Регулятор электрической мощности

(5)М. Кл.605 Р 1/66 с присоединением заявкн яе -(53) УД К 621,319. ,44(088,8) Дата опубликования описания 15,07.82:еД , ю".Киевский ордена Ленина политеф 4 еФВВД,иь 1 оту 1им. 50-летия Великой Октябрьско социврниуической р(54) РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ 1Изобретение относится к автомати-. ческому регулированию электрических величин, в частности мощности, и может быть использовано в качестве высокоточного исполнительного устройства в прецизионных системах автомати 5 ческого регулирования, например, температурного режима электротермического оборудования.Известны регуляторы электрической мощности в нагрузке, подключенной-к цепи переменного тока, содержащие силовую цепь из последовательно соединенных тиристорных ключей и нагрузки, и цейь Обратной связи, содержащую т 5 датчик регулируемой величины,усредняющий фильтр, компаратор, принцип действия которых основан на усреднении сигналов датчика регулируемой величины с последующим сравнением по лученного сигнала обратной связи с заданным значением и формированием по результатам сравнения сигнала на запуск силовых тиристоров 11. 2Недостатками таких регуляторов являются значительная инерционность,обусловленная наличием усредняо 4 егофильтра и, как следствие, невысокаястатическая и динамическая точность.Кроме того, такие регуляторы требуютсинхронизации с напряжением сети ипоэтому ненадежно работают при изменении коэффициента нагрузки,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсярегулятор электрической мощности,содержащий блок силовых тиристоров,включенный между входным и выходнымвыводами, блок выключения силовыхтиристоров, датчик мгновенной мощности нагрузки, выход которого соединенс первым входом компаратора, ко второму входу которого подключен выходзадатчика, а выход компаратора соедиыен со входом блока выключения силовых тиристоров и управляющим входоминтегратора. Принцип действия данного регулятора основан на Фазовом уп.равлении тиристоров с вклюцением вначале полупериода и выключением вмомент равенства сигнала с выходаинтегратора и задатчика. Такой принцип требует синхронизации импульсовуправления тиристорами с напряжением сети, для чего в известном используется синхронизирующий трансформатор и формирователь синхроимпульсов.Такая схема надежно работает на чисто активную нагрузку или комплексную .нагрузку с постоянным коэффициентомнагрузки со 5% 2.Однако при изменяющемся коэффициенте нагрузки нарушается синхронизация схемы с током, протекающем в нагрузке, Импульс, формируемый для запуска силового тиристора, поступаетне в начале полупериода напряженияна нем, а в любой момент, определяемый сдвигом фазы напряжения и токанагрузки. Это приводит к резкому снижению надежности работы регуляторапри изменении коэффициента нагрузки,а при значительных изменениях и к на друшению работоспособности в целом,Целью изобретения является повышение надежности при работе на нагрузку с изменяющимся коэффициентом нагрузки, 30Поставленная цель достигается тем,что в регулятор электрицеской мощности введены генератор импульсов, двесхемы совпадения и триггер, причемвыход генератора импульсов соединенс первым входом каждой из схем совпадения, второй вход каждой из которых подключен к соответствующему выходу триггера, выход каждой из схемсовпадения соединен о соответствующимуправляющим входом блока силовых тиристоров, а вход триггера подключенк выходу компаратора.На фиг, 1 представлена функциональная схема регулятора мощности;на Фиг, 2 - схема включения силовыхтиристоров; на фиг. 3 - схема выключения силовых тиристоров; на Фиг,временные диаграммы работы устройства.0 Схема (Фиг. 1) содержит питающую сеть 1 и подключенную к ней силовую цепь, состоящую из последовательно соединенных блока силовых тиристоров 2 и нагрузки 3, последовательно сое-:.,ф диненные датчик мгновенной мощноститоковая измерительная цепь которого подключена посредством измерительного трансФорматора 5 к силовой цепи, а измерительная цепь напряженияподключена параллельно нагрузке, интегратор 6 и компаратор 7, задатцик8, схему управления силовыми тиристорами 9, содержащую автоколебательный генератор импульсов 1 О, выходкоторого подключен к первым входамсхем совпадения 11 и 12, вторые входы которых соединены с выходами триггера 13, а выход - с управляющимивходами силовых тиристоров, и блоквыключения силовых тиристоров 14,вход которого подключен к выходу компаратора. Блоком силовых тиристоровмогут быть два встречно-параллельновключенных тиристора (Фиг. 2) илилюбая мостовая схема с тиристорамии диодами в плечах. В качестве датчика мгновенной мощности может бытьиспользован измерительный преобразователь мощности на датчиках Холла,например, измерительный.