Устройство релейно-импульсного регулирования мощности

СОК)3 СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕ СРЕспуБлик 5 ЦИ 1757053 А 2 М 5/257Дф 3 Фъи ЮОЗПру;-,51) 5 МИТГТОТКРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕННО ИЗОБРЕТЕНИРИ ГКНТ СССР СПИ НИЕ ИЗОБРЕТ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4889728/07" 13, генератор 14 опорного кода К и цифро- (22) 12.12,90.:,". вой компаратор 15. Формирователь запу- (46) 23,08,92, Бюл, Гч; 31. :. скающих импулъсовсодержит два элемента (71) Московский энергетический институт И 17 и 18, два блока 19 и 20 согласования, (72) О.А. Бурунин и Е,С, Московская ;.: : элемент 21 задержкии одновибратор 22, В (56) Авторское свидетельство СССР,М.. зависимости от кода сигнала управления Ку 1111143, кл. 6 05 Р 1/66, Н 02 М 5/22, 1984 обеспечивается коммутация нагрузки 3 наАвторское свидетельство СССР ЬЕ : . фазноеилилинейное напряжение; Если код 1314369, кл. Н 02 М 5/257, 1986,;:КУ К 0, то осуществляетсяподключение по (54) УСТРОЙСТВО РЕЛЕЙЙО-ИМПУЛЬС- . заданному алгоритму нагрузки 3 только к НОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ,: :.,.фазному напряжению сети и регулирование (57) Использованйе в электротехйике, в ча-" мощности в диапазойе 0 Р= Р/Рн 0 1/3, стности для регулированйя мощности рези-Если код КУ) К; то осуществляется по застивных электротермических установок. ",данному алгорйтму поочередное подключе- Сущность изобретения; устройство содер-: . ние на-,"рузки 3 к фазному и линейному житсймисторы 1 и 5 и формирователи 7 и 8 . напряжению и регулированиемощности в ф синхроимпульсов. Фоомиоователь сигнала"диапазоне 1/3 Р 1, что позволяет расуправления содержит -запоминающе"блок . шири.ь регулировочнце возможности. 2 10, мультиплексор 11, счетчйк 12, Т-триггер " .ил.ХФ40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования мощности резистивных электротермических установок.Известно устройство для импульсногорегулирования мощности, содержащее симистор, последовательно соединенный снагрузкой и сетью, последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, генератор пачки импульсов, цзраллельные входы которого соединены с шинами сигнала управления, суммипующий счетчик, Т- и ЯЯ-триггеры, 1,ормирующий ключ,Недостатками устройства являются ухудшение коэффициента мощности приувеличении глубины регулирования напряжения (мощности) и невысокая плавность регулирования мощности вследствие большого шага квантования мощности,Известно устройство релейно-импульсного регулирования мощности, содержащеедва симистора, одни выводы которых подключены к зажимам для подсоединения одного фэзного и нулевого проводов, а другие- с одним выводом нагрузки, другой выводкоторого подключен к зажиму для подсоединения другого фазного провода питающейсети, два формирователя синхроимпульсов, подключенных к соответствующим проводам питающей сети, датчик тока, фирмирователь сигнала управления, содержащийзапоминающий блок, мультиплексор, Т- триггер и кольцевой счетчик, а также формирователь запускающих импульсов, содержащий два элемента задержки, элемент 4 И, элемент запрета, инвертор, дваодновибратора и два блока согласования.Недостатками известного устройства являются невозмокность регулирования мощности в диапазоне 0 Р= Р/Рс 1/3, а также сложность схемотехники формирователя запускающих импульсов.Цель изобретения - расширение функциональных возмокностей.В устройстве релейно;импульсного регулирования мощности, содержащем первый симистор, включенный между выводом для подключения нулевого провода и выводом для подключения нагрузки. другой вывод для подключения которой соединен с выводом для подключения одной из фаз сети, второй симис гор, включенный между выводом для подключения другой фазы сети и выводом первого симистора, связанным с нагрузкой, первый формирователь синхроимпульсгв. вход котгрого подключен к выводам для подь лгпч."