Импульсный регулятор мощности

Импульсный регулятор мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ , содержащий тиристор, последовательно соединенный с нагрузкой и сетью , последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, вход которого подключен к сети, генератор пачки импульсов, параллельные . входы которого соединены с датчиком сигнала управления, и суммирующий счетчик, вчход последнего разряда которого соединен с его тактовым входом , а параллельные входы - с датчи-. ком кода интервала регулирования, RS-триггер, единичный выход которого через формирующий ключ соединен с управляющим электродом тиристора, а его R-вхрд - с выходом формирователя синхроимпульсов, о,т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик и упрощения схемы, введен Т-триггер, счетный вход которого подключен к выходу последнего разряда суммирующего счетчика, единичный выход - к (Л s-входу RS-триггера, причем датчик сигнала управления подключен к генератору пачки импульсов со смещением на один разряд в сторону старших разондов.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИЫЯЯб-д:;, .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3572860/24-07 (22) 05.04.83 (46) 30.08.84. Бюл. 932 (72) В.A.Ñêàðæåïà и H.A. Оболенцев (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистиЧеской революции (53) 621.316.2(088.8) (56)1. Авторское свидетельство СССР

М 699515, кл. 0 05 F 1/66, 1 977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 873353, кл. Н 02 М 5/22, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3400993/07, кл. G 05 F 1/66, 1981. (54)(57) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЦНОС

ТИ. содержащий тиристор. последовательно соединенный с нагрузкой и сетью, последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, вход которого подключен к сети, генераas> ®Unu А

3(5ll ", 05 1е 1 66 H 02 N 5 22 тор пачки импульсов, параллельные входы которого соединены с датчиком сигнала управления, и суммирующий счетчик, выход последнего разряда которого соединен с его тактовым входому а параллельные входы - с датчи-. ком кода интервала регулирования, RS-триггер, единичный выход которо- го через формирующий ключ соединен с управляющим электродом тиристора, а его R-вход — с выходом формирователя синхроимпульсов, о.т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик и упрощения схемы, введен T-триггер, счетный вход которого подключен к выходу последнего разряда суммирующе- Q

ro счетчика, единичный выход — к

S-входу RS-триггера, причем датчик сигнала управления подключен к генератору пачки импульсов со смещением С на один разряд в сторону старших разоядов.

1111143

65

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

Известны импульсные регуляторы мощности переменного тока, регулирующие мощности изменением числа многократных подключений нагрузки к сети в течение интервала импульсно- 10 го регулирования со временем каждого подключения, равным целому числу полупериодов сетевого напряжения 13 и t2l .

Известно устройстно, состоящее иэ последовательно соедйненных формирователя синхроимпульсов, нходами связанного с сетью, счетчика длительности импульса мощности, счетный вход которого соединен с выходом фор- 2р мирователя синхроимпульсов, устаночвочный вход — с выходом счетчика тактов, а счетный выход — с входом "Установка О" триггера определения длительности импульса мощности.и триггера управления, а также из- последовательно соединенных генератора импульсов, счетчика прямого пересчета и накопительного счетчика, причем вход разрешения записи счетчика прямого пересчета соединен с выходом счетчика тактов t11.

Оцнако техническая реализация устройства требует большого количества цифровых элементон при построении схем генераторов заданного числа импульсов большей разрядности, так как число этих импульсов должно быть много больше максимального управляющего сигнала. Кроме того, в этом устройстве точность упранле- 40 ния зависит от точности. деления заданного в генераторе числа импульсов на величину текущего значения сигнала управления, а результат этого деления для большинства значе- 45 ний управляющего сигнала не может быть получен без ошибки. Инерционность этого устройства велика и равна, как минимум, длительности интервала регулирования, так как работа 5р устройства программируется один раз н течение интервала регулирования н его начале и сигнал управления нельзя изменить до окончания этого интервала. Качество работы этого уст- 55 ройства, характеризуемое отклонением закона нарастания энергии в нагрузке от идеального линейного, нараставшего из-за импульсного характера работы, ограничено амплитудой этого отклонения, равной амплитуде энергии от одного импульса мощности, достигающей значения 1. . Известно также устройство, состоящее из последовательно соединенных формирователя синхроимпульсон, элемента И, управляемого вентиля, регистра, своими входами связанного с датчиком сигнала управления, двух сумматоров и днухвходоного компаратора, выход которого соединен с вторым входом элемента И, а входы — с соответстнукщими выходами сумматоров, один из которых соединен тактовым входом с выходами регистра, а второй информационными входами соединен с датчиком интервала регулирования, а тактовым входом — с выходом элемента

И, причем входы предварительной установки регистра и сумматоров соединены с выходом формирователя синхроимпульсов через счетчик. В двухвходоном компараторе этого устройства происходит формирование импульсов управления, переключающих упранляющий вентиль в проводящее состояние в момент равенства нулю напряжения сети в течение периода сетевого напряжения, причем число этик импульсов н течение интервала импульсного регулирования, длительность которого определяется числом, заданным на входе одного сумматора, равно записанному н регистре в вице двоичного числа сигналу управления t23.

