Способ управления широтно-импульспьш регулятором переменного напряжения

Союз Советских Социалистических Республикрисоединением заявки М 1381160/24 Государственныи комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(32) Приоритет убликовано 25.04,74. Бюллетень Г та опубликования описания 04.10 УДК 621.316.722) Авторы М. В. Гельман и С. зобретени лябинский политехнический институт им. Ленинского Комсомол 71) Заявительтения - повышение качества рыходного напряжения и уменности рсгулировочной характятора,Цель изоб гулирования шение дискр ристики регу Способ управления широтно-импульсным регулятором переменного напряжения относится к области электротехники, а именно к области автоматического регулирования устройствами при помощи электрических импульсов, и может быть использован для регулирования напряжения, например, малоинерционных нагревательных установок,Известен способ управления широтно-импульсным регулятором переменного напря жения с интервалами включенного и выключенного состояния нагрузки, кратными целому числу периодов напряжения сети с переменным периодом импульсного регулирования. 1Однако при осуществлении такого способа гозникает противоречие между качеством регулирования выходного напряжения, характеризуемым величиной колебаний регулируемой величины нагрузки, и дискретностью регули ровочной характеристики регулятора, т. е. скачкообразным изменением среднего (эффективного) напряжения за период повторяемости при плавном изменении задающего воздействия регулятора. 2-1 то достигается тем, что на интервале импульсного регулирования нагрузку подключают к сети несколько раз, а период повторяемости напряжения на нагрузке для заданной скважности регулирования устанавливают равным произведению периода питающего напряжения сети па знаменатель дроби, которая выражает с допустимой точностью заданную скважность напряжения на нагрузке.На фиг. 1 изображена схема широтно-импульсного регулятора для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие предлагаемьш способ управления широтно-импульсным регулятором и его работу при скважносги регулирования у=4/9,Схема управления, реализующая предлагаемый способ, состоит (см. фиг. 1) из прямого частотно-импульсного преобразователя 1 постоянного напряжения в частоту следования импульсов, подключенного и его выходу элемента памяти 2, генератора импульсов 3, синронизированных с сетью, элемента совпадения 4, подключенного к выходам элемента памяти 2 и генератора импульсов 3, выполняющего одновременно функцию сброса памяти элемента 2 и функцию формирования управляющих импульсов для тиристорного ключа переменного тока. При интервалах включенного и выключенного состояний нагрузки,(3) 45 50 55 60 65 кратных целому числу периодов напряжения сети, тиристорный ключ может оыгь Выполнен в виде встречно включенных тиристоров 5, б с кольцевой схемой управления тиристором 6 с помощью насыщающегося трансформатора тока 7.Преобразователь 1 (см, фиг, 1) выполнен в виде релаксационного генератора на динисторе 8 с последовательно включенным транс. форматором 9, которые зашунтированы конденсатором 10 и подключены к управляемому генератору тока на транзисторе 11. Между базой и эмиттером транзистора 11 включена цепочка из диода 12 и вторичной обмотки трансформатора 9, прерывающая ток генератора тока, Третья обмотка трансформатора 9 подключена ко входу транзистора 13 элемента памяти. В цепи эмиттера транзистора 13 включен конденсатор 14, параллельно цепи подключен через первичную обмотку выходного трансформатора 15 транзистор 1 б. На его переход база - эмиттер подключена через диод 17 вторичная обмотка пик-трансформатора 18, питающегося от сети (на фиг. 2 а показано напряжение сети) через линейный дроссель 19. Вторичная обмотка выходного трансформатора 15 подключена ко входу тиристора 5. При подаче на вход преобразователя 1 постоянного задающего напряжения на его выходе появляются импульсы (см. фиг. 2 б), частота которых может плавно изменяться этим напряжением. При поступлении импульса с преобразователя 1 на элемент памяти 2 на выходе последнего появляется сигнал (см. фиг, 2 в), который поступает на один из входов элемента совпадений 4 и сохраняется до момента срабатывания этого элемента, Импульсы генератора 3, поступающие на другой вход элемента