Импульсный регулятор мощности

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве импульсного регулятора электрической мощности в электротермических установках, подключенных к сети переменного тока.Цель изобретения " повышение качества регулирования мощности за счетуменьшения уровня колебаний регулиру емой величины, вызванных неравномерНостью частоты подключения нагрузкик сети.На фиг. 1 представлена структурнаясхема импульсного регулятора мощности; на фиг, 2 - диаграммы его работы,Регулятор содержит формирователь 1синхроимпульсов, своими входами подключенный к фазам А, В и С трехфазной сети 2, а выходом - к счетномуВходу третьего счетчика 3, параллельные информационные входы каждого разряда которого соединены с соответстВующими выходами второго счетчика 4. 25Выход счетчика 3 соединен со счетным входом четвертого счетчика 5,Вторым входом элемента ИЛИ 6 и управляющим входом элемента 7 задержки,Выход которого подключен к входу формирующего ключа 8, своим выходомПодключенного к управляющему электроду управляемого вентиля 9, последоВательно соединенного с нагрузкой 10И одной фазой сети 2, причем к этойже фазе подключен тактовый вход упРавляемого элемента 7 задержки.Управляющий вход счетчика 11, входУстановки в "0" счетчика 4 и тактоВый вход генератора 12 пачки импуль 40сов подключены к выходу счетчика 5,1а шины кора управляющего сигналаК соответствующим параллельным входам 13 и 14 счетчиков 5 и 11. Выходгенератора 12 пачки импульсов соеди 45нен с первым входом элемента ИЛИ 6,а его управляющие входы 15 - с шина.ми кода интервала регулированияКаждый из синхронизаторов на своем выходе формирует импульсы, соответствующие моменту перехода через"0" фазы сети на его входе, Счетчики3 и 5 могут быть выполнены по схемеделителя частоты с. изменяемью коэффициентом деления на основе реверсивных счетчиков, имеющих параллельные 55входы каждого разряда, суммирующиеи вычитающие (счетные) входы и входразрешения параллельной записи. Счетчик 11 представляет собой двоичный счетчик, имеющий параллельные входы каждого разряда, тактовый вход, подачей управляющего сигнала на который осуществляется параллельная запись в каждый разряд, а выход последнего разряда счетчика является его выходом. Формирующий ключ 6 предназначен для формирования импульса включения управляемого вентиля с параметрами, определяемыми характеристиками управления используемых вентилей.Принцип работы импульсного регулятора мощности заключается в следующем.Среднее значение мощности Р, подводимое к нагрузке, определяется соотношением времени включенного состояния нагрузки Т и некоторого постоянного интервала регулирования Тр, т.е. Р= Р (Т /Т), где Р- максимальное значение мощности в нагрузке, а значение Т/Тр определяет глубину регулирования. Так как период регулирования выбирается постоянным, то отработка заданной глубины регулирования мощности осуществляется изменением времени включенного состояния нагрузки, при этом на интервале импульсного регулирования нагрузку подключают к сети несколько раз, что повышает качество регулирования напряжения, интервалы включенного и выключенного состояния кратны длительности периода и полупериода сетевого напряжения соответственно, а минимальная возможная длительность однократного подключения нагрузки (длительность одного импульса мощности) равна периоду сетевого напряжения. Таким образом, дли.тельность включенного состояния нагрузки Т регулируется изменением числа Х однократных подключений нагрузки к сети на интервале регулирования Т, а число Х соответствует значению управляющего воздействия, поступающего на вход регулятора для получения требуемого значения мощности, При максимальном значении Х= И осуществляется И подключений нагрузки к сети, Длительность одного такта можно изменять с дискретностью Т /6, т,е. Т, = П Т /6, где Э - целое число, характеризующее относительную длительность такта. Длительность периода регулирования Т выразится ввиде Т = ИЭТ,/6, а относительнаяР кдлительность Т р = М),Суть импульсного регулирования,таким образом, заключается в следующем, При поступлении на вход регулятора управляющего воздействия Хнеобходимо произвести Х однократныхподключений нагрузки длительностьюТ= Т на интервале импульсного регулирования Т р = ИЭТ,/6, причем распределить эти подключения максимально равномерно по этому интервалу,или необходимо интервал Т ф = ИЭ разебить на Х тактов по возможности одииаковой длительности и включать нагрузку на каждом такте. Такое разбиение можно осуществить, выполнивоперацию деления ИЭ на Х, в результате чего определится длительностькаждого из тактов, т.е. представитьТв виде Тр= КХ+ Р, где К - целая часть от деления Я) на Х, а Р -остаток от деления. При этом интервал Тр разбивается на Х тактов, Х -Р 25из которых имеют относительную длительность КТ,/6, а Р - длительность(К + 1) Т /6.Отличительным, по сравнению с из-;вестным, признаком предлагаемого регулятора мощности является тот факт,что длительность пауз можно изменятьс дискретностью Т,/12, а. не Тс какв известном регуляторе, что позволяет повысить равномерность распределения включений нагрузки во времени.Импульсный регулятор мощностиработает следующим образом.В исходном состоянии на параллельные входы 13 и 14 счетчиков 5 и 11подан дискретный код управления Х,На параллельные входы 15 генератора12 пачки импульсов подан код относительной длительности интервала регулирования Т = ИЭ. Формирователь. 1синхроимпульсов формирует на своемвыходе синхроимпульсы с периодомТ,/6, соответствующие моментам перехода через "0" напряжений У, У, Пссети, которые затем поступают насчетный вход счетчика 3.