Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока

(57) Изобретение относится к областиэлектротехники и может быть использовано в качестве импульсного регу.ектротермическ лятора мощност установок, подключенных к сети переменного тока, Цель изобретения в повышение точности регулирования путем уве Устр с ключ акт п гера дине тиля ЕГУ-,КА ОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(46) 15.07,86. Бюл.26 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) Авторское свидетельство СССР873353, кл. Н 02 М 5/22, 1978,Авторское свидетельство СССР699515, кл. С 05 Г 1/66, 1972.Авторское свидетельство СССР1019422, кл. Н 02 М 5/22, 1980, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО Р ЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТО чения дис йство сод оимпульсо нным к се вым входа ьсов (ГПИ 5 управле 5 управле с управл 7, послед ретности управления. ржит формирователь (ФС) 1, входом поди 2, а выходом - к генераторов пачки 3, 4 и Я-входу тригия. Прямой выход триг ия через ключ 6 соеющим электродом венвательно с нагрузкой5 ЗО 35 8 соединенного с сетью 2. Выход ГПИ3 соединен с входом управляемогоделителя 9 частоты. Выходы ГПИ 4 иделителя 9 частоты через схему ИЛИ10 соединены с входом управляемогоделителя 11 частоты, подключенноговходом к В-входу триггера 5 управления. К информационным входам 12,13 ГПИ 3,4 подключены соответственнош младших ц и-т старших разрядовкода сигнала управления с и-разрядных шин 14 кода управления. К информационным входам 15, 16 делителей9 11 частоты подключены соответстИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве импульсного регулятора мощности электротермическихустановок, подключенных к сети переменного тока,Целью изобретения является повышение точности регулирования путемувеличения дискретности управления.На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного устройства, на фиг. 2 - схема генераторапачки импульсов, на фиг, 3 - схемауправляемого делителя частоты.Функциональная схема (фиг. 1) содержит формирователь 1 синхроимпульсов, вход которого подключен к сети2, а выход - к тактовым входам генераторов 3 и 4 пачки импульс ов и Бвходу триггера 5 управления, прямойвыход которого через ключ 6 соединен с управляющим электродом управляемого вентиля 7, последовательно,с нагрузкой 8 соединенного с сетью2. Выход генератора 3 пачки импульсов соединен с входом управляемогоделителя 9 частоты, выход которого,как и выход генератора 4 пачки импульсов, через схему ИЛИ 10 соединенс входом второго управляемого делителя 11, подключенного своим входомк К-входу триггера 5 управления. Кинформационным входам 12 и 13 генераторов 3 и 4 пачки импульсов подключены соответственно ш младших и и-шстарших разрядов кода сигнала управвенно все п и и-ш старших разрядовс п-разрядных шин 17 кода интерваларегулирования, Точность регулирования повышается за счет того, чтоГПИ 4 и делитель 11 частоты распределяют в течение каждого интервапаиз 125 импульсов 53 импульса, а дополнительно введенные ГПИ 3 и делитель 9 частоты вносят коррекциючерез каждые 125077 тактовых синхроимпульсов в величину коэффициентаделения Кдобавляя к числу 53единицу, 3 ил,2ления с п-разрядных шин 14 кода управления, а к информационным входам 15 и 16 управляемого делителя 9 и 11 частоты соответственно подключены все и и и-ш старших разрядов с празрядных шин 17 кода интервала регулирования,Генераторы 3 и 4 пачки импульсов (фиг. ) включают в себя автоколебательный генератор 18 импульсов, вход которого подключен к первому входусхемы 19 совпадения, второй вход этой схемы соединен с выходом 31 счетчика 20,тактовый вход которого соединен с выходом формирователя 1синхроимпульсов, а информационные входы - с соответствующими разрядами и-разрядных шин 14 кода числа управления, Выход схемы 19 подключен к счетному вычитающему входу счетчика 20 и одновременно является выходом генератора пачки импульсовЭтот генератор с приходом тактовогс импульса записывает в счетчик20 код числа, стоящего на его информационных входах. При этом на выходе счетчика "ф " появляется сигналединицы, отпирающий схему 19 совпадения, и импульсы с генератора 18через эту схему проходят на выход,Одновременно эти же импульсы поступают на счетный вычитающий вход счетчика 20, вычитая из него записанноес информационных входов 12 или 13число, Когда этот счетчик обнуляется, на его выходе "1" появится нуль12447 бЗ 40 45 и закрывает схему 19 совпадения до прихода следующего тактового синхроимпульса.