Устройство импульсного регулирования мощности переменного тока

Устройство импульсного регулирования мощности переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее синхронизатор, своими входами связанный с питающей сетью, выходом - с первым вхо-. дом схемы совпадения, выход которой через ключ связан с управляющим электродом вентиля, последовательно с нагрузкой соединенного с сетью, многоразрядный двухвходовой компарйтор , выход которого Соединен с вторым входом совпадения, первый регистр, информационные входы которого соединены с шинами установки сигнала управления, два накапливающих сумматора, первый из которых своими информационными входами поразрядно соединен с выходами первого регистра, тактовым входом - с вькодом синхронизатора, а второй накапливающий сумматор своими информационными входами поразрядно соединен с щинами установки интервала регулирования,тактовым входом - с выходом схемы совпадения , причем входы предварительной установки сумматоров и управляю1ций вход первого регистра соединены с выходом синхронизатора через i счетчик, отличающееся тем, что, с целью повьщ1ения качества (Л регулирования мощности, в устройство введено двухвходовое многоразрядяое вычитакяцее устройство, входы которого поразрядно соединены с соответствующими выходами двух накапливающих сумматоров, выходы - с информационными входами второго регистра, у которого управляющий вход соединен с выходом счетчика, причем входы кома паратора поразрядно соединены с выхосо дами второго регистра и шинами устасо новки интервала регулирования.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОО

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3555145/24-07

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (22) 22.02.83 (46) 30.06.84. Бюл. У 24 (72) Н.А. Оболенцев, А.Б. Иаксимович и В.А. Скаржепа (71) Киевский. ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистичес- кой революции (53) 621.316.728 (088.8} (56) 1. Зпзйгатепйз and ControI

Systems. 1969, У 12, с. 71-72.

2. Авторское свидетельство СССР

В 873353, кл. Н 02 М 5/22, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА, содержащее синхронизатор, своими входами связанный с питающей сетью, выходом - с первым sxo-. дом схемы совпадения, выход которой через ключ связан с управляющим электродом вентиля, последовательно с нагрузкой соединенного с сетью, многоразрядный двухвходовой компара-. тор, вьиод которого соединен с вторым входом схемы совпадения, первый регистр, информационные входы

„SU„„1100693. фр Н 02 И 5/22 G 05 F 1/66

\ которого соединены с шинами установки сигнала управления, два накапливающих сумматора, первый из которых своими информационными входами по-. разрядно соединен с выходами первого регистра, тактовым входом — с вьиодом синхронизатора, а второй накапливающий сумматор своими информационными входами поразрядно соединен с шинами . установки интервала регулирования,тактовым входом вЂ,с выходом схемы совпадения, причем входы предварительной установки сумматоров и управляющий вход первого регистра соедине. ны с выходом синхронизатора через счетчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества регулирования мощности, в устройство введено двухвходовое многоразрядное вычитающее устройство, входы которого поразрядно соединены с соответствующими выходами двух накапливающих сумматоров, выходы — с информационными входами второго регистра, у которого управляющий вход соединен с выходом счетчика, причем входы компаратора поразрядно соединены с выходами второго регистра и шинами установки интервала регулирования.

Изобретение относится к устройствам импульсного регулирования мощности переменного тока и предназначено для использования в качестве импульсного регулятора электрической мощности в электрических уста5 новках, подключенных к сети переменного тока, в том числе для использования в качестве импульсного регулятора электрической мощности в элек-1О тротермических установках, подключен. ных к сети переменного тока.

Известны устройства импульсного регулирования мощности в цепях переменного тока, регулирующие мощность изменением числа подключений нагрузки к сети со временем каждого подключения, равным целому числу периодов питающего напряжения в течение постоянного интервала времени, называемого интервалом импульсного регулирования.

Известно устройство для цифрового регулирования мощности, содержащее, синхронизатор, своим входом связанный с питающей сетью, а выходом — с входом кодового распределителя, схемы И и схему ИЛИ, выход которой через ключ соединен с управляющим электродом управляемого вентиля, причем

30 входы схемы ИЛИ соединены с выходами всех схем И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами кодового распределителя, а вторые входы — с соответствующими выходами регистра, на выходы которого подается дискретный сигнал управлениями!, Однако функциональные возможности этого устройства невелики в связи с тем, что использование двоичных распределителя и регистра в сочетании со схемами И приводит к ограничению диапазона изменения основных параметров устройства — длительности интервала регулирования и дискретности регулирования мощности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство импульсного регулирования мощности переменного тока, содержащее синхронизатор, своими входами 50 связанный с питающей сетью, выходом — с первым входом схемы совпадения, выход которой через ключ связан с управляющим электродом вентиля, последовательно с нагрузкой соединенного с сетью, многоразрядный двухвходовой компаратор, выход которого соединен с вторым входом схемы

