Устройство для цифрового управления мощностью потребителя

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 114533(511 С 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Пермское специальное проектно- конструкторское бюро по автоматизации управления технологическими процесса (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Певзнер В,В. Прецизионные регуляторы температуры. М., "Энер. гия", 1973, с. 131-141,2. Авторское свидетельство СССР В 1023618, кл, Н 02 Р 13/16, 1980.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯ, содержащее последовательно соединенные детектор нуля, формиро ватель последовательностей синхроимпульсов и мультиплексор-селектор тиристорный ключ, включенный между клеммами для подключения питающей цепи потребителя и соединенный управляющим входом с выходом муль типлексора-селектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления,в него введены регистр десятков, регистр единиц, два делителя часто на десять, сумматор, двоично-десятичный счетчик, цифровой компарато и селектирующий триггер, причем выходы регистра десятков и выход селектирующего триггера соединены со входами сумматора, выходы которого подключены к селектирующимвходам мультиплексора-селектора,выходы регистра единиц и двоичнодесятичного счетчика соединены совходами цифрового компаратора, выход которого подключен к одному извходов селектирующего триггера, вхопервого делителя частоты на десятьсоединен с выходом детектора нуля,а выход - со входом двоично-десятичного счетчика и со входом второгоделителя частоты на десять, выходкоторого подключен к другому .входуселектирующего триггера, 1145334Изобретение относится к электроФтехнике и предназначено для использования при реализации АСУ электротермическими процессами, например, впроизводстве полупроводниковых изделий,Известно устройство для цифровогоуправления мощностью электротермического потребителя, содержащее последовательно соединенные Формирователь 10синхроимпульсов и управляемьй Фазовращатель. В этом устройстве сначалаосуществляется формирование последовательности синхроимпульсов в моменты перехода питающего напряжения через нуль, а затем производится фазовый сдвиг последовательности назаданный угол 11.Недостатки известного устройствасвязаны со снижением СьБэлектро термической установки, вредным влиянием на другие потребители за счетискажения формы питающего напряжения, сложностью выделения сигнала,пропорционального мощности при 25несинусоидальных токе и напряжении,Наиболее близким техническимрешением к изобретению являетсяустройство для цифрового управлениямощностью электропотребителя, содер- З 0жащее последовательно соединенные детектор нуля, формирователь последовательностей синхроимпульсов имультиплексор-селектор, тиристорныйключ, включенный между клеммами дляподключения питающей цепи потребителя и соединенный управляющим входом с выходом мультиплексора-селектора Г 23.,Недостаток укаэанного, устройства 40 проявляется в значительных погрешностях преобразования цифрового управляющегокода в мощность электро- термического потребителя вследствие относительно большого шага квантования частоты (10 Гц) на выходеФормирователя последовательностей синхроимпульсов.Целью изобретения является повы.шение точности управления, 50Поставленная цель достигается тем, что в устройство для цифрового управления мощностью электропотребителя, содержащее . последовательно соединенные детектор нуля, Формирователь последовательностей синхроимпульсов и мультиплексор-селектор, тиристорный ключ, включенный между клеммами для подключения питающей цепи потребителя и соединенный управляющим входом с выходом мультиплексора- селектора, введены регистр десятков, регистр единиц, два делителя частоты на десять, сумматор, двоично-десятичный счетчик, цифровой компаратор и селектирующий триггер, причем выходы регистра десятков и селектирующего триггера соединены со входами сумматора, выходы которого подключены к селектирующим входам мультиплексора-селектора, выходы регистра единиц и двоичнодесятичного счетчика соединены со входами цифрового компаратора, выход которого подключен к одному из входов селектирующего триггера, вход первого делителя частоты н 1 а десять соединен с выходом детектора нуля, а выход - с входом двоичнодесятичного счетчика и со входом второго делителя частоты на десять, выход которого подключен к другому входу селектирующего триггера,На Фиг, 1 представлена функциональная схема предложенного устройства для цифрового управления мощностью электропотребителя; на фиг. 2 а-з - временные диаграммы сигналов на выходах отдельных блоков, иллюстрирующие его работу, причем индексы при сигналах соответствуют позициям блоков на Фиг.1.