преобразователь мощности типа По 24. Интегратор6 выполнен на основе операционногоусилителя, интегрирующая емкость которого может закорачиваться ключем,управляемым триггером. Компаратор 7выполнен на основе операционного усилителя,Автоколебательный генератор им-.пульсов 10 выполнен на основе блокинггенератора. Блок выключения силовыхтиристоров 14 может быть выполненна основе тиристорных ключей и коммутирующих емкостей (фиг, 3) и включенв схеме параллельно нагрузке или параллельно блоку силовых тиристоров(Фиг, 1). Регулятор работает следующим образом.При включении схемы в сеть триггер 13 произвольно устанавливается в одно из устойчивых положений, открывая высоким потенциалом одну из схем совпадения 11 или 12, Например, открыта схема совпадения 12, тогда непрерывная последовательность импульсов с выхода генератора 1 О (фиг, 4) 13 проходит на включение одного из встречно-параллельно включенных тиристоров (фиг. 2), но отпирает его только в момент, когда напряжение на нем становится положительным (т,е. в начале полупериода), После отпирания тиристора его же анодным напряжением нагрузка подключается к сети, на ней начинает выделяться мощность,которая измеряется датчиком мгновенной мощности 4 и интегрируется интегратором 6, Когда выход интеграто- ра 06 и задатчика Ц 8 сравниваются по величине, на выходе компаратора 7 вырабатывается импульс Ц, от которого срабатывает блок выключения 14, запирающий открытый тиристор. Этим же импульсом разряжается емкость интегратора 6 и опрокидывает О ся триггер 13, запирая схему совпадения 12 (тем самым исключая повторное включение только что запертого тиристора путем запрета подачи управляющих импульсов на его вход), и отпирая схему совпадения 11 (управляющие импульсы подаются на запуск второго силового тиристора). Однако второй тиристор не включится до тех пор, пока его анодное напряжение не 20 станет положительным, Аналогично работа повторяется каждый полупериод.Такин образом, как бы не менялся коэффициент нагрузки и фазовый сдвиг напряжения и тока, момент включения силового тиристора практически совпадает с началом полупериода сетевого напряжения, т. е. включение тиристоров самосинхронизируется их же анод- ЗО ным напряжением.В известном устройстве синхронизация выполняется сетевым напряжением, которое, естественно, никак не реагирует на изменение коэффициента на- з 5 грузки, Синхронизирующие импульсы, которые одновременно служат и для включения тиристоров, появляются либо в момент изменения знака напряжения (для чисто активной нагрузки), либо 40 могут быть искусственно сдвинуты на постоянный угол для комплексной на" грузки с постоянным коэффициентом нагрузки. При изменении же коэффициента нагрузки запускающий импульс мо жет появиться в момент, когда на тиристоре отрицательное напряжение, что вообще исключает срабатывание его в одном полупериоде, либо когда на тиристоре напряжение достигло большой зо величины и он включается не в начале полупериода, а позже. А это уменьшает максимальную мощность, которая может быть подключена к нагрузке.Таким образом, использование предлагаемого регулятора мощности позво- ляет получить надежную работу системы регулирования в любых режимах (пус. ка, статическом, изменение установки) для любого характера нагрузки при изменении коэффициента нагрузки от нуля до единицы.формула изобретенияРегулятор электрической мощности,содержащий блок силовых тиристоров,включенный между входным и выходнымвыводами, блок включения силовых тиристоров, датчик мгновенной мощностинагрузки, выход которого соединен свходом интегратора, выход которогосоединен с первым входом компаратора,к второму входу которого подключенвыход задатчика, а выход компараторасоединен с входом блока выключениясиловых тиристоров и управляющим входом интегратора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности при работе на нагрузку с переменным коэффициентом мощности, внего введены генератор импульсов,две схемы совпадения и триггер, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом каждой из схемсовпадения, второй вход каждой из которых подключен к соответствующемувыходу триггера, выход каждой изсхем совпадения соединен с соответствующим управляющим входом блока силовых тиристоров, а выход компараторасоединен с входом триггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 559471, кл, б 05 Р 1/66, 1970.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке И 2884702/24-07,кл. 6 05 Р 1/66, 1980.943685 07/54 ТирВНИИПИ Спо д113035, М д аж 914 Подписное Государственного комитета СС елам изобретений и открытий осква, Ж, Раушская наб.,Патент", г. Ужгород, ул. Проектная филиал Составитель И, Головинова актор Л. Повхан Техред Т, Маточка КорректоР Г. Рещетн