Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока

Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ COBETCHHX

QWHOII

РЕСПУБЛИК

0% ИИ

А дщ) Н 02 М 5/22; G 05 F 1 66

Â! п :,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

АО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (541 (57) УСТР011СТВО Д1!Я ИМПУЛЬСНОГО

PEГУЛИРОВАНИЯ Г1ОЩИОСТИ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА ио авт.св. 11 1019422, о т л ичающее с я тем, что, с целью. повышения точности поддержания выходной мощности, введены преобразо(61) 10 I 9422 (21) 3534754/24-07 (22) 11.0).83 (46) 15.08.84. Бюл. 11" "30 (72) В.А.Скаржепа (7l) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической револиции (53) 621.314.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1019422, кл. 11 02 М 5/22, 1982. ватель напряжения в число импульсов и дополнительные двоичный суммирую° щий счетчик и регистр, причем вход преобразователя напряжения в число импульсов соединен с сетью, а выход со счетным входом дополнительного двоичного суммирующего счетчика, параллельные выходы которого поразрядно соединены с параллельными входами дополнительного регистра, тактовые входы дополнительного двоичного суммирующего счетчика, дополни" тельного регистра и цифрового компаратора соединены с выходом счетчика такта, а входы длительности интервала регулирования цифрового компаратора поразрядно соединены с параллельными выходами дополнительного регистра.

1108583

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в хачестве импульсного регулятора мощности электротермических установок, подключенных к сети переменного тока.

По основному авт.св. Ф 1019422 известно устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока, содержащее управляемый вентиль, последовательно соединенный с нагрузкой, формирователь синхроимпульсов, подключенный своим выходом к счетным входам счетчиков такта и длительности импульсов мощности и одному входу ключа управления вентилем, счетные выходы счетчиков соответственно подключены к установочному входу счетчика длительности импульса мощности и входу "Установка 0" триггера управления, выход которого соединен с вторым входом ключа управления вентилем, двоичный суммирующий счетчик, генератор импульсов и цифровой компаратор, выход которого соединен с входом "Установка 1" триггера управления и выходом сброса в

0(ноль1двоичного суммирующеro счетчика, одни входы поразрядно подключены к параллельному выходу двоичного суммирующего счетчика, вторые входы соединены с шинами числа интервала регулирования, а также регистр, выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика, счетный вход — с выходом генератора импульсов, а установочный вход — со счетным выходом счетчика тактов С13.

Недостатком известного устройства является то, что при изменении напряжения сети при одном и том же значении входного сигнала на выходе получается различная величина мощности, а так как напряжение в сети может изменяться на величину до 40%, точность работы такого регулятора

10

20 регистра 5, счетчика 4 длительности

55 низкая.

Цель изобретения — повышение точности поддержания выходной мощности.

Цель достигается тем, что в устройство введены преобразователь напряжения в число импульсов и дополнительные двоичный суммирующий счетчик и регистр, причем вход преобразователя напряжения в число импульсов соединен с сетью, а выход — со счетным входом дополнительного двоичного суммирующего счетчика, параллельные выходы которого поразрядно соединены с параллельными входами дополнительного регистра, тактовые входы дополнительного двоичного суммирующего счетчика, дополнительного регистра и цифрового компаратора соединены с выходом счетчика такта, а входы длительности интервала регулирования цифрового компаратора поразрядно соединены с параллельными выходами дополнительного регистра.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователь

1 синхроимпульсов, вход которого подключен к шине 2 сети, а выход к счетным входам счетчика 3 такта и счетчика 4 длительности импульса мощности, выходы которых соответственно соединены с установочными Рходами импульса мощности и входом "Установка 0" триггера б управления, прямой аход которого через ключ 7 управления вентилем соединен с управляющим входом вентиля 8, последовательно с нагрузкой 9 подсоединенного к шине

2 сети. Кроме того, устройство содержит генератор 10 импульсов, подключенный к счетному входу регистра

5, выход которого соединен со счетным входом двоичного суммирующего счетчика 1l. Параллельные выходы последнего подключены поразрядно к первым входам цифрового ком аратора

12, вторые входы которого соединены с параллельными выходами регистра

13, хранящего число, записанное в него с параллельных выходов суммирующего счетчика 14, суммирующий вход которого через преобразователь 15 напряжения в число импульсов соединен с шиной 2 сети. Сигнал 1б управления непрерывно поступает на параллельные входы регистра 5. Тактовые входы счетчика 14, регистра 13 и цифрового компаратора 12 соединены с выходом счетчика 3.

Схема работает следующим образом.

Формирователь генерирует синхроимпульсы в момент перехода через ноль напряжения сети. Частота этих импульсов равна, например 2 <, где

Хс — частоra напряжения сети. Эти импульсы поступают на ключ 7 и счетные входы счетчиков 3 и 4. Триггер

6 в исходном состоянии сброшен в ноль, поэтому ключ 7 заперт, и синхроимпульсы к вентилю 8 не проходят.

На счетных выходах счетчиков 3 и 4

1108583 из синхроимпульсов формируются импульсы с частотой такта < = 2Ф,/К и периодом Т и частотой К =2 1 /К и периодом Т, . При этом Т ЪТ, т.е.

К )К4, где К и К коэффициенты деле- ния счетчиков 3 и 4 соответственно.

