Импульсный регулятор

Союз СоветскихСоциалистическимиРеслублнк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ТВЛЬСТВУ(51)М. Кл. 605 Р 1/46 ф Н 02 Р 9/30 ГееуларстаенннЯ квинтет СССР по делам нзобретеннЯ н еткрытнЯ(54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к автоматикеи может найти применение в системахрегулирования напряжения и частотыэлектрических машин, а также в другихимпульсных системах автоматическогорегулирования,Известны различные устройстваимпульсного регулирования, содержащееизмерительный орган, модулятор ширкны импульсов и усилитель мощности,работающий в ключевом режиме 11)и 2). Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее изме% рительиый орган регулируемого параметра, модулятор ширины импульсов, ключевой усилитель мощности, выход которого служит для подключения к управляппяей обмотке объекта регули- Ю роваиия, соединенной с шиной источника питания, а вход подключен к выходу модулятора ширины импульсов, вход которого, в свою очередь, соединен с выходом измерительного орга на, и узел отрйцательной обратной связи.31.Однако показатели надежности таких устройств в целом ряде случаев не отвечают поставленным требованиям. 30 Для улучшения показателей надежности аппаратуры могут испольэоваться различные методы. В частности может уменьшаться время между регламентным обслуживанием или система регулирования может снабжаться защитой, котоРая в случае аварийного изменения регулируемого параметра отключает неисправное устройство и подключает резервное Однако вре" мя между регламентным обслуживанием не может быть меньше чем время автономной работы устройства, а защита от аварийного превьзаения регулируемого параметра срабатывает тогда, когда укаэанное изменение уже произошло, что ужеСточает требования к другим устройствам, работающим совместно с системой регулирования,Цель изобретения - улучшение показателей надежности импульсной системы автоматического регулирования путем сокращения времени между проверками системы и предотвращение аварийного изменения регулируемого параметра при отказе указанной систе.Эта цель достигается осуществлением периодического контроля работоспособности системы автоматическогорегулирования в процессе ее функционирования, для чего в регуляторвведены временной блок, генератортестовых импульсов, логический блоки исполнительный элемент, причем запускающий вход генератора тестовыхимпульсов соединен с выходом временного блока, который одновременно подключен к блокирующему входу узлаотрицательной обратной связи и кпервому входу логического блока,а выход указанного генератора соединен с входом модулятора ширины им-.пульсов и с вторым входом логического блока, третий вход которого подключен к выходу усилителя мощности,а выход соединен с входом исполнительного элемента.На фиг, 1 приведена схема предлагаемого устройства на фиг. 2 и 3эпюры напряжений при нормальном иаварийном режимах работы оответст- Щвенно.Импульсный регулятор содержит измерительный орган 1 регулируемогопараметра, вход которого соединен свыходом объекта 2 регулирования, авыход подключен к входу модулятора 3ширины импульсов, Выход модулятора3 ширины импульсов подключен к входуключевого усилителя 4 мощности, вы-ход которого подключен к управляющейобмотке 5 объекта 2 регулирования,соединенной с шиной источника 6 пита-ния,Регулятор содержит также узелотрицательной обратной связи 7, которая может охватывать как регуляторв целом, так и его составные части,например модулятор ширины импульсов,как изображено на фиг, 1,Кроме того, в регулятор введенгенератор 8 тестовых импульсов, выход которого подключен к входу модулятора 3 ширины импульсов н одновременно к одному из входов логического блока 9, а запускающий вход указанного генератора 8 соединен с выходом временного блока 10, которыйодновременно подключен к блокирующемувходу узла отрицательной обратнойсвязи 7 и к второму входу логического блока 9, третий вход которогоподключен к выходу усилителя 4 мощности, а выход указанного логическогоблока подключен к входу исполнительного элемента 11,В работе предлагаемой схемы импульсного регулятора можно выделитьрабочий режим и режим самоконтроляработоспособности канала регулирования,В рабочем режиме сигнал с выходаобъекта 2 регулирования поступает на ф 9вход измерительного органа 1, гдепреобразуется в сигнал, пропорциональный регулируемому параметру,величина и форма которого определяется особенностями построения модулятора 3 ширины импульсов. Сигнал навыходе измерительного органа 1 можетпредставлять собой, например, постоянное напряжение, величина которогоопределяется регулируемым параметром,или пилообразное напряжение, среднее значение которого, определяетсярегулируемым параметром,Сигнал на выходе модулятора 3представляет собой последовательностьмодулированных по ширине импульсов,коэффициент заполнения которых определяется сигналом на входе модулятора 3 и соответственно сигналом на выходе объекта 2 регулирования, В усилителе 4 мощности осуществляетсяусиление сигнала с выхода модулятора3 до значений мощности, необходимыхдля управления объектом 2 регулирования.Сигнал на выходе усилителя 4 мощности представлен на фнг, 2 в, Зв.