ция нулевого йровода и 4 эзь сеги. сля-.:-.цгой с нагрузкой, второй 4 цп;,ирс,вл,. ль .1 . ,цпмпульсов, включен 10 1520253035 ный между выводами для подключения фзз сети, связанных соответственно с нагрузкой и с вторым симистором, формировагель сигнала управления, содержащий запоминаю. щий блок, адресные входы которого являются информационным входом формирователя сигнала управления, соединенного с шинами кода сигнала управления, Т-триггер, вход которого является входом синхронизации формирователя сигнала управления, мультиплексор, информационные входы которого соединены с соответствующими информационными выходами запоминающео блока, а его адресные входы -. с выходами кольцевого счетчика, вход которого соединен с выходом Т-триггера и с входом "Разрешение выборки" запоминающего блока, формирователь запускающих импульсов, содержащий элемент задержки, первый элемент И, двз бло-. ка ссГласования, при этцм прямой выход мультип ексора, являющийся первым выходом формирователя сигнала управления, соединен с первым входом первого элемента И, третий вход которого через элемент задержки соединен с выходом первого формирователя синхроимпульсов, а выход - с входом первого блока соглзсовэния, выходы блоков согласования соединены с входами управления соответствующих симисторов, в формирователь сигнала управления введены. генератор опорного кода и цифровой компаратор, при этом выход генератора опорного кода соединен с В-входом цифрового компаратора, А-вход которого соединен с шинами сигнала управления, а в формирователь запускающих импульсов - одновибратор с возможностью перезапуска и второй элемент И, при этом первый вход второго элемента И соединен с инверсным выходом мультиплексора, являющегося вторым выходом формирователя сигнала управления, а второй вход - с выходом "А В" цифрового компаратора, являющегося третьим выходом формирователя сигнала управления, третий вход второго элемента И соединен с выходом второго формирователя синхроимпульсов, а выход - с входом второго блока согласования и с входом одновибратора, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И,Предлагаемое устройство отличается от известного введением в формирователь сигнала управления генератора опорного цифрового кода и цифрового компаратора, соединенного с формирователем запускающих импульсов, имеющего более простую схему, Новые элементы и связи обеспечивают на нижнем диапазоне регулирования мощности блокирование цепей управления6 5Фсимистора с наибольшим анодным напря- с входом блока 19 согласования. Вход Х 1жением,." . .,: .: элемента И 18 соединен с инверсным выхо.Положительный эффект от использова-": дом мультиплексора 11 ФСУ 9, вход Х 2 - сния изобретения заключается в расшире- - выходом "АВ" цифрового компаратора 15нии области применения регулятора за счет 5 ФСУ 9, вход ХЗ - с выходом ФСИ 8, э выходвозможности регулирования им мощности"в", - с входами блока 20 согласования и одно-полном диайазоне 04 Р Рня с высокиМй, вибратора 22, Выходы блоков 19 и 20 соглаэнергетическимипоказателями. Кроме"тогб, " сования соединены с входами управленияупрощается схема формирователя запуска- , сймисторов 1 и 5 соответственно,ющих импульсов, а следовательно; удешев,- 10 " Устройство работает следующим обраляется его изготовление,.,.:.-." ". зом,На фиг. 1 приведена блок-схемауст-При появлении напряжения АВСО нэройства; на фиг, 2 - графики напряжейий,вводах регулятора ФСИ 7 генерируетсинхпоясняющиеего работу, ;.:.",:,: роимпульсы (фиг, 2 б) в моменты переходаУстройство(фиг.1)содержитпервый"сичерез нуль фазного напряжения Ода (фиг.