Таким образом, счетчиком 3 формируются тактовые импульсы для работы всей схемы, причем внутри периода

Тя укладывается К полупериодов сете- !О вого напряжения. Период Т состоит из К полупериодов сетевого напряжения и составляет минимальную единицу .мощности, подключаемой к нагрузке. .Каждый тактовый импульс записывает в счетчик 4 число, равное К определяя тем самым длительность импульса мощности, в счетчик 5— число, равное сигналу !6 Хq управления, и регистр 13 — число, запи- 20 санное в счетчике 14, а счетчик 14 сбрасывает в ноль. По окончании тактового импульса, это число из счет-. чика 5 импульсами генератора 10 переписывается в счетчик II сравниваясь в компараторе 12 с числом Му поступающим на его вторые входы с выходов регистра 13, и равным числу импульсов, в которое преобразуется напряжение одного попупериода сети. При номинальном сетевом напряжении Чт равно максимальному сигналу управления или числу тактовых импульсов в периоде регулирования.

Если Х !!!, то на выходе компаратора 12 остается ноль, триггер

6 остается в исходном состоянии, ключ 7 заперт, и в данном такте напряжение к нагрузке не подключается. Следующий импульс с выхода счет- 4п чика 3 опять приводит к записи в .счетчик 5 числа Хц, которое по охончании импульса начинает последовательно переписываться в счетчик

11, а в регистр 13 — нового значения 45

Если 2 Х М, то в момент равенства содержимого счетчика 11 числу

Ят срабатывает компаратор, устанавливая триггер б в состояние "1", ключ

8 открывается, пропуская к нагрузке число полуволн сетевого напряжения, равное К . Тот же импульс с выхода компаратора 12 обнуляет счетчик 11, а по окончании его в счетчик ll досчитывается из счетчика 5 число им55 пульсов, равное 2 Хч-!1, и т.дг

Например, при и !! =7, X =5 схема работает следующим образом. Первый импульс с выхода счетчика 3 записывает в счетчик. 5 число Х =5, а в регистр 13 — число К Ит =7, определенное в предыдущем полупериоде.

Далее Хч=5 переписывается генеретором 10 в счетчик II. Таким образом, на первых входах компаратора 12 имеется число пять, а на вторых семь.

Так как .5< 7> то компаратор заперт, триггер 6 остается в нулевом состоянии, ключ 8 заперт, нагрузка от сети отключена. Второй импульс опять записывает в счетчик 5 Х =5, и по его окончанию начинается последовательная перезапись этого числа в счетчик

11, увеличивая его содержимое. Когда оно станет равным семи, срабатывает компаратор 12, церебрасывая в единицу триггер 6, ключ 8 открывается, и к нагрузке начинают проходить импульсы мощности до тех пор, пока импульс с выхода счетчика 4 не сбрасывает триггер 6 в ноль. Тот же импульс с выхода компаратора сбрасывает счетчик 11 в ноль и по его окончании оставшиеся в счетчике 5 импульсы в количестве Я !!! =2 Х -И =

=2 х 5 — 7=3 досчитывают"я в счетчик

Il запоминаясь до следующего такта.

Третий импульс повторяет операцию счета в счетчиках 5 и 11 с учетом остатка от предыдущих операций.

При этом на выходе компаратора появляется сигнал для управления вентилем, а в счетчике 11 остается остаток, равный Ц =ф щ +Q"Q=-I . Четвертый тактовый импульс увеличивает содержимое счетчика 11 до шести, причем импульса управления вентилем 9 появляется, так как пятый, шестой и седьмой импульсы проходят в нагрузку.

Таким образом, последовательность импульсов мощности на нагрузке имеет вид ...0110111..., что соответствует закону "подходящих дробей".

Рассмотренный порядок работы харак" терен для постоянного сигнала М, определяемого каждый полупериод следующей цепочкой: преобразователь !

5 — счетчик 14.

Работа схемы при изменении напряжения питания.

Преобразователь 15 рассчитывается таким образом, чтобы при номинальном напряжении, например 220 В, на выходе его число импульсов в течение полупериода равнялось N, где и максимальное значение Хо, при котором на нагрузке выделяется полная мощ1 108583

8ЯЯЯПЯ Заказ 5882/42 Тираж 667 Подписное

Филиал HHH "Патаит", г. Уагород,ул.Проектная, 4 ность. Если напряжение сети повышается, то число импульсов в течении нолупериода становится больше, чем

Й, причем это число связано с величиной напряжения сети пропорционально, а это приводит к тому, что частота(или число)импульсов на выходе компаратора 12(или сигнал управления) за ту же единицу времени уменьшается.

Если напряжение уменьшается, то 10 реальный сигнал управления увеличи- . вается, компенсируя, как и в предыдущем случае, изменение напряжения сети.

Действительно, число импульсов на выходе компаратора 12, а значит и число импульсов мощности в нагрузке, определяется 4юрмулой ., Я

Я

20 где Ь-- число тактовых импульсов.

Таким образом, при )4 =СВ4 число зависит от величины N которое в свою очерець прямо пропорционально связано с напряжением сети Я =(Зс К, где К " постоянный коэффициент. Чем больше напряжение, тем больше t4 тем меньше при одинаковом числе тактовых импульсов.

Предлагаемое изобретение полностью исключает ошибку управления мощностью от основного возмущающего воздействия — изменения напряжения сети.

Тем самым устройство становится инвариантным к возмущениям сети.

При разомкнутом регулировании это увеличивает точность управления, так как напряжение сети может изменяться в пределе на 40Х, а значит точность управления увеличивается на 40Х, В замкнутых системах существенно повышается динамическая точность, так как время корректировки сигнала управления в пределе составляет один полупериод сетевого напряжения, что во много раз меньше времени запаздывания и постоянной времени объектов регулирования, в которых применяется предлагаемое устройство. Повышение точности управления позволяет повысить точность регулирования технологических параметров, это в свою очередь повышает экономические показатели производства, например процент выхода годных иэделий в различных производствах, которые используют электротермическое оборудование с омическим нагревом.