совпадений 4, синхронизированы, например, с моментами перехода через нуль напряжения сети и непрерывно следуют (см, фиг. 2 г) через интервалы времени Тиып, совпадающие по времени со временем минимально возможной посылки энергии нагрузке (импульсом), т. е. с периодом или полупериодом напряжения сети, При наличии сигналов на обоих входах элемент совпадений срабатывает, при этом на его выходе появляется импульс (см. фиг, 2 д) и одновременно происходит сброс элемента памяти (см. фиг.2 в), Выходной импульс элемента совпадений непосредственно или через промежуточный формирователь включает тиристорный ключ, который пропускает один импульс напряжения (тока) нагрузки (см, фиг. 2 е). Таким образом, схема (см, фиг. 1) обеспечивает пропуск одного ближайшего по времени импульса напряжения нагрузки (см. фиг. 2 е) на каждый импульс (см. фиг. 2 б) прямого частотно- импульсного преобразователя 1 постоянного напряжения в частоту (см. фиг. 1) . На фиг. 2 ж показаны колебания регулируемой величины нагрузки. 20 25 30 35 40 Прп предлагаемом способе управления импульсы папряяения нагрузки получаются иозмокно более равномерно распределенными в течение периода повторяемости напряжения на нагрузке Т, что значительно снижает величину колебаний регулируемой величины, например температуры, а сам период повторяемости изменяется при изменении глубины регулирования. Глубина импульсного регулирования характеризуется скваяностью у1 ТТл где т и п целые числа,Т=пт , г,=т . Здесь 1, - время включенного состояния нагрузки за период Т,. Поскольку скважность регулирования выражается дробью в виде отношения целых чисел (1), то уменьшение дискретности регулировочной характеристики достигается изменением и периода повторяемости, т. е. числа п, и времени включенного состояния за этот период, т. е. числа и так, чтобы обеспечить требуемую точность приближения дробью (1) заданной скважности регулирования узад. При достаточно точном прибликении узад за Тд промежуточные значения скважности у, за конечные промежутки времени Т Тменее точно приближают узад. При предлагаемом способе любое из этих приближений получается предельно возможным, Так любому значению узад, которое может быть выражено как рациональным, так и иррациональным числом, соответствует ряд так называемых подходящих дробей, являющихся последовательными наилучшими прибликениями величины узад дробями с возрастающими значениями знаменателей, Так для у=4/9 Из диаграмм (см, фиг, 2) видно, что за время, равное произведению времени импульса на знаменатель соответствующей дроби (3) Т;=2, 7, 9 Т,скважность регулирования пробегает ряд дробей (3) предельно возмояного приближения к у 3 яд за соответствующие промекутки времени. Получаемый период повторяемости Ттакже получается оптимальным. При предлагаемом способе регулирования потребление энергии нагрузки получается предельно равномерным для широтно-импульсного регулирования переменного напряжения, соответственно качество регулирования напряжения нагрузки получается предельно высоким, При широтно-импульсном регулировании с полупериодными импульсами величина колебаний регулируемой величины получается меньше, чем при регулировании с пер иодными импульсами,агребгаьна Редактор Т Тира)к 60Втста Совет МИисгров СССгеши и открытийгшскаи иг)о., д. 4 5 Из. М 767осударствеипого ко о делана изобр й 1 осква, )К, Р Закан 2666711 111 И П 1 ипографии, пр. Сапунова, 2 Предм ет изобретения1, СносОО уира влсиия иир;)гн)-.мнульсным регулятором переменного напряжения с интерВяляли Вкл 0 еНОГО и ВЫ 1 люченнОГО состояния нагрузки, кратными целому числу периодов напряжения сети с переменным периодом импульсного рсгулирования, отличающи й с я тем, что, с целью новьпнсния качестВа рсгулирования выкоднг)го нанря)кения, на интервале импульсного рсгулирования нагрузку подкл)оаот к сети несколько раз. 2, СиОГ) ПО н. 1, О т,1 и 1 я 1 О 1 ц и 1 с 51 тс)1,1 О. С Цос 1 ИГ) Г,СНЬНСНИ 5 ДИСКРСИгтп РСГУ- лир 0150 ч 1 ои . г)рс 1 кгс 1)ис 1 ики )ОГу,15 Горя, нсрнод 1 г)Ггоря)с)Ост нанр 5 жсния иа иягрузкс для заданной скважности устанавливаюг равным произведению периода питающего наиря)кения сети на знамсатель д 1)оби, котО- ряя выра)каст с допустимой точностью зяданнуо сквяжность напряжения на нагрузке.1 О 11 р.орнтст но и. 2 исчислять с 04.2.69