Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока

Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретен н я

B. А, Скаржепа и К. В, Шелехов

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (7l) Заявнтель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО .РЕГУЛИРОВАНИЯ МОШНОСТИ

ПЕ РЕ МЕ ННОГО ТОКА

Предлагаемое устройство относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве импульсного регулятора мощности электротермических установок, подключенных к сети переменного тока. .Известны устройства для импульсного регулирования мощности переменного тока, регулирующие мощность изменением числа многократных подключений: нагрузки к сети со временем каждого подключения, кратным целому числу полупериодов сетевого напряжения, в течение интервала импульсного регулировани ().) .

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является устройство для импульсного урегулирования мощности, состоящее из последовательно соединенных формирователем синхроимпульсов, счетчиков такта и интервала регулирования, ключа управления вентилем, управляемого вентиля, а также счетчика длительности импульса мощности, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимиульсов, установочный вход с выходом счетчика такта, а счетный выход — с входом установка 0 триггера

S определения длительности импульса мощности, соединенного прямым выходом со входом ключа управления.

Недостатком известного устройства является то, что техническая реализа1D ция его требует большого количества цифровых элементов при построении схем накапливающих сумматоров и многоразрядного компаратора, в особенности при использовании отличных от двоичного

15 способов представления входной информаIIHH .

llew изобретения — упрмдение устройCTBG.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, счетчики такта и интервала регулирования, ключ управлени з 69 вентилем, управляемый вентиль и нагрузку, а также счетчик длительности импульса мощности, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, установочный вход — с выходом счетчика такта, а счетный выход — с входом установка 0 триггера определения длительности импульса мощности, соединенного прямым выходом со входом ключа управления, введены последовательно соединенные генератор пачки импульсов, счетчик прямого пересчета с переменным основанием счета, информаци.онные входы которого соединены с шинами числа управления, двоичный счетчик, счетчик обратного пересчета с переменным основанием счета, информационные входы которого поразрядно соединены с информационными выходами соответствующих разрядов двоичного счетчика и триггер управления, вход "установка 1 которого соединен с выходом счетчика обратного пересчета, вход "установка 0" — соединен с выходом счетчика такта, прямой выход— со входом установка 1" триггера определения длительности импульса мощности, а также генератор импульсов, соединенный своим выходом со счетным входом счетчика обратного пересчета, причем выход счетчика интервала регулирования соединен с установочными входами двоичного счетчика, счетчиков прямого и обратного пересчета, генератора пачки импульсов, клапана и входом установка 1" триггера определения длительности импульса мощности.

Чертежи поясняют сущность изобретения, где на фиг. 1 представлена блоксхема устройства импульсного регулирования мощности, на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для импульсного регулирования мощности содержит формирователь 1 синхроимпульсов, вход которого подключен к шине 2 сети, а выход— к счетным входам счетчиков такта 3 и длительности импульса мощности 4, выходы которых соединены соответственно со счетным входом счетчика интервала регулирования 5, установочным входом счетчика 4, входом установка 0" триггера управления 6 и входом "установка 1" триггера 7 определения длительности импульса мощности. Прямой выход триггера 6 соединен со входом установка 0 триггера 7, прямой выход которого через ключ 8 соединен с управляющим входом вентиля 9, последователь9515 4 но с нагрузкои подсоединенного к шине

2 сети. Кроме того, устройство содержит последовательно. соединенные генератор 11 пачки импульсов, счетчик 12 пря мого пересчета, двоичный счетчик

13, счетчик 14 обратного пересчета и генератор 15 импульсов, соединенный через клапан 16 со счетным входом счетчика 14, информационные входы которого соединены с информационными выходами счетчика 13, счетный выход счетчика 14 â€, с входом "установка 1 триггера 6, а выход счетчика 5 — с установочными входами счетчиков 12, 15 13 и 14, генератора 11, клапана 16 и триггера 7. Информационные входы счетчика 12 соединены с шинами 17 числа управления.

Схема работает следующим образом.

29 При появлении напряжения на шине 2 сети, формирователь 1 генерирует импульсы в момент перехода через нуль напряжения сети. Частота атих импульсов равна, например, 2, где частота напряжения сети, Эти импульсы поступают на счетные входы счетчиков 3 и 4, на счетных выходах которых образуются импульсы соответственно с частотой такта Р = 2 /K> и периодом следования Т4= К4/2 1 (фиг. 2). Импульсы F> обнуляют счетчик 4 и триггер 6 в начале каждого такта длиной Т = 1/F>, а импульсы F4 обнуляют триггер 7, поэтому период Т4 равен длительности импульса мощности, коммутируемого вентилем 9 в нагрузке 10, т.е. Т+ — — Т„. В этих выражениях К и К+ — соответственно коэ< фициенты деления счетчиков 3 и 4. На выходе счетчика 5 формируются импульсы с частотой Fs = 21с/К К

= 1/Тр, т.е. формируется интервал регулирования Тр. Здесь К вЂ” коэффициент деления счетчйка 5. Передний фронт импульса Г одновременно включает генератор 11, записывает в счетчик 12 новое значение сигнала управления с шин

17, обнуляет счетчики 13 и 14 и запи. рает клапан 16. Генератор 11 начинает выдавать пачку из Ь импульсов с общей длительностью не более длины С импульса F> (рис. 2), Число L, делится на сигнал управления N, частное L / N записывается в счетчик 13, програм55 мируя основание счета счетчика 14 равным ЫМ. Импульс F< заканчивается, клапан 16 открывается и импульсы с частотой Рs5 генератора 1 5 поступают

5 в счетчик 14. Одновременно задним фюцтом импульса Г триггер 7 устанавливается в состояние 1", коммутируя к нагрузке первый импульс мощности.

