Регулятор электрической мощности Советский патент 1982 года по МПК G05F1/66 

1

Изобретение относится к автоматическому регулированию электрических величин, в частности мощности, и может быть использовано в качестве высокЪточного исполнительного устройства в прецизионных системах автоматического регулирования, например, температурного режима электротермического оборудования..

Известны регуляторы электрической , мощности в нагрузке, подключенной-к цепи переменного тока, содержащие силовую цепь из последовательно соединенных тйристорных ключей и нагрузки, и цеПь Ьбратной связи, содержащую 5 датчик регулируемой величины,усред-няющий фильтр, компаратор, принцип действия которых основан на усреднении сигналов датчика регулируемой величины с последующим сравнением по-20 лученного сигнала обратной связи с заданным значением и формированием по результатам сравнения сигнала на запуск силовых тиристоров L

Недостатками таких регуляторов являются значительная инерционность, обусловленная наличием усредняюи его фильтра и, как следствие, невысокая статическая и динамическая точность. Кроме того, такие регуляторы требуют синхронизации с напряжением сети и поэтому ненадежно работают при изменении коэффициента нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор электрической мощности, содержащий блок силовых тиристоров, включенный между входным и выходным выводами, блок выключения силовых тиристоров, датчик мгновенной мощно сти нагрузки, выход которого соединен с первым входом компаратора, ко второму входу которого подключен выход задатчика, а выход компаратора соединен со входом блока выключения силовых тиристоров и управляющим входом интегратора. Принцип действия данного регулятора основан на Фазовом управлении тиристоров с включением в начале полупериода и выключением в момент равенства сигнала с выхода интегратора и задатчика. Такой принцип требует синхронизации импульсов управления тиристорами с напряжением сети, для чего в известном используется синхронизирующий трансформатор и формирователь синхроимпульсов. Такая схема надежно работает на чисто акт1(1вную нагрузку или комплексную нагрузку с постоянным коэффициентом нагрузки 0054 fzj.

Однако при изменяющемся коэффициенте нагрузки нарушается синхронизация схемы с током, протекающем в нагрузке. Импульс, формируемый для запуска силового тиристора, поступает не в начале полупериода напряжения на нем, а в любой момент, определяемый сдвигом фазы напряжения и тока нагрузки. Это приводит к резкому сни жению надежности работы регулятора при изменении коэффициента нагрузки, а при значительных изменениях и к на рушению работоспособности в целом.

Целью изобретения является повышение надежности при работе на нагруку с изменяющимся коэффициентом нагрузки.

Поставленная цель достигается тем что в регулятор электрической мощности введены генератор импульсов, две схемы совпадения и триггер, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом каждой из схем совпадения, второй вход каждой из которых подключен к cooтвeтctвyющeмy выходу триггера, выход каждой из схем совпадения соединен с соответствующи -управляющим входом блока силовых тиристоров, а вход триггера подключен к выходу компаратора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема регулятора мощности; на фиг. 2 - схема включения силовых тиристоров;- на фиг. 3 схема выключния силовых тиристоров; на фиг. k временные диаграммы работы устройстСхема (фиг. 1) содержит питающую сеть 1 и подключенную к ней силовую цепь, состоящую из последовательно соединенных блока силовых тиристоров 2 и нагрузки 3, последовательно соединенные датчик мгновенной мощности Ц, токовая измерительная цепь которо го подключена посредством измерительного трансформатора 5 к силовой цепи, а измерительная цепь напряжения подключена параллельно нагрузке, интегратор 6 и компаратор 7, задатчик 8, схему управления силовыми тиристорами 9, содержащую автоколебательный генератор импульсов 10, выход которого подключен к первым входам схем совпадения 11 и 12, вторые входы которых соединены с выходами триггера 13 а выход - с управляющими входами силовых тиристоров, и блок выключения силовых тиристоров 1, вход которого подключен к выходу компаратора. Блоком силовых тиристоров могут быть два встречно-параллельно включенных тиристора (фиг. 2) или любая мостовая схема с тиристорами и диодами в плечах. В качестве датчика мгновенной мощности может быть использован измерительный преобразователь мощности на датчиках Холла, например, измерительный преобразователь мощности типа По24. Интеграто 6 выпoлнёV на основе операционного усилителя, интегрирующая емкость которого может закорачиваться ключем, управляемым триггером. Компаратор 7 выполнен на основе операционного усилителя .

