Импульсный регулятор мощности

Союз СоветснниСоцнапнстнческ наРесттубпнк ОП ИСАКЙЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ(51 ) ф. тх я. б 05 О 23/19 Гасударстввниый комитет Опубликовано 30.04.80. Бюллетень ЛЪ 16 ло делам изобрвтеиий и открытий(088.8) Дата опубликования описания 30,04,80(54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ Изобретение относится к регулированию электрической мощности.при нагреве и может быть использовано в производстве стекловолокна для поддержания с высокой точностью температуры стеклоплавильного сосуда.Известен регулятор электрической мощности для стабилизации температуры, содержащий источник переменного напряжения, тиристор, нагревательный элемент, динистор, терморезистор и стабилитрон, позволяющий осуществить импульсное регулирование мощности в нагревательном элементе 11. Недостатком данного устройства является невысокая плавность регулирования, обусловленная использованием только одного положительного полупериода питающей сети.Известен также импульсный регулятор мощности, содержащий измерительный элемент, тиристорный исполнительный элемент, блок преО образования фазы во временной интервал, широтно импульсный модулятор и элемент И, позволяющий увеличить плавность регулирования температуры 2) Недостатком регулятора является снижение надежности коммутирующих устройств (тиристоров) и высокий уровень радиопомех, обус - Ловленный использованием фазоимпульсного способа управления тирнсторами, и, как след. ствие, углом "зажигания" тирлсторов, отлич. ным от нуля.Наиболее близким к предлагаемому является импульсный регулятор мощности, содержа. щий тиристорный ключ, силовой вход которого подключен к источнику переменного напряжения, соединенному с последовательно включенными ограничитечем и дифференцирующим звеном, датчик обратной связи, элемент совпадения и ждущий генератор импульсов. В дан. ном устройстве один из входов элемента совпадения соединен с выходом датчика обратной связи, роль которого выполняет генератор импульсов, а другой вход элемента совпадения подключен к выходу ждущего генератора импульсов, соединенного с выходом дифференцирующего звена. Устройство позволяет осущест влить импульсное регулирование мощности в нагрузке с постоянным углом "отпирания"тиристоров, равным нулю градусов, и повыситьПОМЕХОуСТОИЧИВОСТЬ И НЗДЕЖНОСТЬ рабОТЬт ует.ройства 13 тт.Однако устройство 1 л.ест су;ествснньтйНЕдОСТЗТОК, ОбуедОВЛЕтГНЫй НЕВЫСОКИМ бЫСтроДС 1 ЛСТВ 1 ЛРМ И 11 г 1 ИЖЕтптотт тот:и" "г.,т 1 Р" тчт 111 ОО.Взния мощносРл, что сказывается нз качествеТЕХНОЛОГИЧЕСт,О О ПООВЕССЗ и ЦЕЛОМ, Ут;ЗЗЗННЬ 1 йнедосаток особенно и"оявляется пси упрзвлении технологическим процессом От управдяющей вычислительной мапвлны (УВМ), когданеобходпсмо сопрягать объект управления сИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВЗ 1 тИЕМ МОЩНОСТИ (НЗПР 11 ьмер, стеклоплавильный сосчд 1, с УВМ, В этомслучае цифоовойт ьтхотт тт Вт 1 нз Лоимео В Видецифрового парзлпельното двоичного кода, необходимо преобразовать сначала в аналоговую Величину, а затем В прямоугольные импульсы регулируемой длительности. При смене информа.ции с Выхода УРМ, т.е. смене кода, внутри ужесформированного прямоугольного импульса формирование импульса, соответствутощего новомузначению кода, Возможно только не раичке Окончания пре.тлтпущегр. К том же известное устройство имеет и невысокуто точтлость, Обусловленную временным несовпадением переднего иззднеГО дэрснтов прямоугольетсго импульса смоментами пеоеходз через 0 1 геременнсгс (синусоидзльного) напряжения питающей сети.Кроме того, данное устройство нельзя использовать при трзнсформатОрнсй нагрузке какэто и делается при питании стеклоплзвилыгыхсосУдов, из-за возможного образования пос 1 О.