Устройство для регулирования мощности на нагрузке

,БО 5 В 11 2 б ный номитетБ етений и СРГГИЙ СУДАРСТ о дялдм(71)Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени химико-техноло-. гический институт им, ф, Э. Дзержинского(56)1, Регулятор напряжений серии РЯБО. Техническое описание, инструкция по эксплуатации. 2 ДЖ.380,098-01 ТО Запорожское производстгенное объединение фПреобразователь".2. Озерянский А, А., Градоблян- . ский В, М. Стабилизатор напряжения. веременного тока с трансформаторно" тиристорным дискретным исполнительным органом. - В кн.: Проблемы технической электродинамики, вып. 41, 1973., с. 68-78. (прототип) .(54) 57).,1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЦНОСТИ НА НАГРУЗКЕ, содержа-. щее датчики напряжения.и тока, подключенные к выходу трансформаторнотирлсториого дискретного исполнительного органа, первый. задающий генератор"и распределитель импульсов, о тл и ч а в щ е е с я тем, что.,-.с целью повышения точности регулирования мощ. ности при. несинусоидальных режимах,в него введены последовательно соединенные анализатор спектра, задатчик весовых коэффициентов., усилитель,.сумматор, преобразователь напряжения в частоту и счетчик, а также делитель с постоянным коэФФициентом деления, делитель с переменным коэффициентом деления и последователь но соединенные выпрямитель, блок срав-. нения, преобразователь аналог-код и Преобразователь код-аналог, выход которого подключен к второму входу сумматора, а второй вход - к выходу задатчика весовых коэффициентов, вы" ходы счетчика подключены к .управляю- . щим входам делителя с переменным ко. - эффициентом деления, счетный вход которого через делитель с постоянным коэффициентом деления подключен к первому задающему генератору, а выход через распределитель импуль- . сов - к входу трансформаторно"тиристорного дискретного исполнительного органа, вход. выпрямителя подключен к датчику напряжения и к первому входу Е анализатора спектра, второй вход которого подключен к датчику тока. 2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что анализаторспектра соедраит триггер, вход кото.рого подключен к второму задающемугенератору и к первому входу блокасинхронизации, а выходы через соответствующие ключи подключены к гене"ратору функций Радемахера, выходыкоторого через генератор функцийуолша подключены соответственно квходам первой и второй групп ключей,причем управляющий вход одной группы ключей соединен с первым входоманализатора, непосредственно, а управляющий вход другой - через инвортор, а второй вход анализатора подкльчен к второму входу блока синхро"низации, выходы которого. соединеныс управляющими входами соответствующих ключей, выходы групп ключей являются выходами анализатора, 1019398Изобретение относится к автомати- чен к первому задаюцему генератору,ческому управлению и может быть ис-а выход через распределитель импульпользовано для построения точных ана- сов - к входу трансформ-.торно-тирилоговых и цифровых систем регулиро- сторного дискретного исполнительногования мощности на нагрузке, например органа, вход выпрямителя подключен кв нагревателе .аппарата высокого дав" 5 датчику напряжения и к первому входу ления при производстве сверхтвердых анализатора спектра, второй вход коматериалов, торого подключен к датчику тока.Известно устройство для регулиро- Причем анализатор спектра содержит вания мощности на нагрузке поссредст- триггер, вход которого подключен к вом изменения напряжения, содержа О второму задающему генератору и к перЦее силовой тиристорный блок, систе-.: вому входу блока синхронизации, а му импульсно.-фазового управления, цепь .,выходы через соответствующие ключи обратной связи 1 . ПОдключены к генератору Функций РадеНедостатки данного устройства. сле, махера, выходы которого через генера,дующие: наличие интервалов отсутствия тор функций уолша подключены сооттока, что недопустимо для малоинерци- : ветственно к входам первой и втоонных нагрузок прямого нагрева отсут- рой групп ключей, причем управляюствие контроля тока нагрузки. щий вход одной группы ключей соеди".Наиболее близким техническим реше- нен с первым входом анализатора нением к предлагаемому изобретению явля-О. посредственно, а управляющий вход ется, устройство для регулирования моц-. другой - через "инвертор, а второй ности на нагрузке, содержащее транс- вход анализатора подключен к второФорматорно-тиристсрный дискретный ис- му входу блока синхронизации, выполнительный орган, датчик тока,.дат- ходы которого соединены с управляючик напРЯжениЯ, РаспРеделитель импУль 2 з цими входами соответствУюцих клюсов, измерительный элемент, чувствя - чей, выходыгрупп ключей являются тельный элемент, генератор импульсов выходами анализатора. управления, каскад, задержки., даа поро- На Фиг. 1 представлена схема устрой говых устройства 2. ства для регулирования мощности нанедостатком данного устройства яв- нагрузке, на фиг. 2 - анализатор шляется нйзкая точность при несинусо- ЭО,спектр.