1 1300693 2 совпадения, первый регистр, информационные входы которого соединены с шинами установки сигнала управления, два накапливающих сумматора, первый из которых своими информационными .входами поразрядно соединен с выхоллми первого регистра, тактовым входом - с выходом синхронизатора, а второй накапливающий сумматор своими информационными входами поразрядно соединен с шинами установки интервала регулирования, а тактовым входом — с выходом схемы совпадения, причем входы предварительной установки сумматоров и управляющий вход регистра соединены с выходом синхронизатора через счетчикЮ. . Известное устройство имеет широкий диапазон изменения основных параметров устройства — длительности интервала регулирования и дискретности регулирования мощности, однако оно не обеспечивает минимально возможный уровень колебаний регулируемого параметра (температуры в электротермической установке) во всем диапазоне изменения управляющего сигнала, что влечет за собой ухудшение качества регулирования температуры, особенно заметное при регулировании температуры в объектах с малой инерционностью, т.е. в случае, когда постоянная времени, объекта соизмерима с длительностью интервала регулирования.

Цель изобретения — повышение качества регулирования мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство импульсного регулирования мощности переменного тока, содержащее синхронизатор своими вхоt дами связанный с питающей сетью, выходом — с первым входом схемы совпадения, выход которой через ключ связан с управляющим электродом вентиля, последовательно с нагрузкой соединенного с сетью, многоразрядный двухвходовой компаратор, выход которого соединен с вторым входом схемы совпадения, первый регистр, информационные входы которого соединены с шинами установки сигнала управления, два накапливающих сумматора, первый из которых своими информационными входами поразрядно. соединен с выходами первого регистра, тактовым входом - с выходом синхронизатора, а второй накапливающий сумматор своими информационными входами поразрядно соединен с шинами установки интер00693 4

t0

20

Устройство импульсного регулирования мощности переменного тока содержит синхронизатор 1, своими входами связанный с питающей сетью 2, выходом — с первым входом схемы 3 совпадения, выход которой через ключ 4 связан с управляющим электродом вентиля 5, последовательно с нагрузкой 6 соединенного с сетью 2, многоразрядный двухвходовой компаратор 7, выход которого соединен с вторым входом схемы 3 совпадения, ервый регистр 8, информационные входы которого соединены с шинами

9 установки сигнала управления, два

Ъ накапливающих сумматора 10 и 11, первый из которых сумматор 10 своими информационными входами поразрядно соединен с выходами первого регистра

8, тактовым входом - с выходом синхронизатора 1, а второй накапливающий сумматор 11 своими информационными входами поразрядно соединен с шинами 12 установки интервала регулирования, тактовым входом - с, выходом схемы 3 совпадения, счетчик

13, вход которого соединен с выходом синхронизатора 1, а выход .с входами. предварительной установки накапливающих сумматоров 10 и 11 и управляющим входом первого регистра,, двухвходовое многоразрядное вычитающее устройство 14, входы которого поразрядно соединены с соответствующими выходами двух накапливающих сумматоров 10 и 11, выходы — с информа-ционными входами второго регистра 15, 25

3 11 вала регулирования, тактовым входом — с выходом схемы совпадения, причем входы предварительной установки сумматоров и управляющий вход первого регистра соединены с выходом синхронизатора через счетчик, введено двухвходовое многоразрядное вычитающее устройство, входы которого поразрядно соединены с соответствующими выходами двух накапливающих сумматоров, выходы — с информационными входами второго регистра, у которого управляющий вход соединен с выходом счетчика, причем входы компаратора поразрядно соединены с выходами второго регистра и шинами установки интервала регулирования.

На чертеже изображена функцио- . нальная схема предлагаемого устройства регулирования мощности. управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора 1, причем входы компаратора 7 поразрядно сое- динены с выходами второго регистра

15 и шинами 12 установки интервала регулирования °

Синхронизатор 1 представляет собой формирователь импульсов в момент перехода сетевого напряжения через нуль.

Ключ 4 представляет собой схему управления тиристорным вентилем.

Компаратор 7 для 2 < М (2 представляет 2k-разрядный двоичный сумматор, на первые входы которого, являющиеся прямыми, подается двоичный код числа с выхода регистра 15, а на вторые входы, являющиеся инверсными — двоичный код числа М, т.е. относительной длины интервала регулирования в тактах.

Выход переноса сумматора старшего разряда является выходом компаратора 7.

Регистр 8 представляет собой

k-разрядный триггерный регистр с возможностью параллельной записи информации в каждый разряд по сигналу на управляющем входе.

Счетчик 13 представляет собой делитель частоты с изменяемым коэффициентом.

Вычитающее устройство 14 представляет собой 2 ic --разрядный двоичный сумматор, состоящий из 2k одноразрядньм двоичных сумматоров, на прямые входы которых подается двоичный код числа с выхода накапливающего .сумматора 10, на инверсные входы— двоичный код числа с выхода сумма- тора 11. Выходы суммы каждого од- норазрядного двоичного сумматора являются выходами вычитающего устройства 14.

Устройство импульсного регулирова- ния мощности работает следующим образом.