янной составляющей В первичной обмотке трзн.сформатора за счет скончания одного импульсаи начала другого полупериодзми одинаьтовойПОЛЯРНОСТИ;Известное устройсво имеет также невысокую плавность регулирования при малых спгНаЛЗХ ОТКЛОНЕТПЛЯ ТЕМПтсратуры ОТ Заданной,Цель изобретения - повьп тегпле точностии быстродействия,Указанная цель достигается тем, что регулятор содержит зздатчик периода регулирования, счетчик, два блока элементов совпадения, аналого-цифровой преобразователь и эле.мент ИЗИ, причем один из входов первогоблока элементов совпадекия соединен с выходОМ ЭадатЧтЛКЗ ПЕрИОда рЕГуднрОВаНИЯ, друГОЙвход первого блока элементов совпадения -с выходом счетчика, а его выходы через элементсовпадения - с одким иэ входов сче 1 чика, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующегс звена, з второй выход - с од.ним из входов второго блока элементов совпздекия, другой вход которогс через аналогоцифровой преобразователь соединен с выходомдатчика обратной связи, а выходы через по"ле.довзтельно соединенные элемент ИЛИ и ждущий 5 1 О Щ 25 ЗО 411 5 О 55 генератор импульсов - с уттрзвлянналм входом тиристорнсго ключа.Па фиг. 1 представлена блок. схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - пример реали. эзции устройства для случая равенства периода тд 1 СЛЗ НМ 1 тудЬСОВ (ПЕрисда КОМбинацяй Имлудь. сов десяти периодам питающего (синусоидального) напряжения (1 и=101).Устройство содержит источник 1 переменного (синусоидального) напряжения, ограни.пттель 2, дифференцирующее звено 3, задат.чик 4 периода регулирования (комбинаций импульсов), счетчик 5, первый блок 6 элементов "овладения, элемент 7 совпадещ 1 я, генератор 10 кОРВ, Вкл 10 чзтсщ 1 лй 1 дзтч 11 к 8 сбратнсй 1 связи и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, второй блок 11 элементов совпаде. нтля, элемент И.ИЛИ 12, ждущий генератор 13 импульсов и тиристорньщ кл 1 оч 14.Устройство работает следующим образом.Синусоидальное напряжение литния блока 1 проходя через ограничитель 2 собранный, например, нз триггере Шмитта, преобразуется в поСЛЕ 11 ОВЗТЕЛЬ 1,ОСТЬ ПРЯМСУГОЛЬНЬтХ РЗЗНОПОДЯРНЫХ импульсов с моментами перемены фазы, кратными 0 или 180 градусов, При прохождетпли данной последовательности прямоугольных импульсов через дифферен 1 ируюп 1 ее звено 3 на его Выходе образуется продифференцированная последовательность импульсов, кратных 0 фазы питающего напряжения, т,е. Каждому периоду щттзющего напряжения длительностью 1 соот. ветствует один короткий импульс в нуле фазы данного периода, Указанная последовательность импульсов с выхода блока 3 поступает ка вход счетчика 5, представляющего собой последовательно соединенные триггера 15 - 18 (фиг. 2). С одного из выходов счетчика 5 (фиг. 1) последовательность импульсов поступает на первый Вход блока б элементов совпадения, на другой вход которого с задатчика 4 периода регулирования (комбинаций импульсов) поступает параллельный двоичный код, ссответству.1 опптй длительности периода числа импульсов, Ддя случая Т = 10 Т этот код имеет вид 1010, причем младцдлй разряд (в данном случае "0") поступает на элемент совпадения 19 (фиг. 2), старщкй разряд (в рассматриваемом случае "1") - нз вход элемента 20 совпадения,Первый блок 6 элементов совпадения представляет собой схему равнозначности собранную на элементах совпадения 19 - 22 (фиг.2). В момент совпадения кода задания с блока 4 (фиг, 1) с двоичным кодом числа, записанного в счетчике 5, срабатывает элемент 6 совпа. дения, который своим выходным импульсом производит обнуление счетчика 5. Второй вы. ход счетчика 5 соединен с одним из входоввторого блока 11 элементов совпадения, на(фиг. 2),5второй вход которого поступает двоичный кол сигнала обратной связи, снимаемого в непрерывной форме с выхода датчика 8 обратной связи и преобразованного в двоичный код в АЦП 9.