Система автоматического регулирования

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 11 С 05 Р 10 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВИДЕ ГЕЛЬСТ АВТОРСКОМ к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССВ 959051 кл, С 05 Р 1/08, 1980,(54) (575 систкюв АВтоиАтйчкскогоРЕГУЛИРОВАНИЯ по авт. св. М 959051,.о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью уменьщения напряжения цепинагруз и относительно общей точки.80.1 А схемы, она дополнительно снабженавспомогательными управляемыми ключами и преобразователями напряжениекод, входы которых выполнены междуточками соединения соответствующих,секций нагрузки с исполнительнымиустройствами и общей точкой. схеваю,выходы их подключены к входам логического управляющего устройства, асредний вывод каждого из исполнительных устройств через соответствующий вспомогательный ключ соединенс общей. точкой схемы.5 10 15 20 25 30 35 Изобретение относится к техникеавтоматического регулирования и может быть использовано, например,в системах питания электрофизических установок.По основному авт, св. 9 959051известна система автоматическогорегулирования, содержацая преобраэо.ватель код - напряжение, аналоговыйвыход которого соединен с первымвходом регулятора тока, второйвход которого соединен с выходом датчика сигнала обратной связи, включенного последовательно с секциями нагрузки, и соответствующими исполнительными устройствами, каждое иэкоторых выполнено в виде управляемого выпрямителя с блоком импульсноФазового управления и шунтированокоммутирующим устройством, причемвход каждого исполнительного устройства соединен с выходом регуляторанапряжения, вход которого соединенчерез первый ключ с общей точкой схемы управления, через второй ключ -с выходом первого источника напряжения смещения, через третий ключ -с выходом одного из интеграторов,в цепи обратной связи каждого изкоторых через четвертый ключ включенрезистор,. а через пятый ключ - свыходом регулятора тока, вход каждого интегратора через шестой ключсоединен с выходом второго источника напряжениу смецения, через седьмой ключс выходом третьего источника напряжения смещения с полярностью, противоположной полярностивторого источника напряжения смецения, а через восьмой ключ - с обцейточкой схемы, при этом выходы интеграторов соединены с входами Фиксаторов максимального и минимальногозначений напряжения, а выходы этихФиксаторов так же, как и кодовыевыводы преобразователя код - напря-.жение управления, соединены с входами логического управляюцего устройства, выводы которого соединеныс управляющими входами всех ключей.,и входами коммутирующих устройств,два устройства сравнения абсолютныхзначений напряжения датчика обратнойсвязи с напряжением управления и устройство фиксации несовпадения знакаошибки регулирования со знаком сигнала управления, выходы которыхподключены к входам логическогоуправляюцего устройства 112,Недостатком известного устройства является то, что при секционном характере нагрузки, когда отдельные ее секции включаются между исполнительными устройствами, напряжение цепи нагрузки относительно Общей точки схемы получается высоким, иэ-за чего требуется изоляция, рассчитанная на повышенное напряжение, что в мощных высоковольтных установ- ках, например, при использовании сверхпроводящих электромагнитов вызывает большие трудности.Целью изобретения является уменьшение напряжения цепи нагрузки относительно общей точки схемы ("земли").Поставленная цель достигается тем, что система автоматического регулирования дополнительно снабжена вспомогательными управляемыми ключами и преобразователями напряжениекод, входы которых включены между точками соединения соответствуюцих секций нагрузки с исполнительными устройствами и общей точкой схемы, выходы их подключены к вхбдам логи- ческого управляющего устройства, а средний вывод каждого нз исполнительных устройств через соответствующий вспомогательный ключ соединен с общей точкой схемы.На чертеже приведена блок-схема системы автоматического регулирования. Система содержит преобразователь 1 код - напряжение управления, анало-, говый выход которого соединен с первым входбм регулятора 2 тока, второй вход которого соединен с выходом датчика 3 сигнала обратной связи, входами замыкающего силовую цепь, содержащую секции 4 нагрузки, между которыми включены отдельные исполнительные устройства 5 (общее ихчисло равно и), содержащие управляемые выпрямители с системами импульсно-Фазового управления, имеющие 40 средние выводы. Исполнительные устройства шунтируются коммутирующимиустройствами б. Вход каждого исполнительного устройства 5 соединен свыходом регулятора 7 напряжения и 45 вход каждого отдельного регуляторанапряжения или входы группы совместно работающих регуляторов напряжениясоединены через первый ключ 8 собщей точкой схемы управления, черезвторой ключ 9 - с выходом первого 50 источника напряжения смещения И,через третий ключ 10 - с выходомодного из общего количества щ интегратороВ 11. В цепи обратной связикаждого интегратора через четвертый ключ 12.