Счетчик 3 осуществляет делениечастоты этих импульсов в соответствии с коэффициентом деления, задаваемым на параллельные информационныевходы счетчика 3 с соответствующихвыходов счетчика 4. Каждый импульсс выхода счетчика 3 поступает насчетный вход счетчика 5, коэффициент деления которого равен коду управляющего воздействия Х, установлен,ому на его параллельных информационных входах. Как только счетчик 5 дополнится до Х, на его выходе появится импульс начала первого интервала регулирования и вхождения регулятора в рабочий режим, При этом счетчик 4 устанавливается этим импульсом в "0, в счетчик 11 записывается его коэффициент деления, равный значению управляющего воздействия Х, запускается генератор пачки импульсов и вырабатывает пачку из ИЭ импульсов, которая через схему ИЛИ 6 поступает на счетный вход счетчика 11. При прохождении М) импульсов осуществляется операция деления М) на Х, причем целая часть частного записывается в счетчик 4, а остаток от деления - в счетчик 11.Число К (целая часть от деления М)/Х) на выходах счетчика 4 будет определять длительность каждого такта Т = КТ,/6. Каждый импульс на выходе счетчика 3 будет соответствовать началу такта, причем этим же импульсом, задержанным на время , в счетчик 3 будеТ записываться значение относительной длительности такта ТК. Время задержкивыбирается из условия3, 7+ + ,+9, где 12 длительность пачки Я) импульсов, 7,- время прохождения импульсов через блоки 6, 11 и 4, т.е. время выполнения операции деления ИЭ на Х. Задержка на времянеобходима для того, чтобы при появлении тактового импульса на выходе счетчика 3, совпадающего с началом каждого интервала регулирования, запись значения относительной длительности первого на интервале Т такта осуРществлялась после окончания выполнения операции деления К) на Х.После отработки Х - Р тактов, т,е. после появления на выходе счетчика 3 Х - Р импульсов, которые через схему ИЛИ 6 поступят на счетный вход счетчика 11, содержимое его станет равным Р + (Х - Р) = Х, на его выходе появится импульс, который, поступив на счетный вход счетчика 4, увеличит его содержимое на "1". При этом оставшиеся Р из Х тактов будут иметь относительную длительность (К + 1) .Т /6.Как только число импульсов, поступивших с начала интервала с выходасчетчика 3 на вход счетчика 5, станет райным Х, счетчик 5 переполнится, появится импульс начала следующего интервала регулирования, счетчик 4 обнулится, в счетчик 11 запишется зна-. чение Х, генератором 12 пачки импульСов сформируется пачка из МП импульсов, при прохождении которой через счетчики 11 и 14 определится значение 1 О Р и К, в счетчик 3 запишется значение К и опять на интервале ТР будет выра". ботано Х импульсов, каждый из которых поступает на вход управляемого элемента 7 задержки, задачей которого является формирование двух импульсов, совпадающих по фазе с синхроимпульсами фазы сети, к которой подключена нагрузка, предназначенных для включения тиристора в течение пе О риода напряжения сети., Импульсы, поСтупающие на счетный вход счетчика 3, могут быть любой фазы (Б , У, 0,), а на управляющий электрод тиристора для его включения необходимо Подавать синхроимпульсы только той фазы, к которой подключена нагрузка, Поэтому тактовый вход элемента задержки подключен именно к этой фазе.30Кажцая пара импульсов с выхода блока 7, усиленная до требуемого знаения формирующим ключом 8, поступает на управляющий электрод,управляемого вентиля 9, обеспечивая включеНие нагрузки в момент перехода питающего напряжения через нее на время, равное периоду сети. Так, например, гри Т Р = 48 и Х = б интервал Т дели-Ртся на 6 тактов относительной длительностью 8 каждый. Диаграммы напряжения На нагрузке Б для этого случая даны на фиг, 2.Таким образом, предложенный регу" лятор мощности обеспечивает более высокое качество регулирования элект рической мощности за счет повышеннои по сравнению с известным регулятором равномерности распределения во времени подключений нагрузки к сети.Формула изобретенияИмпульсный регулятор мощности, содержащий тиристор, предназначенный для последовательного соединения с нагрузкой и сетью, формирователь синхроимпульсов, генератор пачки импульсов, счетчик и формирующий ключ, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества регулирования мощности, в него введены второй счетчик, счетный вход которого соединен с выходом первого счетчика, третий счетчик, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, а параллельные информационные входы - с соответствующими выходами второго счетчика, четвертый счетчик, выход которого соединен с управляющим входом первого счетчика, входом установки в "О" второго счетчика и тактовым входом генератора пачки импульсов, параллельные информационные входы которого соединены с шинами кода длительности интервала регулирования, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, управляемый элемент задержки, выход которого соединен с входом формирующего ключа, причем выход третьего счетчика соединен со счетным входом четвертого счетчика, вторым входом элемента ИЛИ и управляющимвходом элемента задержки, входы формирователя синхроимпульсов предназначены для подключения к многофазной сети, тактовый вход элемента задержки - к фазе сети, питающей нагрузку, а параллельные информационные входы первого и четвертого счетчиков - к шинам кода сигнала управления.1390742 Составитель О. Техред А.Кравч рфеноваКоррект едактор В, Данко Зимоко каз 1779/53 НИИПИ по1130 ская наб., д. 4 изводственно-полиграфическое предприятие, г од роек Тираж 665 Государственног елам изобретенийсква, Ж, Рауш Подписноомитета СССРоткрытий