мистор 1. включенный между" выводами 2 2 а), а ФСИ 8 генерирует синхроимпульсыдля подключения нулевого провода и выво-" (фиг, 2 в) в моменты перехода через нуль"дом для подключения нагрузки 3, другой" линейного напряженияОля (фиг,.2 а), Частовывод дляподключения которой соединенс. та этих импульсов"равна:удвоеййой частотевыводом 4 для подключения фазы А питаю напряжения питающей сети 1. Импульсы сщей сети. Второй симистор 5 включен меж- ФСИ 7 поступают на вход Т-триггера 13, наду выводом 6 для подключения фазы В: выходе которого появляются импульсы (фиг.питающей сети и выводом первого симисто-2 г) с частотой следованйя, равной частотера 1, связанногос нагрузкой 3, Вход перво- "напряжения питающей сети, Импульсы сго" формирователя 7 синхроимпульсов 25 выхода Т-триггера 13 подаются на вход(ФСИ) подключен к выводам 2 и 4 дляпод- ..кольцевого счетчика 12, выходы которогоключениянулевого провода и фазы А сети-. управляютадреснымивходамимультиплексоответственно, Вход второго ФСЙ 8 под-. сора 11, на информационные входы котороключен к выводам 4 и 6 для подключения го подают 1 с-разрядную информацию,фаз А и В питающей сети соответственно: : 30 заложенную взапоминающем блоке 10. ВыФсрмирователь 9 сигнала управления" бор номера ячейки зайоминающего блока(ФСУ) содержит запомйнающий блок 10 10 с записанным.в ней кодомойределяетсямультиплексор 11, кольцевой счетчик 12, Т-: цифровым кодом на его адресных входах,триггер 13; генератор 14 опорного цйфрово-Считывание информациииззапоминающего кода и цифровой компаратор 15, 35 гоблока 10 осуществляетсявмоментприхоАдресные входы запоминающего блока 10, да импульса на его вход "Разрешениесоединеныс А-входом цифрового компарэ- выборки", Информация, каходящаяся в затора 15, В-входкоторогосоединенсгенера- поминающем блоке 10, определяет алготором 14 опорного кода, и; являются.ритм управлениясимйсторэми 1 и 5,информационными входами ФСУ 9, соеди-" 40:. Пусть включенномусостоянию симистоненного с шинами кодасигнала управления " ра 1 соответствует сигнал "Лог:1" на прямомКу, Вход Т-триггера 13, являющийся вхоДом " выходе мультийлексОрв 11, а включенномусинхронизации ФСУ 9; соединен с выходом" : . состоянию симйстора 5 - сигнал "Лог.1" напервого ФСИ 7, а выход - с входом кольце- : . инверсном выходе мультййлексора 11. Тогвого счетчика 12 и входом "Разрешение вы да алгоритм управления симисторами, заборки запоминающего блока 10, программированный взапоминающемИнформационные входы мультиплексОра 11блоке 10, можно представитьв виде паралсоединены с соответствующими информа- ;.лельного -разрядного цифрового кода, При1цйонными выходами запоминающего блока этом алгоритм управления симистором 5 за 10, а адресйые входы - с выходами кольце висит от соотношения цифровых кодов навого счетчика 12,: :. - . входах А и В цифровогокомпаратора 15, НаФормирователь 16 запускающихим- А-вход цифрового компаратора 15 подаетсяпульсов(ФЗИ)содержитдваэлементаЗИ 17 текущий код сигнала управления Ку, а наи 18, два блока 19 и 20 согласованйя, эле-В-вход - код с выхода генератора 14 опормент 21 задержки и одновибратор 22 с воз ного кода. Генератор 14 опорного кода форможностью перезапуска, ВходХ 1 элемента мирует постоянйый цифровой код КИ 17 соединен с прямым выходом мультй=" соответствующий условию мощности на выплексора 11 ФСУ 9, вход Х 2 - с выходом ходе регулятора Р=1/ЗРно. Если на входаходновибратора 22, вход ХЗ через элемент А и В цифрового компараторв 15 Рыполнязадержки 21 - с выходом Ф СИ 7, а выход - ется условие КуКо, то на его выходе "АБ"появляется сигнал "Лог.1", разрешающийработу симисторз 5, если же КуКс, то навыходе "АВ" компаратора 15 устанавливается сигнал "Лог, 0", запрещающий работу этого симистора. 