включен резистор 13,Вход каждого отдельно работающегорегулятора напряжения или входыгруппы совместно работаюцих регуляторов напряжениясоединенных через 60 общий ключ 10,с выходом одного интегратора)через пятый ключ 14 соединены с выходом регулятора тока, Входкаждого интегратора через шестойключ 15 соединен с выходом второгоисточника положительного напряже1072016 ния смешения Иг, через седьмой ключ 1 б - с выходом третьего источника отрицательного смещения 0 и через восьмой ключ 17 - с общей точкой схемы. Выходы интеграторов соединены с входами Фиксаторов максималь ного 18 и минимального 19 значений напряжения, выходы которых соединены с входами логического управляющего устройства 20, выходы которого соединены с управляющими входами всех 10 ключей и входами коммутирующих устройств. Кроме того, система содержит два устройства 21 и 22 сравнения абсолютных значений напряжения датчика обратной связи с напряжением уп равления и устройство 23 Фиксации несовпадения знака ошибки регулирования со .знаком сигнала управления, выходы которых подключены к входам логического управляющего устройства 20. Кодовые выводы преобразователя 1 код - напряжение управления также соединены с входами логического управляющего устройства 20.Между точками соединения отдель ных секций нагрузки с исполнительными устройствами н "землей" включены входы преобразователей 24 напряжение - код, выходи которых подключены к входам логического управляющего устройства 20, а средние выводы исполнительных устройств 5 через вспомогательные электронные ключи 25, управляющие выводы которых соединены с выводами логического уп-. равляющего устройства 20, соединены с "землейф.Система работает следующим образом. При включении в работу сигналы 40 с кодовых выходов преобразователя 1 код - напряжение управления, поступающие на вход логического управляющего устройства 20, совместно с сигналами, поступающими.с выходов устройств 21 и 22 сравнения абсолютных значений напряжения датчика обратнбй связи с .напряжением управления и с выходов устройства 23 Фиксации несовпадения знака ошибки регулирования со знаком сигнала управления, а . 50 также с выходов преобразователей 24 напряжение - код, с помощью логического управляющего устройства 20 производят открывание и закрывание ключей и коммутирующих устройств и, 55 схеме в соответствии с текущим значением сигнала управления на выходе преобразователя код - напряжение управления и коммутирующих устройств в схеме в соответствии с текущим б 0 значением сигнала, управления на вы:ходе преобразователя код - .напряжение управления и сигналом обратной связи, определяемям регулируемой величиной, а также с распределени ем потенциала силовой цепи относительно "земли".Рассмотрим процесс запуска системы при нулевых начальных условиях регулируемой величины, т.е, когда ток в нагрузке равен нулю, а на выходах преобразователя 1 код - напряжение управления установилось определенное напряжение управления и определенный код, соответствующий этому напряжению.При этом логическое управляющее устройство 20 открывает ключи 10 и 15, относящиеся к первому (верхнему) интегратору 11, выход которого через ключ 10 соединен с входами регуляторов 7 напряжения первой запускаемой группы исполнительных устройств. (На чертеже к выходу каждого интегратора через ключ 10 присоединен вход только одного регулятора напряжения, выход которого подсоединен к входу только одного исполнительного устройства. На самом же деле каждый интегратор может управлять целой группой исполнительных устройств, причем регулятор напряжения может быть общим для группы исполнительных устройств или быть индивидуальным для каждого исполнительного устройства). йочи 12 и 17 интегратора, а также ключи 8 и коммутирующие устройства б первой группы исполнительных устройств, открытые перед началом запуска системы, закрываются. Первый интегратор 11 начинает интегрировать напря жение второго источника напряжения смешения Ог . Напряжение на его выходе при этом увеличивается до тех пор, пока не сработает Фиксатор 18 максимального значения напряжения.Выходные сигналы этого Фиксатора через логическое управляющее уст ройство 20 вызывают открывание ключей 10 и 15 второго интегратора и ключа 17 первого интегратора. Ключи 12 и 17 второго интегратора и ключ 15 первого интегратора, а также ключи 8 второй запускаемой группы (подключенной входами к выходу второго интегратора) исполнительных устройств закрываются. Кроме того, закрываются. коммутирующие устройства б второй группы исполни тельных устройств. Второй интегратор начинает интегрировать напряже ние второго источника напряжения смещения Ц и так далеедо тех пор, пока разница между сигналом управления и сигналом обратной связи не уменьшится настолько, что сработает сравнивающее устройство 21. Выходные сигналы этого устройства с помощью логического управлякюего устройства 20 вызовут закрывание ключа 15 и открывание ключа 16 К-го интегратора, который запускался последним, те. ключ 15 которого был включен в момент срабатывания сравниваю-щего устройства 21. Напряжение навыходе К-го интегратора начинаетуменьшаться, происходит этот процесс до тех пор, пока не сработаетфиксатор 19 К-го интегратора, Приэтом замыкаются ключи 12 и 17 и размыкаются ключи 10 и 16 К-го интегратора, Замыкаются также ключи 8 К-й 10группы исполнительных устройств иоткрываются коммутирующие устройстваэтой