В простейшем случае АЦП 9 представляет собой последовательно соединенные блок преобразования аналогового напряженкя, снимаемого с блока 8, в число-импульсный код и дешифратор. В общем случае вместо блоков 8 и 9 может быть использован генератор 10 кода или УВМ с выходным сигналом в форме параллельного цифрового двоичного кода, При использовании УВМ число коммутируемых разрядов в цифровойд форме с ее выхода цг вход блока 11 выбирается, исходя из допустимой величины точности регулирования мошности в объекте (нагрузке). Второй блок 11 элдаментов совпадения также собран на элементах совпадения, в частности на элементах 23 - 27 73422 6 ронанцом блоками 4-:7 поступают ца вхоп ждущего генератора 33 импульсов, собранного, на. приьдер, цг блокддпг-дсддераторе, С выхода блока 13 сформкровгццьдйд и усиленный (в случае необхолимостид импульс (или пачка импульсов высокой частоты для надежного отпирания тиристоров) поступает ца управляющий вход тиристорного ключа 14, формируя тем самым в нагрузке соответствуюшее пдсло импульсов синусоидального напряжения, кратное Т в заданном периоде Ти.Применение устройства позволяет вместе с бьдстродействуюддим регулятором более точно поддерживать температуру объекта вследствие фиксации числа чьдпульсов, кратных периоду переьденного напряжения питающей сети; ра ботать без создания радиопомех, так как включение тока происходит при переходе напряжения через нуль;на печах выработки стекловолокна увеличить соя с 0,65 до 0,8, что умень шает потери мощности в сети и трансформаторах; в отлищде от схем фазового регулирова. щдя, применяемых в настоящее время, предлагаемое устройство нечувствительно к помехам по цепи упргвледпдя, не создает постоянную составляадцую, так как пропускает в нагрузку только четное число полупернодов напряжещдя питадсшей сети, устройство достаточно просто стыкуется с выходом УВМ (в случае необходимостдд), при этом выход УВМ (в цифровой форме) соединяется непосредственно со входом блока 1. За счет исключения из состава УВМ преобразователя "код-аналог", являющегося источником дополнительных погрешностей, увеличивается и точность регулирования,Формула изобретения Импульсньдй регулятор мощности, соддгч;- ший тддристорньдй ключ, силовой вход которого подключен к источнику переменного напряжения, соединенному с последовательно включенным ограничителем и диффереццирующим звенолд, датчик обратной связи, элемент совпадения и ждуший генератор импульсов, о т л ич а ю ш и й с я тем, что, с целью повыше. ния точности и быстродействия, регулятор содержит задатчик периода регулирования, счетчик, два блока элементов совпадения, аналогоцифровой преобразователь и элемент ИЛИ, при чем один из входов первого блока элементов совпадения соединен с выходом запатчика периода регулирования, другой вход первого блока элементов совпадения соединен с выходом счетчика, а его выходы через элемент совпадения - с одним из входов счсдчика, второй вход которого соединен с выходом дифцеФ акаэ 1500/одписное Тираж 9 Филиал ИИ 1 "Патент", . Ужгород, ул . 11 роек сная, 4 7 731422 ференцирующего звена, а второй выход - с одним из входов второго блока элементов совпадения, друтой вход которого через аналого.цифровой преобразователь соединен с выходом дат- кл чика обратной связи, а выходы через последовательно соединенные элемент ИЛИ и ждущий кл генератор импульсов - с управляющим входом тиристорного ключа. кл 8Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Нф 507864,6 05 О 23/19, 1973,2. Авторское свидетельство СССР Мо 541154,6 05 О 23/19, 1974,3. Авторское свидетельство СССР Мт 444166,0 05 О 23/19, 1974 (прототип).