Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХШЗММПИесиииРЕСПУБЛИК 0% 01 А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРОО ДЕЛДМ ИЗОЬЩТЕНИЙ И ОткЫТИйОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ржиц) ) БИБ.1 тДО;,. ина политех(54) (57) УСТР 01 СТВО Д РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩИОС ТОКА по авт.св.О ч а ю щ е е с я тем, повышения точности и ходной мощности, вве Я ИМПУЛЬСНОГО ТИ ПЕРЕМЕННОГО9422, о т л ичто, с целью оддержания выдены преобразоАВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(711 Киевский ордена Ленический институт им. 5Великой Октябрьской соцреволюции(56) 1. Авторское свиде1019422, кл. Н 02 М 5 зщ) Н 02 М 5/22; С 05 Р66 ватель напряжения в число импульсови дополнительные двоичный суммирующий счетчик и регистр, причем входпреобразователя напряжения в числоимпульсов соединен с сетью, а выход "со счетным входом дополнительногодвоичного суммирующего счетчика,параллельные выходы которого поразрядно соединены с параллельнымн входами дополнительного регистра, тактовые входы дополнительного двоичного суммирующего счетчика, дополни"тельного регистра и цифровогокомпаратора соединены с выходомсчетчика такта, а входы длительностиинтервала регулирования цифровогокомпаратора поразрядно соединены спараллельными выходами дополнительного регистра.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(ноль 1 двоичного суммирующего 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 Г 11.Недостатком известного устройства является то, что при изменении напряжения сети при одном и том же значении входного сигнала на выходе получается раэличная величина мощности, а так как напряжение в сети может изменяться на величину до 40%, тачность работы такого регулятора 5О 20 регистра 5, счетчика 4 длительности 25 30 35 40 45 50 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 сугчмцрукнцего счетчика, параллельные выходы которого поразрядно соединены с параллельными входамидополнительного 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-схе" ма 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 гходами импульса мощности и входом "Установка 0" триггера б управления, прямойаход которого через ключ 7 управления вентилем соединен с управляющимвходом вентиля 8, последовательнос нагрузкой 9 подсоединенного к шине2 сети. Кроме того, устройство содержит генератор 10 импульсов, подключенный к счетному входу регистра 5, выход которого соединен со счетным входом двоичного суммирующего счетчика 11, Параллельные выходы последнего подключены поразрядно к первым входам цифрового компаратора 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 1 б 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.Формировательгенерирует синхроимпульсы в момент перехода через ноль напряжения сети. Частотд этих импульсов равна, например 2 с, где Хс - частота 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 синхраимпульсы к вентилю 8 не проходят. На счетных выходах счетчиков 3 и 4из синхроимпульсов формируются импульсы с частотой такта Фэ= 2 Ф,/Ки периодом Ти частотой Кр 2/Ки периодом Т, . При этом ТЪТ, т.е.К)К 4, где К и К коэффициенты деления счетчиков 3 и 4 соответственно.Таким образом, счетчиком 3 формируются тактовые импульсы для работывсей схемы, причем внутри периодаТ укладывается К полупериодов сетевого напряжения. Период Т состоитиз К полупериодов сетевого напряжения и составляет минимальную единицу.Каждый тактовый импульс записывает в счетчик 4 число, равное Копределяя тем самым длительностьимпульса мощности, в счетчик 5 -число, равное сигналу 16 Х управления, и регистр 13 - число, записанное в счетчике 14, а счетчик 14сбрасывает в ноль. По окончании тактового импульса, это число из счет-.чика 5 импульсами генератора 10переписывается в счетчик 11, сравниваясь в компараторе12 с числом йпоступающим на его вторые входы свыходов регистра 13, и равнымчислу импульсов, в которое преобразуется напряжение одного попупериода сети, При номинальном сетевомнапряжении Ч равно максимальномусигналу управления или числу тактовых импульсов в периоде регулирования,Если Х, то на выходе компаратора 12 остается ноль, триггер6 остается в исходном состоянии,ключ 7 заперт, и в данном тактенапряжение к нагрузке не подключается, Следующий импульс с выхода счетчика 3 опять приводит к записи в.счетчик 5 числа Х, которое поохончании импульса начинает последовательно переписываться в счетчик11, а в регистр 13 - нового значения 45Если 2 Х 1 М, то в момент равенства содержимого счетчика 11 числуЯт срабатывает компаратор, устанавливая триггер б в состояние "1", ключ8 открывается, пропуская к нагрузкечисло полуволн сетевого напряжения,равное К. Тот же импульс с выходакомпаратора 2 обнуляет счетчик 11,а по окончании его в счетчик 11 досчитывается из счетчика 5 число им 55пульсов, равное 2 Хч, и т.д.Например, ирий. 1=7, Х=5 схемаработает следующим образом. Первыйимпульс с выхода счетчика 3 записывает в счетчик. 5 число Х=5, а врегистр 13 - число й Ит =7, определенное в предыдущем полупериоде.Далее Х=5 переписывается генеретором 10 в счетчик 11. Таким образом,на первых входах компаратора 12имеется число пять, а на вторых семь.Так как .5 с 7, то компаратор заперт,триггер 6 остается в нулевом состоянии, ключ 8 заперт, нагрузка от сетиотключена. Второй импульс опять записывает в счетчик 5 Х=5, и по егоокончанию начинается последовательная перезапись этого числа в счетчик11 увеличивая его содержимое. Когдаоно станет равным семи, срабатываеткомпаратор 12, церебрасывая в единицу триггер 6, ключ 8 открывается, ик нагрузке начинают проходить импульсы мощности до тех пор, покаимпульс с выхода счетчика 4 несбрасывает триггер 6 в ноль. Тотже импульс с выхода компаратора сбрасывает счетчик 11 в ноль и по егоокончании оставшиеся в счетчике 5импульсы в количестве =2 Х-Ит==2 х 5 - 7=3 досчитывают"я в счетчик11, запоминаясь до следующего такта.Третий импульс повторяет операциюсчета в счетчиках 5 и 11 с учетомостатка от предыдущих операций.При этом на выходе компаратора появляется сигнал для управления вентилем, а в счетчике 11 остается остаток, равный=фосв+ " И=1. Четвертыйтактовый импульс увеличивает содержимое счетчика 11 до шести, причемимпульса управления вентилем 9 появляется, так как пятый, шестой иседьмой 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 Мт, 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 М , где й максимальное значение Х,1, при котором на нагрузке выделяется полная мощ1108583 ИПИ Заказ 588 Подисно ираж 66 т", г, Уагород,ул. ектная, 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 1 О 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 формулой;+, Я20 где Ь число тактовых импульсов. Таким образом, при М=ОМ 4 числозависит от величины Й, которое в свою очерець прямо пропорционально связано с напряжением сети Й =Ос, К, где К " постоянный коэФфициент. Чем больше напряжение, тем больше й тем меньшепри 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 407, а значит точность управления увеличивается на 403, В замкнутых системах существенно повышается динамическая точ" ность, 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.