Узел отрицательной обратной связи 7обеспечивает необходимую устойчивостьсистемы регулирования.В режим самоконтроля система регулирования переходит при появлении.сигнала на выходе временного блока10 (Фиг, 2 а, За),Укаэанный сигнал поступает одновременно на один иэ входов логического блока 9, на блокирующий вход узлаотрицательной связи 7 и на запускающий вход генератора 8 тестовых импульсов, При этом укаэанный сигналотключает цепь отрицательной обратной связи 7 и запускает генератор 8тестовых импульсов, сигнал на выходекоторого представляет собой двухполярный импульс (Фиг., 26, Зб),Сигнал с выхода генератора 8 поступает на один из входов логического блока 9 и на вход модулятора 3ширины импульсов.Амплитуда тестовых импульсоввыбирается таким образом, чтобы величина сигнала на входе модуляторапри одной полярности тестовогоимпульса соответствовала случаю, ког.да коэффициент заполнения импульсовна выходе. модулятора 3 равен 1, апри другой полярности тестовогоимпульса соответствовала случаю,при котором коэффициент заполненияимпульсов на выходе модулятора 3равен О, Соответственно при одной полярности тестового импульса ключевойусилитель 4 мощности при исправномрегуляторе будет полностью закрыт,а при другой полярности тестовогоимпульса - полностью открыт (фиг.2 в).Сигнал с выхода усилителя 4 также.поступает иа один из входов логического блока 9.В зависимости от необходимогодля объекта 2 регулирования законарегулирования при исправном регуляторе Фаза Сигнала на выходе усилителя 4 мощности будет либо совпадать.с фазой тестового сигнала при любой его полярности (фиг, 2 в), либо не совпадатьВ случае же отказа регулятора фаза сигнала на выходе усилителя 4 мощности при любом законе регулирования будет совпадать с Фатой тестового сигнала при одной его полярности и не совпадать при дру"ой (фиг. Зб,в)Если обозначить А - логический сигнал на выходе временного блока 10, В - логический сигнал на выходе генератора 8 тестовых импульсов, С - логический сигнал на выходе усилителя 4 мощности, 0 - логический сигнал на выходе логического блока 9, то в зависимости от реализуемого системой )5 закона регулирования, блок 9 выполняет логическую операцию, определяемую либо уравнением0 А (В - С)либо уравнением 20Р = А (Вф - фС)Первое уравнение соответствует случаю, изображенному на фиг. 2 и 3.Иэ приведенных уравнений следует, что сигнал на выходе логического д блока будет появляться только в режиме самоконтроля, при нарушении нормального функционирования регулятора (фиг. Зг) .Сигнал с выхода логического блока 9 поступает на вход исполнительного элемента 11, который осуществляет соответствующие операции, предотвра" щающие аварийный режим в системе (фиг. Зд).35После снятия сигнала с выхода временного блока отключается генератор тестовых импульсов и снимается блокировочный сигнал с узла отрицательной обратной связи. 40При этом регулятор переходит в рабочий режим.Длительность режима самоконтроля определяется быстродействием модулятора 3 ширины импульсов и усилителя 4 мощности.При блокировке узла отрицательной обратной связи 7 укаэанные звенья становятся практически безынерционными, и длительность режима самоконтроля может быть много меньше, чем рабочий период импульсного регулятора. Благодаря этому, а также в связи с тем, что управляющая обмотка объекта регулирования имеет достаточно большую постоянную времени ток в указанной обмотке в режиме самокоитрс ля практически не меняется, и .следовательчо, укаэанный режим не нарушает нормального функционирования системы регулирования.формула изобретенияИмпульсный регулятор, содержащийизмерительный орган регулируемогопараметра, модулятор ширины импульсов, ключевой усилитель мощности,выход которого служит для подключенияк управляющей обмотке объекта регулирования, соединенной с шиной источника питания, а вход подключенк выходу модулятора ширины импульсов,вход которого в свою очередь соединенс выходом измерительного органа, иузел отрицательной обратной связи,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью улучшения показателей надежности регулятора путем сокращениявремени между его проверками и пре"дотвращения аварийного изменения регулируемого параметра при отказерегулятора, в него введены временнойблок, генератор тестовых импульсов,логический блок и исполнительныйэлемент, причем запускающий входгенератора тестовых импульсов соединен с выходом временного блока, который .одновременно подключен к блокирующему входу узла отрицательнойобратной связи и к первому входулогического блока, а выход указанногогенератора соединен с входом модулятора ширины импульсов и с вторым вхо"дом,логического блока, третий входкоторого подключен к выходу усилителямощности, а выход соединен с входом.исполнительного элемента.Источники информации,принятые во внимание при эксперт.тизе1. Автеюское свидетельство СССРЕ 408448 кл. Н 02 Р 9/30 19712, Патент США Ю 3506901,кл, Н 02 Р 5/06, 1970,3. Авторское свидетельство СССР9 482856 кл Н 02 Р 9/30, 1977857949иг.фиаЗСоставитель Ю. Андреев Редактор Н. Данкулич Техред Н.Ковалева Корректор Г. Рвшеткик Заказ 7242/77 Тираж 940 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж-,35, Раумская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород ул. Проектная, 4