5Пусть сигнал управления такой, что наинформационный вход ФСУ с шин кода сигнала управления подается циФровой кодК у К 0, коду Кна адресных входах(1) (1/запоминающего блока 10 соответствует 8 10разрядный код 11111000 на его информационных выходах, Тогда на выходемультиплексора .11 с частотой следованиясинхроимпульсов 1 С (фиг. 2 г) параллельныйкод на его входе преобразуется в последовательный код на его выходе,Поскольку код К у Ко, то на выходе(1)цифрового компаратора 15 устанавливаетсясигнал "Лог, 0", запрещающий. включениесимисторз 5, а на выходе одновибратора 2 20- сигнал "Лог,1";При появлении сигнала "Лог. 1" на пря:мом выходе мультиплексора 11 (фиг, 2 д) изакрытом симисторе 5 на .входах Х 1 и Х 2элемента ЗИ 1 устанвливается сигнал "Лог. 251", Одновременно с выдержкой времениэлемента 21 задержки на вход ХЗ элементаИ 17 поступают синхроимпульсы (фиг. 2 б) свыхода ФСИ 7. Длительность временной задержки, необходимой для отстройки от переходных процессов при переключениях вцепи Ч триггер 13мультиплексор 11, составляет несколько десятков наносекунд изависит от быстродействия применяемойэлементнои базы. При этом длительность 35синхроимпульсов значительно выше и составляет несколько десятков микросекунд,При появлении синхроимпульсз на входе ХЗэлемента И 17 на его выходе появляемсяимпульс (фиг. 2 е), который поступает на 40вход блока 19 согласования, Блок 19 согла, -сования по информационному импульсунаего входе формирует энергетический импульс, поступающий на входуправления симистором 1, вызывая его включение (фиг, 2, 45момент 10). Последующее появление синхроимпульсов на входе ХЗ элемента И 17вызывает периодическое включение симистора 1, подключающего нагрузку 3 на фазное напряжение О 0 питающей сети(фиг, 2 и). 50Прй ттоявлении на выходе мультиплексора 11 сигнала "Лог. 0 (фиг, 2 д, момент 11),на выходе элемента И 17 устанавливаетсясигнал "Лог,0" (фиг. 2 е), который вызываетзакрытие симистора 1 и отключение нагрузки 3 от сети, По мере увеличения сигналауправления увеличивается его цифровойкод и, соответственно, увеличивается длительность включенного состоянля симистора 1 на периоде регулирования Тр. В результате обеспечивается регулирование мощности в диапазоне 0Р ( 1/3,Пусть сигнал управления увеличился на столько, что его цифровой код К уКо коду К на адресных входах запоминающего блока 10 соответствует 8-разрядный параллельный код 11111001 нз его выходах, преобразуемый мультиплексором 11 в последовательный код, Поскольку К уК 0, то на выходе цифровото компаратора 15 устанавливается сигнал "Лог, 1", разрешающий работу симистора 5.До момента 1) устройство работает указанным образом, на интервале 1 о 11 на прямом выходе мультиплексора - сигнал "Лог, 1", симистор 1 включен, к нагрузке 3 приложено фазное напряжение,При появлении на прямом выходе мультиплексора 11 в момент т 1 сигнала "Лог, 0", а на инверсном выходе "Лог. 1" симистор 1 закрывается, отключая н рузку 3 от сети, При пбявг,вниина входе ХЗ элемента И 18 синхроимпульса с ФСИ 8 на его выходе появляется импульс (фиг, 2 ж), который поступает на вход блока 20 согласования, формирующего энергетический импульс на включение симистора 5.Симистор 5 включается,подключая нагрузку 3 на линейное напряжение О 1 питающей сети (фйг, 2 и, момент т 2). Одновременно импульс (фиг, 2 ж) на выходе элемента И 18 запускает одновибратор 22, который формирует на своем выходе импульс "Лог. 0" (фиг, 2 з) длительностью 15 - 20 мс, запрещающий одновременное включение симистора 1. Поскольку появление синхроимпульсов на выходе элемента И 18 (фиг, 2 ж) вызывает периодическое включение симистора 5 и перезапуск одновибраторэ 22 в моменты 1 з-ь 5 с сохранением сигнала "Лог. 0" нз его выходе (фиг, 2 з).