающая блок у 1кожения

to и нелинейный преобразователь.

С целью повышения точности регулирования устройство снабжено по крайней мере однш делителем напряжения, вы15полненным в виде последовательно сое. дикенныхрезистора и управляемого шпочевого элемента, причем вывод резистора подключен к выходу датчика среднехх значения тока, выход ключево20го элемента подключен ко второму входу сумматора, а управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом выпрямителя.

На фиг. I показана структурная схема устройства; на фиг. 2, 3 - варианты реализации.

Устройство содержит (см. фиг. l) датчик мгновенного значения тока I, соединенный последовательно с BbrnpHMHTe- лем 2 и даНиком среднего значения тока 3, ВЫХОД последнего связан с делителем напряжекга 4, состоящим из последовательно соединенных резистора и ключевого элемента, и сумматором 5, к которому подсоединен также выход (с ключевого элемента), делителя напри.жения 4, при этом управляемый вход ключевого элемента соединен с выходом вьшрямителя 2, выходы сумматоры 5 и задагчика б подсоединены к блоку формирования закона регулирования 7, ко торый последовательно соединен с блоком .управления тристоров 8t блоком тиристоров 9 и нагревательными элементами 1О. Устройство работает следукшим обра- зом (см. фиг. t и фиг. 2).

Мгновенное значение сигнала формируегх;я датчиком I, в который входят токовый (ТТ) и- разделительный (ТР) трансформаторы. Затем сигнал вьтрямляется с помошью выпрямителя 2 с помощью R.C -элементов датчика 3 образуется сигнал, пропорциональный среднему .значению гока в силовой цепи. Этот сигнал поступает на делители напряжения 4 (один или несколько) и параллельно на сумматор 5 со сглаживанием. Делитель напряжения 4 состоит из резистора 11 и ключевого элемента 12.

Ключевой элемент делителя напряжения 4 переключается синхронно с переключениями тиристоров в силовой цепи. Очевидно, что сглаженное значение напряжения ,и/( на кшочевом элементе (выходе де;штеля напряжения 4) при подаче на вход делителя напряжение 4 (на резистор) напряжения U ni пропорционального среднему значению тока в силовой цепи, равно

ч.

,где - угол задержки.

Напряжениеи на выходе второго делителя напряжения 4, соединенного после. довательно с первым, равно

if срД

()

И Т.Д.

Напряжения ,U Ui и т.д. поступают на сумматор 5, собранный на усилителе постоянного тока (УПТ) с

параллельной обратной связью. Его выходное напряжение V j равно

,

где j 1 kx. весовые коэффициенты, определяемые соотноше1шями сопротивления в прямой и обратной цепи. Если i..( icki, .. представляют собой коэффициенты разложения в ряд Тейлора коэффициента формы К{С) ) по степеням ( .-jy , ) го напряже i

ние и.

У пропорционально действующему

значению тока в силовой цепи. При этом точность тем выше, чем большее число членов ряда суммируется или чем большее число делителей напряжения 4 введено в схему измерения.

Ключевой элемент, как уже было отмечено, может бЬтть выполнен на различного рода мало инерционных электромеханических реле, транзисторах, оптронах и т.д. В конкретном случае (на макете) он

был выполнен на транзисторах.

После сравнения с заданием, получаемым от задатчика 6, рассогласование поступает на блок формирования закона регулирования 7, представляющий собой

0 усилитель постоянного тока (УПТ), охваченный RC -связью, блок управления тиристорами (БУТ) 8, блок тиристоров 9 и на нагревательные элементы 10.

Одна из возможных реализаций общей структурной схемы устройства показана на фиг. 3. При такой реализации используется только один делитель напряжения 4, а суммирование и сглаживание осуществляются на пассивных R.C -элементах.

Предлб1гаемое устройство в течение длительного времени испытывалось в производственных усяовяих для регулирования действуюшйо. значения тока в кремниевых ст жнях-основаниях в процессе осаждения особо чистого кремния из газовой фазы.

В опытах сила тока с ростом диаметра стержней увеличивалась от 40 до 8ОО А, угол задержки на различных

ступенях питающего напряжения изменялся от 45 до 135°. Изменения осуществлялись с помощью проверочного трансформатора тока типа УТТ-6 с переключениями и электромагнитного амперметра типа ACT класса 0,5, прошедшего допопнятельную проверку на синусоидальном токе с помсяцью прибора класса 0,2.

Погрешность регулирования и измерения действующего значения тока в опытех не превосходила для первой сх®чы (по фиг.2) i 0,5%, а для второй (по фиг. 3). i 1%. Использование предлагаемого устрой ства для регулирования действующего значения тока обеспечивает по сравн&юпр с существующими следующие преимущества:а)более высокую точность (класс точности в 2-4 раза лучше, чем у известных устройств); б)широкий диапазон измеряемых величин тока (отношение максимальной измеряемой величины и .мишвиальной не менее 2О по сравнению .с 5 в извест ных устройствах. Формула изобре тения Устройство для регулнроваьшя действующего значения тока, содержащее сое диненные последовательно датчик мгновенного значения тока, вьтрямитель, д чик среднего значения тока, выход которого соединён с первым входом суммато ра, подключенного выходом к первому входу блока формирования закона регулирования, второй вход которого подключен к задагчику, а выход - к блоку управления тиристорами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, оно снабжено по крайней мере одним делителем напряжения, выполненным в виде последовательно .соединенных резистора и управляемого ключевого элемента, причем вывод резистора подключен к выходу датчика среднего : значения тока, выход ключевого элемента подключен ко второму входу сумматора, а управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом выпрямителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Отчет Гиредмета, гос. регистр. fc 71035235. N инв. Авт. 98, N9 6t78767, 1972. 2.Технический проект Система автоматизирования прюобразовательная тирксторная для питания установок водородного восстановления кремния Поликристалл 18-О1, (САПТ). 79060.ОО.ОО, Уралэнергоцветмет, 1977.

ff V s6 it «/