При появлении питания на шинах сети 2 синхронизатор 1 на своем в ходе генерирует тактовые импульсы, совпадающие с моментами перехода через нуль напряжения сети. Счетчик

13 формирует интервал импульсного регулирования, состоящий из М тактов деления частоты импульсов с выхода синхронизатора на И. Каждый импульс с выхода счетчика 13 соответствует началу очередного интервала импульсного регулирования Т .

1100693

Каждый импульс с выхода синхронизатора 1 соответствует началу такта, В исходном состоянии, т.е., по приходу очередного импульса U ñóììàтор 11 обнуливается, в регистр 8 5 записывается значение кода М управляющего воздействия, представляющего собой сигнал в двоичном коде, которое затем переписывается в сумматор 10 импульсом по его тактовому 10 входу, предварительнб обнуленный этим же импульсом U1 по входу предварительной установки сумматора, а на шинах 12 установлено число М. Во вем диапазоне регулирования N u M. 15

На каждом из М тактов интервала регулирования в устройстве импульсного регулирования мощности выполняются следующие операции.

В йакапливающем сумматоре 10 про- 20 изводится вычисление значения

A> = N n, где n = 1,2,...,M — номер такта с начала интервала регулирования. Вычисление А производитп 25 ся и-кратным суммированием числа М в накапливающем сумматоре 10. В вычитающем устройстве 14 осуществляется вычисление 2 = А -В где  — знаИ И чение выходного кода накапливающего сумматора 11. В регистре 15 производится операция удвоения Z что осуществляется сдвигом кода 2 „ на один разряд в сторону старших разрядов и записи в младший разряд нуля.

В накапливающем сумматоре 11 осуществляется вычисление значения

В = М, m,ãäå m — количество импульсов, поступивших на тактовых вход накапливающего сумматора 11 за и тактов.

В компараторе 7 производится вычисление значения функции F. в соот г ветствии с выражением

1,при 2Z11 ) И

О,при 2Z с M

Если на п-ом такте F = 1, то синхроимпульс этого такта, поступающий на первый вход схемы 3 совпадения, открытой по второму входу сигналом F = 1, поступает на вход ключа 4, включая вентиль 5 и, следовательно, нагрузку в сеть на вре- 5S мя, равное Тс. Одновременно импульс с выхода схемы 3 совпадения поступает на тактовый вход накапливающего сумматора 11, в котором при этом начисляется значение В = И и. При

F„ = О синхроимпульс не пропускается схемой совпадения и нагрузка на этом такте не подключается к сети, Таким образом, в исходном состоянии по приходу импульса начала интервала и одновременно с ним первого синхроимпульса А = N" В = О" .1 1 1 t

Z< = N. При 2Е„> M происходит включение нагрузки на первом такте и однократное (m=1) суммирование М в сумматоре 1 1. В „ определяется выражением

В„+M npu F при Fg= О

На следующем такте по приходу второго синхроимпульса (n=2)

А2 2М Э

В +И, при Г = 1

В Z =А-В

В„, при Г, =О, Значение F определяется аналогично первому такту, На третьем такте по приходу третьего синхроимпульса (н=3) А = ЗМ, 1В+М, при F = I, и т.д. Следовательно, можно определить значение Fn при п = 1 — И и распределение тактов с коммутацией нагрузки к сети в течение интервала импульсного регулирования .

Например, при M = 5, N = 2 устройство работает следующим образом.

По приходу очередного импульса

U» начала интервала Т и одновременно с ним первого тактового импульса U накапливающий сумматор

11 обнуляется, в регистр 8 записывается число М, а в накапливающий сумматор 10 — число А„= N ° 1. На выходе вычитающего устройства 14 имеется число Z „ = А -В = 2 — 0 = 2, 1 1 так как В4 = О.

На выходе регистра t5 находится число 224 = 4. Выходной сигнал компаратора F =- О, так как 2Z (М„, В2 О

На втором такте A> = 2 .М = 4 )

4 2Z 8, Fz 1, так как 2Z> =8 > M=5, Вз = 5°.

1100693

На третьем такте А > = 3. N=6, Z, =A-В =65=1;2Z

Э

F = 0 так как 2Z = 2 (И=5 В =5.

Ф 3

На четвертом такте А» = 4-N = 8;

Zg =4„-В»= 8-5 = 3, 2Е» = 6, Fg = 1, так как 2Z< = 6) И=5, В у = 1О.

На пятом такте А = 5 N = 10;

Z g = A)-В = 0; 2Z =0, F =0, так как

2Z = 0 с И=5.

Таким образом, устройство формирует двоичную последовательность

F в F> ю F> ° ° ° F ° ° . °,F+э где

F. принимает значение 1 или 0 в зависимости от величины N и М.

Для N = 2 и М = 5 на одном интервале регулирования эта последовательность имеет вид

F О, 1,0,1,0.

1100693

Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4593/4 1

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель Ю. Андреев

Редактор Л. Лисина Техред О.Неце Корректор А. Тяско