Это устройство отличается большой сложностью из-за использования двух накопительных сумматоров, н каждом из которых накапливается число до

М, где N — длительность интервала регулирования, выраженная числом дискретных единиц мощности в нем.

Таким образом, разрядность накопительных сумматоров в два раза превышает разрядность кода числа N. Схемы самих сумматоров отличаются большим числом элементов. Необходимость компаратора, который реализует в каждом разряде функцию Х„ » Х, еще больше усложняет схему, тем более, что число разрядов такого компаратора также равно Г1 " .

Кроме того, динамические характеристики устройства неудовлетворительны при работе с малоинерционными объектами (т.е. такими, у которых постоянная времени соизмерима с длительностью интервала регулирования).

Это объясняется тем, что работа устройства программируется один раз н течение интернала регулирования в его начале, в результате чего запаздывание устройства велико.

Качество работы этого устройства также определяется относительным значением отклонения закона нарастания энергии в нагрузке от идеального линейного нарастающего достигающего значения, близкого к единице.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является импульсный регулятор мощности, содержащий тиристор, последовательно соединенный с нагрузкой и сетью, по1111143

10

25

65 следовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, вход которого подключен к сети, генератор пачки импульсов, параллельные входы которого соединены с датчиком сигнала управления, и суммирующий счетчик, выход последнего разряда которого соединен с его тактовьпл входом, а параллельные входы — с датчиком кода . интервала регулирования, RS-триггер, единичный выход которого через Формирующий ключ соединен с управляющим электродом тиристора, а его R-вход— с выходом формирователя синхроимпуль сов Е37.

Данное устройство также имеет от- 15 носительно низкое качество работы, характеризуемое относительной величиной отклонения энергии, близкой к единице, что при работе с малоинерционными объектами приводит к увеличению колебаний регулируемой величины и ухудшению динамических характеристик.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик регулятора и упрощение его схемы.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный регулятор мощности, содержащий тиристор, последовательно соединенный с нагрузкой и сетью, последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, вход которога подключен к сети, генератор пачки импульсов, параллельные входы которого соединены с датчиком сигнала управления, и суммирующий счетчик, выход последнего разряда которого соединен с его тактовым входом, а параллельные входы — с датчиком кода интервала регулирования, RS-триггер, единичный выход которого через 40 формирующий ключ соединен с управляющим электродом тиристора, а его Rвход — с выходом формирователя синхроимпульсов, введен T-триггер, счетный вход которого подключен к выхо- 45 ду последнего разряда суммирующего счетчика, единичный выход — к S-входу RS-триггера, причем датчик сигнала управления подключен к генератору пачки импульсов со смещением на 5О один разряд в сторону старших разрядов °

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства на фиг. 2 — схема re- .

1 нератора пачки импульсов.

Регулятор содержит формирователь

1 синхроимпульсов, подключенный входом к шине 2 сети, а выходом - к тактовому входу генератора 3 пачки импульсов и входу RS-триггера 4, единичный выход которого через ключ 5 соединен с тиристором б с нагрузкой

7. Выход генератора 3 пачки импульсов соединен с послецовательным входом суммирующего счетчика 8, на параллельные входы которого подключен датчик 9 дополнительного кода интервала регулирования, а выход последнего разряда соединен с его же тактовым входом и счетным входом Т-триггера 10. K параллельным входам генератора 3 пачки импульсов подключен датчик 11 сигнала управления.

Генератор 3 пачки импульсов (фиг.

2) включает в себя автоколебательный генератор 12, счетчик 13,логическую схему ИЛИ-НЕ 14, схему 15 совпадения и НЯ-триггер 16. При появлении синхроимпульса в счетчик 13 записывается код числа Хч, RS-триггер устанавливается в состояние "1" и схема 15 открывается, пропуская на выход число импульсов от генератора

12, равное записанному в датчике 11 числу Х„. Одновременно эти импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 13. Когда этот счетчик обнуляется, на выходе схемы 14 появляется единица, триггер 16 сбрасывается в ноль и схема 15 закрывается.

Схема (фиг. 1) работает следующим образом. формирователь 1 генерирует синхроимпульсы в момент перехода напряжения сети через. ноль. По каждому синхроимпульсу генератор 3 пачки импульсов выдает на вход счетчика 8 число импульсов, равное аХ>, где Х вЂ” величина сигнала управления, установленная в датчике 11, и сбрасывает в ноль

RS-триггер 4.

Количество импульсов, выдаваемое генератором 3 пачки импульсов, равное

1У, определяется тем, что код, соответствующий сигналу Хц, подается на параллельные управляющие входы генератора 3 пачки импульсов со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов,т.е.на вход "2 " подается ло- гический "0",на вход "2" "-сигнал разряда "? " числа Х, на вход "2- " сигнал разряда "2 " числа X что соответствует операции удвоения числа Х . Эти импульсы сум1 мируются в счетчике 8, коэффициент деления которого равен коду интервала регулирования Н. В результате этого на выходе счетчика 8 появляется импульс, когда их число, поступившее иэ генератора 3 станет равным

N.