Управляемый делитель частоты (фигЗ) включает в себя счетчик 21 и схему 22 совпадения, причем счетный вход счетчика 21 является входом всего управляемого делителя частоты, выход схемы 22 совпадения является выходом управляемого делителячастоты и соединен с входом сбросав нуль счетчика 21. Входы многоразрядной схемы 22 совпадения соединеныс параллельными выходами счетчика 21и соответствующими разрядами и-разрядной шины 17. Эта схема выполняетоперацию деления числа входных импульсов в соответствии с коэффициентом деления.Каждый раз с приходом очередноготактового синхроимпульса в счетчик21 с выхода генератора 3 или 4 начинает последовательно записыватьсячисло импульсов, равное Ху(ху - сигнал управления),Таким образом, за Ь тактовых синхроимпульсов на вход счетчика поступают Х Ь импульсов. Каждый раз,когда содержимое счетчика 21 становится равным И (И - код числа длительности интервала регулирования),навыходе схемы 22 сравнения появляется выходной импульс, которыйодновременно сбрасывает счетчик 21в нуль, осуществляя операцию деленияХУ. на число 11,Схема 22 сравнения состоит изсхем эквивалентности (равнозначности) в каждом разряде, обьединенныхобщей схемой ИСчетчики 20 и 21 могут быть выпол.иены на микросхеме К 155 ИЕ 7.Устройство работает следующимобразом.Данное устройство реализует деление частоты синхроимпульсов 0 и 4распределение импульсов упрарленияА в соответствии с коэффициентом деХНления - - по закону подходящихБдробей". Эта операция выполняетсяпутем записи в последовательном кодев счетчик управляемого делителя частоты импульсов из генератора пачкиимпульсов за время, которое не мо жет быть больше времени между двумя тактовыми импульсами, т.е, небольше 0,5 Т = 10 мс. Так как заэти 10 мс в счетчик нельзя записатьбольшое число импульсов, т.е. иметь 15 большую дискретность ХУ(максимальнаявеличина ХУ = И и определяет величину дискретности), то для увеличения этой дискретности используетсяследующий путь.Числа ХУ и М можно записать впроизвольной системе счисления ввидеоХ+1. ХЬ Х,; ( )ИЬ" И +Ь"И 1 ХУгде Ь - основание системы счисления(например, двоичной 2, десятичной 10);п - число разрядов 30 Х. и И . - значения параметров Ху иИ в 1.-м разряде. Учитывая уравнения (1), коэффициХУунт деления - можно представить35Ив виде Н РХУ ЬХУ +Ь ХУд 1 +ь ХУ) (2) И Ьн И+ЬИЬИ Если числитель уравнения (2) представить в виде суммы двух сла/ Игаемых Х и ХУ, где Х+ХУ=ХУ, и выбрать Х таким, что числа Х и И имеют общий делитель г, на который они делятся без остатка, то уравне-. ние (2) можно записать в общем виде"И " ьн, ь Н ф ьфх Би 11 озО где ш - целое число младших разрядов из общего числа и разрядов.Таким образом, коэффициент К разделяется на две составляющие Ки К, причем К = К.н + К,. 55Разделив числитель и знаменатель первого слагаемого уравнения (3) на г , получаем то же значение .коэффиЬ" И.+Ь"-" 11.Ьо Ио циента К только с числителем и знаменателем в г раз меньше, чем в уравнении (3)П о Ь Х+Ь Х+ +Ь ХУК=К +КИ-фН НЛ ОИ +Ь 1Ь ХУ..г з щТц 11 +- 11 . .1 1,1 о Анализ выражения (4) показывает, что величина числителя первого и второго слагаемых и знаменателя первого слагаемого существенно меньше 53 7125 1250(без чик олжен опев Х, а два щестЕсли в известном устройстверазделения коэффициента К) счеуправляемого делителя частотыосуществить в течение 10 мс 53раций по записи в него импульсто в предлагаемом он разделенсчетчика, первый из которых освляет 53 операции, а второй, ртающий параллельно во времени,7 операций. о 50 Таким образом, в предлагаемом устройстве, где управляемый делител частоты разделен на две части в Соответствии с уравнением (4), первый генератор пачки импульсов (ГПИ) и управляемый делитель частоты (УДЧ) вепичины Х, а их разрядность составляет соответственно и-тп и ш,если уменьшение в г раз приводит куменьшению разрядности первой дробивыражения (4) на ш разрядов,Для простоты технической реализации наиболее удобно выбирать величину г=1 Тогда деление первой. дробиуравнения (4) на г=Ьэквивалентносдвигу числителя и знаменателя вправо на ш разрядов, Например, если2, т.е. число записано в двоичном коде, то сдвиг числителя и знаменателя на один разряд вправо (ш==1) приводит к уменьшению их в 2 ра.за. Аналогично, если Т,=10, то сдвигвправо приводит к уменьшению числав 10 раз.