Автоколебательный генератор имт пульсов 10 выполнен на основе блокинггенератора. Блок выключения силовых тиристоров Т может быть выполнен на основе тиристорных ключей и коммутирующих емкостей (фиг. 3} и включен в схеме параллельно нагрузке или параллельно блоку силовых тиристоров (фиг. 1).

Регулятор работает следующим образом.

: При включении схемы в сеть тригге 13 произвольно устанавливается в одно из устойчивых положений, открывая высоким потенциалом одну из схем совпадения 11 или 12. Например, открыта схема совпадения 12, тогда непрерывная последовательность импульсов с выхода генератора 10 (фиг. ) и рпроходит на включение одного из встречно-параллельно включенных тиристоров (фиг. 2), но отпирает его только в момент, когда напряжение на нем становится положительным (т.е в начале полупериода). После отпирания тиристора его же анодным напряжением нагрузка подключается к сети, на ней начинает выделяться мощность. которая измеряется датчиком мгновен ной мощности k и интегрируется интегратором 6. Когда выход интеграто ра Uf, и задатчика Ug сравниваются по величине, на выходе компаратора 7 вырабатывается импульс Uy, от которого срабатывает блок выключения I, запирающий открытый тиристор. Этим же импульсом разряжается емкость интегратора 6 и опрокидывается триггер 13 запирая схему совпадения 12 (тем самым исключая повтор ное включение только что запертого тиристора путем запрета подачи управляющих импульсов на его вход), и отпирая схему совпадения 11 (управ ляющие импульсы подаются на запуск второго силового тиристора). Однако второй тиристор не включится до тех пор, пока его анодное напряжение не станет положительным. Аналогично работа повторяется каждый полупериод. Таким образом, как бы не менялся коэффициент нагрузки и фазовый сдвиг напряжения и тока, момент включения силового тиристора практически совладает с началом полупериода сетевог напряжения, т. е. включение тиристоров самосинхронизируется их же анодным напряжением. В известном устройстве синхронизация выполняется сетевым напряжением, которое, естественно, никак не р агирует на изменение коэффициента на грузки. Синхронизирующие импульсы, которые одновременно служат и для включения тиристоров, появляются либ в момент изменения знака напряжения (для чисто активной нагрузки), либо могут быть искусственно сдвинуты на постоянный угол для комплексной нагрузки с постоянным коэффициентом на грузки . При изменении же коэффициента нагрузки запускающий импульс может появиться в момент, когда на тиристоре отрицательное напряжение, что вообще исключает срабатывание ег в одном полупериоде, либо когда на т ристоре напряжение достигло большой величины и он включается не в начале полупериода, а позже. А это уменьшает максимальную мощность, которая может быть подключена к нагрузке. Таким образом, использование предлагаемого регулятора мощности позволяет получить надежную работу системы регулирования в любых режимах (пуска, статическом, изменение установки) для любого характера нагрузки при изменении коэффициента нагрузки от нуля до единицы. Формула изобретения Регулятор электрической мощности, содержащий блок силовых тиристоров, включенный между входным и выходным выводами, блок включения силовых тиристоров, датчик мгновенной мощности нагрузки, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с первым входом компаратора, к второму входу которого подключен выход задатчика, а выход компаратора соединен с входом блока выключения силовых тиристоров и управляющим входом интегратора, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности при работе на нагрузку с переменным коэффициентом мощности, в него введены генератор импульсов, две схемы совпадения и триггер, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом каждой из схем совпадения второй вход каждой из которых подключен к соответствующему выходу триггера, выход каждой из схем совпадения соединен с соответствующим управляющим входом блока силовых тиристоров, а выход компаратора соединен с входом триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР , кл. G05 F 1/66, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2884702/2 -07, кл. G05 F 1/66, Т980.

Фиг.

и

П

ui. 2

Фиг5

I/C

(/7 %

%