Этот импульс поступает на счетный вход Т-триггера 10, переключая его в состояние "1" и устанавливая тем самым в единицу триггер 4. Следующий синхроимпульс перебросит триггер 4, и перепад его напряжения, формируясь ключом 5, поступает на управление тиристором.

Тот же импульс переноса с выхода счетчика 8 поступает на его тактовый вход, разрешая запись в него дополнительного кода R» числа, сооТ ветствующего значению интервала ре1111143 гулирования, которое подано с датчиха 9 на параллельные ииформационные входы счетчика 8. Для получения дополнительного кода ". " числа N нужно к обратному коду Н числа Л прибавить 1, например

N = 10(= 1010, .М = 5(ло) = 010121

N»-- 6() = 0110() .!

Если 2х„> N,- то в счетчике после формированйя выходного импульса переноса устанавливается число 2х -NwN». 15

Далее цикл повторяется.

Пример. Пусть N = 10((, Х =

6<1, . Рассмотрим работу регулятора для случая, когда на выходе счетчика

8 появилась единица, а остаток в счетчике равен нулю. Тогда в счетчик с параллельны с входов записывается число N» = 6 и следующий цикл начинается с содержимым счетчика, равныя S = 6. Первый же синхроимпульс, поступивший на вход генератора 3, приводит к записи в счетчик 8 числа

2Х = 12. Так как это число записыЧ вается последовательно, то в момент переполнения счетчика, т.е. при В =

16, на выходе счетчика появляется импульс переноса, который приводит к записи в счетчик 8 числа N = 6„

» перебрасывает в "1" триггер 10, который своим перепадом "0-э1" переключает в "1" триггер 4. Два импульса, ко-,З торые появятся на входе счетчика 8 с выхода генератора 3 пачки импульсов после формированного сигнала переноса и записи в счетчик 8 числа N", увеличат содержимое счетчика 8 до 8. 40

Вторым синхроимпульсом триггер 4 переключится в "О" .и при таком пере- ключении происходит формирование импульса включения тиристора б в ключе 5. Таким образом, следунмций такт 45 работы начинается с содержимым в счетчике 8, равным 8. Второй синхроимпульс добавляет 2хЧ = 12 в счетчик 8.

В результате по приходу восьми импульсов счетчик 8 переполнится, сфор-50 мируется сигнал переноса, переключающий триггер 10 в "О" и записывающий в счетчик 8 число N = 6. .Четыре импульса, поступившие на вход счетчика 8 после этого, увеличат его содержимое до 10 ° Триггер 4 не будет переключаться и останется в нулевом состоянии, тах как его переключение осуществляется при переключении триггера 10 из нуля в единицу. Т.е. триггер 10 выполняет роль делителя на 2 числа импульсов, поступивших с выхода счетчика 8. Это необходимо для компенсации умноже-. ния на 2 сигнала управления Õ .

Третий синхроимпульс повторяет операцию формирования пачки иглпульсов.и их суммирование в счетчике 8.

По ходу б импульсов счетчик 8 переполнится, сформирует сигнал переноса, которым триггер 10 переключится: в "1" и тем самым переключит в "1" триггер 4. Этим же сигналом переноса в счетчик 8 запишется число N =6, Ф после чего поступающие на вход счетчика 8 остальные 6 импульсов увеличат его содержимое до 12.

Четвертый синхроимпульс переключает в ноль триггер 4, что приводит. к формированию импульса включения тиристора и коммутации мощности в нагрузку. Одновременно с этим пачка из 2Х импульсов поступит на вход счетчика 8, первые четыре иэ которых переключат его, формируя сигнал переноса, после чего происходит запись

N = 6 в счетчик 8 и увеличение его содержимого до 14 за счет прихода остальных 8 импульсов пачки 2Х импульЧ сов.

Пятым синхроимпульсом нагрузка не включается, так как триггер 4 к его приходу находится в "О". Двумя импульсами пачки 2Хч счетчик 8 переполняется, формирует сигнал переноса, которым переключается в "1" триггер 10 и тем самым триггер 4, при этом в счетчик 8 записывается число

N » = 6 и выполняется добавление к его содержимому остальных десяти импульсов пачки, после чего счетчик 8 формирует сигнал переноса, которым записывается N+ = б.

Иестой синхроимпульс переключает триггер 4 в ноль и при этом включается тиристор, когелутируя мощность в нагрузку. Таким образом,на пяти тактах нагрузка подключалась три раза.

На следующих пяти тактах регулятор будет работать аналогично.

Таким образом, обозначив такт с включением нагрузки через 1 и без включения — О, процесс обработки управляющего воздействия Х при N = 10 можно определить двоичной последовательностью ... 1 0 1 0 1 2 0 1 О 1...

1111143

Составитель Ю.Андреев

Редактор 11.Петрова Техред д.щартящова КорректорЛ.Пилипенко

Заказ 6309/38 Тираж 841 Подписное

BHHHtlH Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

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

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