При этом для того, чтобы числитель и знамена. тель первой дроби уравнения (4) делился без остатка присдвиге его на тп разрядов, значенияХ Х, Х и И , И., Мв этих разрядах должны быть равнынулю.Например, если число й 1 представлено в десятичном коде и равно М150, а Х= 537, то при г=1. =10описанная операция приводит к следующему результату10 15 О 25 4 ч орой остоя синхроимпульс подтверждаие триггера 5, не перевоо, и приводит к повтореии записи в УДЧ 9 и 11 чикоторые, суммируясь с я от предыдущего такта ают результат 14 ( 1250 5 соответственно, что такрачивая е нию операсел 7 и хранящими числами, и 10 б с 1 ггера 5.вторяетчем в УДЧ250, а в 5 же не м Третяет состояния трсинхроимпульс псуммирования, прется число 21 ( перацию оказыв распределяют в течение каждого инБ тервала - из 125 импульсов 53 им 10 пульса, а второй (дополнительный) ГПИ совместновторым (дополнительным) управляемым делителем частоты вносит коррекцию через каждые 1250/7 тактовых синхроимпульсов в величину Кдобавляя к числу 53 единицу.В целом схема (фиг, 1) работает слецующим рбразом.Каждый момент изменения знака с напряжения сети фиксируется формирователем 1 синхроимпульсов, который формирует тактовые синхроимпульсы в начале каждого полупериода сетевого напряжения, Эти синхроимпульсы поступают на вход триггера 5 и в зависимости от его предыдущего состояния опрокидывают или не опрокидывают его.Если в течение предыдущего полу - периода на выходе УДЧ 11 формироваась единица, то триггер был установлен в нулевое состояние и синхроимпульс, перевоця его в ециничное состояние, формирует на своем выходе сигнал, который через ключ 6 включает в данном полупериоде тиристор 7.Этот же синхроимпульс, поступая на тактовые входы ГПИ 3 и,4, записывает в них числа Хц и Х , соответственно (в нашем примере - 7 и 53). Эти числа в последовательном коде поступают на входы УДЧ 9 и 11, где они соответственно сравниваются1 ц с числами И и - (в нашем примере 1250 и 125 соответственно). Так как 71250 и 53125, то на выходах УДЧ 9 и 11 импульсы не формируются и триггер .5 остается в единичном состоянии.УДЧ 11 в момент равенства в нем чисИла числу в , т.е. 125, вырабатывается импульс, который опрокидывает в нуль триггер 5, а также сбрасывает содержимое УДЧ 1.1 (т.е. 125) в нуль, после чего в него из ГПИ 4 досчитываются оставшиеся в нем импульсы, т.е. 34 импульса, и очередной такт начинается с этим остатком.УДЧ 9 накапливает в себе число до равенства его содержимого 1250 и только после этого в соответствующем такте добавляет единицу к содержимому УДЧ 11, внося коррекцию в работу схемы.Формула изобретенияУстройство для импульсного регулирования мощности переменного тока, содержащее управляемый вентиль, включенный между входным и выходным выводами, триггер управления, выход которого соединен через ключ с управляющим электродом управляемого вентиля, первый генератор пачки импульсов, первый управляемый делитель частоты, выход которого соединен с. К-входом триггера управления, формирователь синхроимпуяьсов, входом соединенный с входными выводами,а выходом - с тактовым входом первого генератора пачки импульсов иБ-входом триггера управления и празрядные шины кода управления и интервала регулирования, о т л и ч а- .ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования путемувеличения дискретности управления,1 О введены последовательно соединенныевторой генератор пачки импульсов,второй управляемый делцтель частотыи схема ИЛИ, второй вход которойсоединен с выходом первого генера 5 тора пачки импульсов, а выход - свходом первого управляемого делителя частоты; тактовый вход второгогенератора пачки импульсов соединенс выходом формирователя синхроим 20 пульсов, информационные входы второго генератора пачки импульсов соединены с ш младшими разрядами шины кодауправления, информационные входы первого генератора пачки импульсов сое 25 динены с и-тп старшими разрядами шины кода управления, информационнь 1 евходы второго управляемого делителячастоты соединены с и разрядами шины. кода интервала регулирования, а ин 30 формационные входы первого управляемого делителя частоты соединены сп-ш старшими разрядами шины кодаинтервала регулирования,г 44 М 3Составитель И.Головинова Редактор Н,Швыдкая Техред М.Ходанич Корректор О.Луговая Заказ 392 б/57 Тираж 631 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4