Регулятор частоты Советский патент 1982 года по МПК H02P9/04 H02P5/00 

(54) PEryjmTOP ЧАСТОТЫ

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах, управления регулированием частоты передвижных электроагрегатов.

Известен регулятор частоты, осуществлякхций ее стабилизацию посредством регулирования подачи топлива в двигатель в соответствии с отклонением частоты от заданной 11.

Однако этот регулятор имеет недостаточные чувствительность-, и быстродействие за счет использования аналоговых принципов измерения отклонения частоты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулятор частоты, содержащий входной формирователь прямоугольных импульсов, генератор эталонной частоты, вентиль, подключенный одним входом к выходу формирователя прямоугольных импульсов, а другим - к выходу генератора эталонной частоты

и счетному входу счетчика прямого счета, и выходную схему совпадения, входы которой соединены с разрядными инверсными выходами счетчика прямого счета.

Недостатками этого регулятора частоты являются невысокие точность и быстродействие. Это объясняется тем, что в зоне регулирования частоты скважность импульсов отклонеtoния частоты от заданной, поступающих со схем совпадения на аналоговый преобразователь, очень велика. При этом, аналоговый преобразователь не может обеспечить преобразова15ние отклонения частоты в пропорциональное напряжение с высокими точностью, стабильностью и быстродействием .

Цель изобретения - повыщение намических показателей регулятора частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор частоты введены одновибратор, вход которого соединен с выходом формирователя пря моугольных импульсов, счетчик обратного счета, подключенный счетным входом к выходу вентиля, параллельный синхронный регистр, информационные входы которого соединены с разрядными выходами счетчика обратного счета, а вход синхронизации со входом начальной установки счетчика обратного счета и выходом одновибратора, и блок управления коэффициентом пересчета счетчика прямого счета, входы которого соединены с разрядньп-м инверсными выходами параллельного синхронного регистра и прямыми выходами счетчика прямого счета, а выход - к входу установки нуля счетчика прямого счета.

На фиг. 1 приведена структурная схема регулятора частоты; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Регулятор частоты содержит входной формирователь 1 (фиг. i) прямоугольных импульсов, преобразовывающий синусоидальное входное напряжение и , генерируемое объектом упpaвлe шя , в прямоугольные импульсы, генератор 2 импульсов эталонной частоты, вентиль 3, счетчик обратного счета со Ьчетным входом -Т и входом начальной установки НУ, одновибратор Ь, счетчик 6 прямого счета со счетным входом +Т и входом нулевой установки R, параллельный синхронный регистр 7 с информационными входами ,...,Д, подключенными к Q.-Qtj выходам счетчика 4 и синхровходу С, управляющему записью информации с информационных входов в регистр 7, схему 8 совпадения, включенную на инверсные выходы (1,-Qf счетчика 6 и блок 9 управления коэффициентом пересчета счетчика 6, который, например, содержит вентили 10-12, управляющие входы которых подключены соответственно к инверсным выходам Ц. т регистра 7, вторые входы - к прямым выходам счетчика 6, а выходы - через схему 13 совпадения на R вход счетчика б.

Выход схемы 8 совпадения через ключевой усилитель подается на исполнительное устройство (электромап

нит), регулирующее подачу топлива в двигатель (не показано).

Регулятор частоты работает ела- ующим образом.

Электроагрегат вырабатьгоает напряжение и , которое преобразовывается формирователем I в прямоугольные импульсы, управляющие вентилем 5 3. В результате в течение одной полуволны на вход -Т счетчика 4 поступают импульсы с генератора 2,

Каждый импульс уменьшает состояние счетчика 4 на единицу, начиная 0 от исходного состояния, устанавливаемого импульсом с одновибратора 5 по входу НУ, в момент начала каждого периода напряжения (фиг, 2).

Емкость счетчика 4, его исходное 5 состояние и частота генератора 2 выбираются так, что при частоте генерируемого напряжения, равной заданной (ом началу каждого периода отсчета отклонения частоты от данной в счетчике.4 оставалось число NHO,H. Тогда зону пропорционального регулирования частоты, которая лежит в диапазоне от О до 2 N. определяет емкость регистра 7, в который с $ одновибратора 5 перезаписьшается импульсом в каждый период величина N, указывающая отклонение действительной частоты f от нижней границы пропорционального регулирования 0 частоты, соответствующей , а так,же от NHOM- Текущий код величины N, хранящийся в регистре 7, управляет вентилями 10-12 схемы 9, задавая счетчику 6 коэффициент пересчета, , соответствующий величине N. Вентили 10-12, на выходе которых в закрытом состоянии единичный уровень, осуществляют выборку разрядов, т.е. коэффициента пересчета счетчика 6. Q При одновременном появлении единичных уровней на выходах вентилей 10-12, которые анализируются схемой 13 совпадения, счетчик 6 сбрасывается в нулевое состояние. Схема 8 совпадения вьщает сигнал лишь при одном состоянии рчетчика 6 (нулевом) , так как через это состояние счетчик 6 проходит при любом коэффициенте пересчета.