Через время T4 = Т на вход триггера 7 поступит импульс F4 и сбросит его в нуль, ограничив длительность импульса мощ. ности, Далее на выходе счетчика 14 образуются импульсы с частотой Гц= N F45/4, 0 поступающие на вход установка 1" триггера 6. Первый же импульс Г„ следующий через время ТУ=1/ГИ от начала интервала регулирования, установит триггер 6 вновь в состояние 1", а первый последующий импульс Г обнулит триггер 6. При этом отрицательный перепад напряжения поступит на вход установка 1 " триггера 7, переключит его в единичное состояние и произведется коммутация второго импульса мощности, и т.д., следующая пара импульсов F44 и F приведет к коммутации третьего импульса длиной и так до тех пор, пока за время Тр не ском25 мутируются все N импульсов мощности.

Количество этих импульсов за время

Тр определяется из соотношения И=

=Тр/Т, . ПосколькУ Т, = 1/Р 4, а Тр =

=1/Г5, то получаем, что F 4- (F5= N =

Зо

=(HF IL ): (21с!К

6995

40 формула изобретения.

Рн 1м о 4

55 (<)

Выбирая значение Ъ (число в генераторе 11), частоту (частоту генератора 15) и К > (основанне счета счетчика

3) из этого условия, получаем, что мощность в нагрузке будет изменяться по. закону;

1 з

Р =Р— — =Р

H .О К Я о ь что соответствует методу "подходящих дробей". Здесь P — мощность прямого включения нагрузки. Очевидно, что при

М = N получим:

Например, при М = 5 и N = 4 устройство работает следующим образом. Первый импульс мощности коммутируется вследствие переброса триггера 7 задHHM фронтом импульса Г . К моменту окончания этого импульса (т.е. интервала С ) основание счета счетчика 14

1 5 6, установлено равным L/4, Поскольку выбором параметров счетчиков н генераторов из условия (1 ) обусловлено, что Т,/T 4, то при оставшихся импульсах Г44 произведут коммутацию импульсов мощности в третьем, четвертом и пятом тактах Тз (фиг. 2), что соответствует методу подходящих дробей", При этом мощность в наГрузке равна P = 4/5 P = 4/5 — - — 5 H м 4 «нн где U — напряжение сети, R - сопротивление нагрузки. Изменяя величины

К и К4, можно устанавливать требуемое значение Р„„ при необходимой величине

Тр»задаваемой Кg н К совместно

Счетчики 12, 13 и 14, триггер 6 и клапан 16 выполняются по известным схемам. Генератор 11 выполняется на основе двоичного счетчика с предварительной записью в него числа L в двоичном коде, н последующим с:осчитыванием его до обнуления. Частота считыва- ется берется нз условия:

Е „= О,3-:1 3 ) Ь /ь

Использование новых элементовдвоичного счетчика, счетчиков прямого и обратного пересчета с переменными основаниями счета, генератора пачки импульсов, клапана, генератора импульсов н триггера управления выгодно отличает предлагаемое устройство импульсного регулирования мощности от указанного прототипа, так как происходит значительное упрощение схемы устройства.

Устройство для имцульсного регули рования мощности переменного тока, состоящее из последовательно соединенных формирователя сннхроимпульсов, счетчиков такта к интервала регулирования, ключа управления вентилем, управляемого вентиля, а также счетчика длятельностя импульса мощности, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, установо iный вход - с выходом счетчика такта, а счетный выход — с входом «установKB О триггера определения длительности импульса мощности, соединенного прямым выходом со входом ключа управления, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что с целью упрощения в него введены последовательно соединенные

699""15 генератор пачки импульсов, счетчик прямого пересчета с переменным основанием счета, информационные входы которого соединены с шинами числа управления, двоичный счетчик, счетчик обратного пересчета с переменным основанием счета, информационные входы которого поразрядно соединены с информационными выходами соответствующих разрядов двоичного счетчика и триггер управления, to вход "установка 1" которого соединен с выходом счетчика обратного пересчета, вход "установка 0" — с выходом счет. чика такта, прямой выход — со входом

"установка 1" триггера определения длитель45 ности импульса мощности, а также генератор импульсов, соединенный своим выходом через клапан со счетным входом счетчика обратного пересчета, причем выход счетчика интервала регулирования соединен с установочными входами двоичного счетчика, счетчиков прямого и обратного пересчета, генератора пачки импульсов, клапана и входом "установка 1" триггера определения длительности импульса мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 1806860, 42, ) E. 19/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2372979, . кл. Н 02 N 5/22, 1976 (прототип).

6995) 5

Составитель Ю. Андреев

Редактор Д. Зубов Техред,З. Фанта Корректор Е-, Лукач

Заказ 7883/1 Тираж 1015 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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