группы. Кроме того, размыкается ключ 17 и замыкается ключ 16предыдущего по порядку запуска 5(К)-го интегратора до тех пор,пока снижение напряжения на выходеК)-го интегратора не вызовет срабатывание фиксатора 19 (К)-го интегратора, При этом ключи 10 и 1 Б 20(К) -го интегратора размыкаются,а ключи 12 и 17 замыкаются. Замыкаются также ключи 8 (К)-й запускаемой группы исполнительных устройств и открываются коммутирующие 25устройства этой группы, Кроме того,открывается ключ 16 (К)-го интегратора, и так далее до тех пор, покане останется ровно столько включенных источников питания, сколько необходимо для обеспечения регулируемой величины в статике. Это количество определяется предварительным расчетом и заложено в программе логического управляющего устройства 20, Вмоент срабатывания фиксатора 19 35последней отключаемой ступеньки запуска срабатывают ключи и коммутирующие устройства этой ступеньки так,как для (К)-го и К)-го интеграторов. В момент срабатывания прецизионного сравнивающего устройства22 открываются ключи 12 и 17 первого интегратора и замыкается его ключ10. Замыкается также ключ 14, Приэтом выход регулятора тока подключается к входам регулятора напряжения первой группы исполнительныхустройств,В случае уменьшения сигнала управления на выходе преобразователя 1 код - напряжение, если этот сигнал стал меньше сигнала обратной связи, сработает устройство 23 фиксации несовпадения знаков, что вызовет закрывание ключа 14 и отклю чение регулятора 2 тока от исполнительных устройств первой, группы, открываются все ключи 12, разряжая конденсаторы интеграторов. Открываются также все ключи 17 и эакрыва ются ключи 10, "5 и 16, Ключи 9 включаются, подключая входЫ всех регуляторов напряжения к первому источнику напряжения смещения 0, обеспечивающему инверторный режим рабо ты исполнительных устройств, покаопять не сработает, первое сравнивающее устройство 21 при сработанномсостоянии устройства 23 фиксациинесовпадения знаков). После этогопоследовательно, как описано выше,вводится ровно столько исполнительных устройств, сколько нужно,дляполучения установившегося значениярегулируемой величины, соответствующего новому значению сигнала управления. Однако этот запуск производится при выведенной первой группеисполнительных устройств, начиная:срабатывания фиксатора 23 несовпадения знаков к входам регулятора напряжения первой группы подключаетсявыход регулятора тока, который изавершает переходный процесс,При нулевом значении сигнала управления на выходе преобразователякод - напряжение управления по окончании переходного процесса логическое управляющее устройство 20 открывает ключи 8, 12 и 17 и все коммутирующие устройства 6, а все остальные ключи закрывает,Таким образом, при работе системыавтоматического регулирования как вустановившемся состоянии, так и впереходных процессах почти все управляемые выпрямители, входящие в структуру исполнительных устройств, работают при малых величинах углов управления и за счет этого при одинаковой мощности устройства по сравнениюс обычным управляемым выпрямителем,работающим в системе автоматического регулирования, устройство будетпотреблять от сети гораздо меньшуюреактивную мощность.Значения напряжения по отношению к земле" в точках соединения исполнительных устройств 5 с секциями 4 нагрузки преобразуются Устройствами 24 в код, который поступает на вход логического управляющего устройства 20, в котором автоматически определяются точки соединения исполнительных устройств 5 с секциями 4 нагрузки, соответствующие максимальным и минимальным величинам потенциала по отношению к земле". В соответствии с поступающей в логическое управляющее устройство информацией о распределении цотенциала по отношению к "землей вдоль цепи нагрузки логическое управляющее устройство 20 соответственно заложенной программе управляет ключами и коммутирующими устройствами системы автоматического регулирования так, чтобы после запуска одной или более первых групп исполнительных устройств при увеличении тока в последователь ном порядке включались исполнитель1072016 Составитель Д. ФуфлыгинРедактор О. Юрковецкая ТехредМ,Гергель Корректор Г. Решетник Заказ 123/39 Тираж 842 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ные устройства 5, включенные в середине участков схемы, напряжение вконце которых минимально, а приуменьшении тока, напротив, в последовательном порядке отключалисьисполнительные устройства, потенциал на выходе которых по отношениюк фземпеф максимальный. Кроме того,в соответствии с заложенной программой логическое управляющее устройство 20 автоматически выбирает точкицепи нагрузки, при заземлении которых обеспечивается минимальное напряжение цепи нагрузки относительно"эемлиф. За счет этого удается добиться более равномерного распреде-ления потенциалов в отдельных точкахцепи нагрузки относительно "земпифи более низких нх значений.Благодаря уменьшению напряженйя 5 цепи нагрузки относительно "земли",обеспечиваемому системой автоматического регулирования, становитсявозможным снизить номинальное напряжение изоляции цепи нагрузки, что 10 особенно существенно в мощных ускорительных комплексах, в которых дпяуменьшения потерь энергии используются сверхпроводяаще электромагниты.