Очевидно, что при подключении на управляющие входы вентилей 10-12 прямых либо инверсных выходов регистра 7, коэффициент пересчета счетчика 6 либо прямо пропорционалеи коду в регистре 7, либо обратио пропорционален .

При подключении инверсных выходов регистра 7, как показано на фиг. I, для случая (, т.е. при 5 зоне пропорционального регулирования, равной 16 импульсам генератора 2, необходимо применение четырехразрядного регистра 7 и четырехразрядного счетчика 6. При этом воз можны 16 градаций скважности импуль сов, управляющих исполнительным элементом, причем исполнительный элемент рассчитывают так, что при средней скважности он находится в положении поддержания частоты, близ кой к заданной. При значительном отклонении частоты в меньшую сторону (фиг. З), когда f fmj, М- -Мцоу1И . О, на выходе устройства нулевой уровень (связи не изображены) и исполнитель ный элемент осуществляет максимальное воздействие с целью увеличения частоты (сердечник электромагнита полностью выдвинут пружиной, подача топлива максимальная). При граничной частоте f, когда , в регистре 7 нуль, вентили 10-12 открыты, коэффициент пересчета счетчика 6 и скважность импульсов максимальные. При небольших отклонениях f от |ю„. когда f, , скважность изменяется от максимальной величишя до номинальной, равной 1Цуцл исполнительный элемент увеличивает подачу топлива, частота повышается. При , N NHQVI скважность импульсов такова, что исполщ1тельный элемент поддеряа1вает обороты двигат ля соответственно величине киц. При повьш1ении частоты генерируемого напряжения (f %)м, ) скважност выходных импульсов уменьшается, исполнительный элемент у1 |еньшает пода чу топлива, частота уменьшается на верхней границе зоны при ,4 так же,, как и при N 2N(,( (связи не изо ражены), т.е. )M, в регистр 7 записывается число 2 Мцоц, все ванти ли 10-12 закрыты и на их выходах ед ничные уровни, на выходе схемы 13 единичный уровень, счетчик 6. находится в нулевом состоянии, и на г выходе схе4ы 8 совпадения единичный уровень, исполнительный элемент осу ществляет максимальное воздействие с целью уменьшения частоты (сердечник электромагнита полностью втянут подача топлива минимальная). V Таким образом, регулятор формиру ет импульсы высокой частоты следования, скважность которых соответствует отклонению частоты генерируё 46 мого напряжения от заданной. При этом диапазон и дискретность изменения скважности определяются лишь частотой генератора 2 и емкостью счетчика 6, Для регулирования этого диапазона может быть использован отдельный генератор с регулируемой частотой импульсов. Использование для управления исполнительным устройством формируемых регулятором импульсов высокой частоты следования со скважностью, соответствукхцей отклонению частоты генерируемого напряжения от заданной, позволяет исключить влияние сухого трения, повысить точность и быстродействие регулятора частоты, что значительно повышает качество электрической энергии, вырабатываемой электроагрегатами. Формула изобретения Регулятор частоты, содержащий вход ной формирователь прямоугольных импульсов, генератор эталонной частоты, вентиль, подключенный одним входом к выходу формирователя прямоугольных импульсов, а другим - к выходу генератора эталонной частоты и счетному входу счетчика прямого счета, и выход иую схему совпадения, входы которой соединены с разряднЕлми инверсными выходами счетчика прямого счета, отличающийся тен, что, с целью улучшения динамических показателей регулятора, в него введены одновибратор, вход которого соеднней с выходом формирователя прямоугольных импульсов, счетчик обратного счета, подключенньк) счетным входом к выходу вентиля, параллельный синхронный регистр, информационные входы которого соединены с разрядньвш выходами счетчика обратного счета, а вход синхронизации .- со входом начальной установки счетчика обратного счета и.выходом одновибратора, и блок управления коэф вщиентон пересчета счетчика прямого счета, входы которого соединешл с разрядными инверсными выхода параллельного синхронного регистра и прямь ми выходами счетчика прямого счета, а выход - к входу установки нуля счетчика прямого счета. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 79041848 I. Авторское свидетельство СССР 2. Авторское свидетельство СССР т --- V Л Ч 525218, кл. Н 02 Р 9/04, 1976. Р 562050, кл. Н 02 Р 9/04, 1977.

Фи.г