идальных режимах, Несинусоидальные , Устройство для регулирования мощрежимы возникают при циклическом . , ности на нагрузке содержит трансфорхарактере изменению нагрузки, наматорно-тиристорный дискретный испол пример, при производстве сверхтвер- нительный орган 1, датчик .2 тока, дых материалов, по.:ступенчатом передатчик 3 напряжения, распределитель ключении дискретного исполнительно- , 4 импульсов, анализатор 5 спектра, го .органа, при влиянии помех от вклю- . эадатчик б весовых коэффициентов., чейия и выключения тирйсторов , выпрямитель 7, блок 8 сравнения, усиЦелью изобретения является повы" литель 9 масштабный, сумматор 10, жение точности регулирования мощ-. 4 О преобразователь .11. напряжение-частота Ности при несйнусоидальных режачах.импульсов, преобразователь 12 кодПоставленная цель достигается тем, аналог, преобразователь 13 аналогчто в устройство, содержащее датчики. :код, счетчик .14,.задающий генераиапрлжения и тока, подключенные:к вы- тор ", 5, делитель 16 с постоянным ходу трансформаторно-тиристорного 45 коэффициентом деления, делителй 17 дискретного исполнительного органа, с переменным коэффициентом деления. первый задающий генератор. и распре- , : Кроме того, анализатор спектра 5 делитель импульсов,.введены последо- включает в себя задающий генератор 18, Вательно соедивенные анализатор сйек" триггер 19, блок 20 синхронизации, .тра, задатчик весовых коэффициентов, О ключи 21 и 22.аналоговые, генератор: усилитель, сумматор, преобразователь 23: Функций Радемахера, генератор 24 ,напряжения.в частоту, и .счетчик,. а функций Уолша, первую группу ключейтакже. делитель с постоянным коэффи аналоговых, вторую группу ключей . циентом деления, делйтель с перемен- ,2 б аналоговых, инвертор 27, ным коэФфициентом делеЙия и последб" Устройство работает следунщим вательно соедийенные выпрямитель, :. 5 образом.блок сравнения, .преобразователь ана , Импульсы частотой Е от задающего лог-коди преобразователь код-аналог генератора 18 поступают на счетный ,вйход которого подключенк второму вход триггера 19, прямой и инверсВходу сумматора, а второйвход -. ный.выход которого через аналоговыек выходу эадатчика весовых коэффицен 6 О ключи 21 и 22 подают эти.импульсы на . тов, выходы счетчика подключенц .к уп- вход генератора 23 функций Радемахеравляюцим входам делителя с Перемен- ра. На выходе генератора Функций "ным коэффициентом деления, счетный Радемахера получают К функций Раде- вХод которого через делительс постО"махера, которые образуют ортогональянныи коэффициентом деления подклю" 65 ную, но не полную систему Функций.1019398 Т14 Т. З 5 время, определяемое задающим генератором 18,Таким 1 образом, на выходе задатчика. 6 весовых коэффициентов появится сигнал, равный. произведению текущеэ 1 п м)1% Ц 4 И 3Значение К-.ой функции Радемахера,определенной на отрезке (,0,1 г (Чполучают следующим образом; отрезок0,1 :делится.на 2 равных подинтервалов, в кажцом. йэ которых функцияпринимает попеременно значения+1 и -1, а на концах подинтервалов".,(Ц = О. Функции Радемахера периодичнй.в интервале и .имеют,вид прямоугольной кривой меандра, причем наинтервале укладывается: 2 полупери" 10адов Маго меандра, Выходной сигнал генератора 23 функций Радемехераподают на вход генератора 24 функцийУолща, Функции Уолша в . зто действи- тельные функции, определяемые как 35произведение фуйкций Радемахера.:ФУгде 1, ь, , а .-,номера разрядовдвоичного представления числа К, в ко торых коэффициенты, представляющиеразряды, не равны. нулю. На выходегенератора 24 функций Уолша генерируется система функций. Уолша Ы, (1), : необходимая. для аппроксимаций си-, 25нусоидальной .функции единичной амйли-.туды, согласно следующевы выражению. пф .30ош 1 Ф ф%Игде а - коэффициент ряда Фурье-уолша,.определяемый но формуле Причем выход прямого канала триг- ,щ гера 19 формирует зхасо 1, а инверсного канала- э 1 пж. Сигналй .с выхода генератора 24 функций Уолша поступают на управляемые входы групп . ключей 25.и 26, выходы которых под 4 ключены к входам задатчика 6. весо вых коэффициентов, в качестве которого может использоваться операционный усилитель на р входов. КоэФфициент. передачи по каждому . 50 ,каналу этого усилителя определяется значением коэффициента ряда ФурьеУолша а, а число каналов р требуеМой точностью .аппроксимации, т.е, колйчеством функций Уолша. Йа управ Я ляющне:входы первойгруппы аналЬго-. . вых ключей 25 поступает сигнал с выхода датчика 2 тока, а на управля-. йцие входы второй.груйпы аналоговых ключей 26 поступает сигнал с выхода ф) датчика 2 тока через инвертор. 