Устройство содержит последовательно соединенные детектор 1 (фиг, 1) нуля, формирователь 2 последовательность синхроимпульсов мультиплексор-селектор 3, а также тиристорный ключ 4, регистр 5 десятков, регистр 6 единиц, делители 7 и 8 частоты на десять, сумматор 9, двоично-десятичный счетчик 10, цифровой компаратор 11 и селектирующий триггер 12. Позицией 13 на схеме обозначен управляемый электротермический потребитель (нагревательный элемент), Тиристорный ключ 4 включен между клеммами для подключения питающей цепи потребителя 13 и соединен управляющим входом с выходом мультиплексора-селектора 3. Выходы регистра 5 десятков и выход селектирующего триггера 12 соединены со входами сумматора 9, выходы которого подключены к селектирующим входам мультиплексора 3. Выходы регистра 6 единиц и двоично-десятичного счетчи34 11453 30 3ка 10 соединены со входами цифровогокомпаратора 11, выход которого подключен к одному из входов селектирующего триггера. Вход делителя 7частоты ыа десять соединен с выходомдетектора 1 нуля, а выход - с входом двоично-десятичного счетчика10 и со входом делителя 8 частотына десять, выход которого подключенк другому входу селектирующего триг Огера 12.,Устройство работает следующимобразом.Пусть мощность электротермического потребигеля задана равной 273,а частота Г сетевого (питающего)напряжения Б (фиг, 2 а) соответствует 50 Гц. Детектор 1 нуля вырабатывает в моменты перехода сетевогонапряжения через нуль синхроимпульсы 20П(фиг, 2 б), следующие с частотой100 Гц. формирователь 2 изпоследовательности синхроимпульсов с частотой 100 Гц формируетдополнительно девять последователь- д 5ностей синхроимпульсов Б с частотами 0,2 Г = 10 Гц, 0,4 Г =,20 Гц= 80 Гц, 1,8 Г= 90 Гц. Указанныедесять последовательностей синхроимпульсов поступают на информационные входы мультиплексора-селектора 3,на селектирующих входах которого35присутствует цифровой код, определяющий подключение одного из информационных входов к выходу мультиплексора-селектора. Импульсы, имеющиеместо на выходе мультиплексора-селектора 3, открывают тиристорный ключ 4,который подключает электротермический потребитель 13 к сети питания,ФУФормирование цифрового кода населектирующих входах мультиплексо- . 45ра-селектора 3 состоит из ряда операций, Значение заданной мощности (273)в период подготовки устройства к работе заносится в регистры 5 и 6,причем в регистр 5 десятков заносится число ш = 2, а в регистр 6 единиц - число и = 7. Делитель 7 частоты на десять формирует импульсы 07подпериода управления (Тд = 0,1 с),делитель 8 частоты на десять формирует импульсы П периода управления(Т 1 = 1 с), показанные на фиг, 2 в.В йачальный момент времени импульс,Ц периода управления устанавливает селектирующий триггер 12 в единичное состояние, Единица с выхода триггера 12 суммируется сумматором 9 с числом, хранящимся в регистре 5 десятков (в регистре 5 десятков в рассматриваемом случае хранится число 2), В итоге, на выходе сумматора 9 получается число 3, т.е. результат, который на единицу превышает хранящееся в регистре 5 десятков число, Код числа 3 присутствует на селектирующих входах мультиплексора-селектора 3, определяя частоту подключения потребителя 13 к сети питания, равную 30 Гц, Начиная с этого момента, счетчик 10 производит счет подпериодов управления, В момент времени, когда текущий код в счетчике 10 совпадет с кодом числа, хранящимся в регистре 6 единиц, т,е. будет равен коду числа цифровой компаратор 11 сформирует импульс П(фиг, 2,г), который в момент времени, равный 0,7 с, "запишет на выходе селектирующего триггера 12 логический нуль, В этом случае число на выходе сумматора 9 будет равно числу, хранящемуся в регистре 5 десятков, т.е, будет равно двум, что соответствует частоте подключения потребителя 13 к сети питания, равной 20 Гц. В итоге, за период управления .Т на выходе мультиплекМсора-селектора 3 формируется последовательность импульсов Б (фиг, 2,ж), следующая е интегральной частотой 27 Гц (интегральная частота - количество импульсов за .заданный период, т,е, за период управления, равный 1 с, дифференциальная частота - величина, обратно пропорциональная периоду следования импульсов). С этой же частотой открывается тиристорныйаключ 4, подключая соответственно потребитель 13 к сети питания, Мощность, подводимая к потребителю 13 и выраженная в процентах от номинальной (в данном случае Р = 277), равна частоте подключения потребителя 13 к сети питания, Диаграмма токапротекающего в этом случае через потребитель 13, изображена на Фиг,2 з. В предложенном устройстве .коммутация цепи электротермического потребителя 13 производится всегда в моменты перехода сетевого напряжения через нуль. Вследствие этогосохраняется синусоидальная формапротекающего через потребитель 13тока, что предопределяет увеличениекоэффициента мощности электротермической установки и снижение потерьэнергии в тиристорах вследствиеисключения в них переходных процессов. Предложенное техническое решение практически сохраняет преимущество фазоимпульсного регулирования,которое заключается в непрерывномпреобразовании входного сигнала вмощность нагревателя. Это достигается тем, что период управления мощностью не превышает 1 с, а постоянная времени промьпшленных нагревателей всегда больше 1 с, Практичес ки непрерывное преобразование достигается также малым шагом квантования мощности (1 от номинальной).Это позволяет увеличить точность регулирования мощности и соответствен но качество регулирования температуры при использовании данного способа в АСУ электрическими процессами./36 Тираа 863 НИИПИ Государственног по делам изобретений 035, Москва, Ж, Ра Подписиомитета СССРоткрытийкая наб д, 4/5