При появлении в момент 16 на прямом выходе мультиплексора 11 сигнала "Лог, 1" симистор 5 закрывается в момент 17 перехода в нем тока через нуль и отключает нагрузку 3 от сети. В момент тв одновибратор 22 возвращается в исходное состояние с сигналом "Лог, 1" на выходе (фиг. 2 з), разрешая работу симистора 1, Поэтому приход в момент 19 очередного синхроимпульса с ФСИ 7 вызывает включение симистора 1 указанным образом. Далее работа схемы циклически повторяется, В результате обеспечивается регулирование мощности в диапазоне 1/3Р ( 1.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность на активной нагрузке в диапазоне 0Р:= РIРном, 1 с разбивкой нз две зоны регулирования и высокими энергетическими показателями, что расширяет его запускающих импульсов, содержащий элефункциональные возможности. мент задержки, первый элемент И, два блоФ о р м у л а и з о б р е т е н и я . ка согласования, при этом прямой выход Устройство релейно-импульсного регу- мультиплексора, являющийся первым выхолирования мощности, содержащее первый 5 дом формирователя сигнала управления, сосимистор, включенный между выводом для единен с первымвходоЯ г 1 ервого элемента подключения нулевого провода и выводом И, третий вход которого через элемент задля подключения нагрузки, другой вывод держкисоединенсвыходомпервогоформидля подключения которой соединен с выво- рователя синхроимпульсов, а выход - с дом для подключенйя одной из фаз сети, 10 входом первого блока согласования, выховторой симистор, включенный между выво- ды блоков согласования соединены с входадом для подключения другой фазы сети и . ми управления соответствующих выводом первого симистора. связанным с симисторов, о т л и ч а"ю щ" е е с я тем, что, нагрузкой, первый формирователь синхро- с целью расшйрения функциональных возимпульсов, вход которого подключен к вы можностей, в формирователь сйгнала упводам для подключения нулевого проводаи равления введены генератор опорного кода фазы сети, связанной с нагрузкой, второй и цифровой компаратор, при этом выход формирователь синхроимпульсов, включен- генератора опорного кодасоединен с В-вхоный между выводами для подключения фаз дом цифрового компаратора, А-вход которо- сети, связанных соответственно с нагруз го соединен с шинатии кода сигнала кой и с вторым симистором, формирователь. управления, а в формирователь запускаю- сигнала управления, содержащий запоми- щих импульсов введены одновибратор с нающий блок, адресные входы которого яв- " возможностью перезапуска и второй элеляются информационным входом мент И., при этом первый вход второго элеформирователя сигнала управления, соеди мента И соединен с инверсным выходом ненногос шинами кода сигналауправления, мультиплексора, являющегося вторым вы- Т-триггер, вход которого является входом ходом формирователя сигнала управления, синхронизации формирователя сигнала уп.- а второй вход - с выходом "АВ" цифрового равления, мультиплексор; информацион- компаратора, являющегосятретьим выхоные входы которого соединены .с 30 дом формирователя сигнала, управления, соответствующими информационными вы-: третий вход второго элемента И соединен с ходами запоминающего блока, а его адрес- выходом второго формирователя синхроимные входы - с выходами кольцевого пульсов, а выход - с входамивторого блока счетчика, вход которого соединен с выходом согласования и одновибратора, выход кото- Т-триггера и с входом "Разрешение выбор рогосоединен с вторым входомпервогоэлеки" запоминающего блока, формирователь мента И.1757053 Составитель О.БурунТехред М.Моргентал Корректор О.Кравцова едактор И. Шулла ул. Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж Заказ 3097 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 М