27, .Такое. соединение группы аналоговых . ключей 25 и 26, эадатчика 6 весовых коэффициентов, датчика 2 тока и инвер тора 27 позволяет заменить операцию 65 умножения операцией сложения, .1 Т1 И)мп ыФа Щ 1 ай Ц,М 1 Для того, чтобы это выражение опреде- .ляло активную мощность, необходимр осуществить синхронизацию синтеэируемой синусоиды с.сетью. Для этих целей слежуит блок 20, на вход кото"рого подаются высокочастотные колеба",. нияс выхода задающего генератора 18 и входное напряжение О, мощность которого необходимо измерить. В блоке20 определяется знаковая функциясигнала Щэхдп. Ь )и вырабатываются короткие импульсы при переходе напряжения через нуль осуществляется дифференцирование з 1 эп О , В том же. блоке вырабатывается последовательность импульсов при переходе через нуль знаковой функции с выходазадающего генератора 18 В моментпоявления импульса от функции У онределяется знак ыяп 0 и после появле; ния первого импульса от: Хз: определя-. ется знак Функции .э 1 рь Уз . При одинаковых знаках э 1 Р Ц и з 18 пРэ блоК 20 включает прямой канал ключ. 21 за- крывается ), при разных знаках блок 1 20 вкл 1 очает инверсный канал (ключ 22 закрывается ). Таким образом осущест- вляется синхронизация синтеэируемой синусоиды с сестью, После осуществления синхронизации блок 20.отключается Он может включйться через некоторое го значения тока на напряжение единичной амплитуды. Если напряжениестабильно, то этот сигнал необходимо подать на масштабный усилитель 9 .стребуемым коэффициентомусиления.В действительности коэффициент усиления малотабного усилителя.9 выбрантакой величины, чтобы его произведение на единичную амплитуду дало,например, минимально доцустиффое значение напряжения в сети 0 . Значение.этого .напряжения вводится в блок 8сравнения, .на второй вход Которого:подается через выпрямитель 7 теКУ"щее значение напряжения О. На выходе блока 8 появится аналоговыйсигнал, равный О-Оу=ЬУ, который преобразователем 13 аналог-код преобраэу .ется в код. Этот код подают на пре".образователь 12 код-аналог и на выходеего появится сигнал, пропорциональныйЯй)Ы(с) . Сигнала о выходов преобразователя код-аналог 12 и усилителЮ9 подают на сумматор 10, выходнойсигнал которого пропорционален актив"ной мощности, преобразуется в часто-,ты импульсов преобразователем .11 На 1019 З 9 В.пряжениечастота, а затем подают на счетчик 14, выходы которого соединены с управляющими входами делителя с переменным коэффициентом деления 17.Импульсы с выхода задающего генератора 15 с частотой Х поступают на делитель 1 б с постоянным коэффициентом деления, а затем на счетный вход делителя 17 с переменным коэффициентом деления, В зависимости от кодовой комбинации на управляющих входах делитель осуществляет деление частоты с коэффициентом деления М, определяемым по формулдМ = А 2+ В 2 1+ С 2++ + П 2"+ Еф 2 "+ Г 23, 15 где А, В, С, , Р, Е, Р - состояния управляющих. входов, делителя," 2 - оснрвание системы счисления, в которой работает счетчик приведен ,ная формула применена к двоичной си 2 р стеме счисления, хотя использовать- . ся может любая ).Импульсы с выхода делителя с переменным коэффициентом деления поступает на распределитель 4, которыйр 5 управляет переключением тиристоров трансформаторно-тиристорного исполнительного органа 1. Частота переключений тиристоров; определяется, в основном, частотой задающего гене", ратора 15, которая не зависит от изменения параметров нагрузки. Коррекцию частоты переключения тиристоров трачсформаторно-тиристорного.дискретного исполнительного органа1 осуществляют изменением коэффициента деления делителя 17 с переменнью коэффициентом деления, который изменяется в функции измененияактивной мощности выделяемой на нагрузке. При этом напряжение и токна нагрузке могут иметь любую форму,так как точность измерения мощности,выделяемой на нагрузке, остаетсявысокой за счет введения анализатора 5 спектра, задатчика б весовыхкоэффициентов, выпрямителя 7, блока8 сравнения, масштабного усилителя9, сумматора 10, а стабилизацию выделяемой мощности осуществляют эа счет.введения задающего генератора 15,делителей 16-17, преобразователя 11напряжение-частота, счетчика 14. Внедрение устройства для регулирования мощности нагрева шихты в производстве сверхтвердых материалов позволит повысить степень превраще- ния графита в алмаз за счет повышения точности регулирования мощности нагрева шихты в процессе синтеза алмаза. Это приведет также к стабилизации выхода готового продукта и увеличения его на 10 с 1 стека реакционной шихты.1019398. Составитель В. ГрибовТехред И.Гайду ректор Г. Решетник: Редактор С, Пат ввее юаеве е ое тент", г. Ужгород, ул. филиал П тиая,каэ 3701/41 Тираж 874 " Подпи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 45