Устройство для управления группой импульсных преобразователей

 

С.П. Лохов, Л.Ф. Файда и А.Н. Рыжков "

> 3 (72,) Авторы

«зобретени я, Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ

ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к электротехнике. Система может быть исполь" зована для регулирования напряжения (тока, мощности,- температуры) группы потребителей, например нагреватель-. ных установок. S

Известно устройство для управления группой преобразователей, состолцее из последовательно включенных в кон-. тур релейной обратной связи каждого преобразователя датчика регулируемой величины (напряжения, тока, мощности,температуры), фильтра низких частот апериодическое звено, интегратор), релейного и суммирующих "элементов и схемы управления клочами и из включенных между выходом релейного элемента устройств взаимной синхронизации, представляющих собой управляемые генераторы переменного пилообразного напряжения t 11.

Недостатками данного устройства являются увеличенные колебания на" пряжения сети из-эа несинфазного вкло2 .чения и выключения ведущих и ведомых регуляторов, приводящие к снижению энергетических показателей.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления группой импульсных преобразователей, соединенных по схеме ведущий-ведоиюй, охваченных каждый цепью. обратной свя зи, имеющей релейный элемент, датчик регулируемой величины и фильтр низких частот, и.содержацее блок синхронизации, блок управления и релсйный элемент цепи обратной связи ведущего преобразователя, соединений с блоком синхронизации ведомого преобразователя и с блоком управления .ведущего преобразователя через элемент задержки 2 в

Недостатком известного устройства является то, что при поочередно последовательной синхронизации преобразователей возникают значительные колебания длительности циклов работы каждого преобразователя относительно сред- .

3 100 1.4 невэвешенной длительности циклов, что приводит к значительным изменениям амплитуды результирующего тока группы преобразователей,. в результате чего увеличиваются колебания напряже- э ния сети и ухудшаются энергетические показатели.

Цель изобретения - улучшение энергетических показателей и уменьшение влияния на питающую сеть группы под- 1© чиненно синхронизированных преобразователей.

Поставленная цель достигается тем, что формирователь линейно изменяющегося сигнала выполнен в. виде генера- 1З тора тактовых импульсов, счетчика, цифро-аналогового преобразователя, двухвходовых элементов совпадений, причем выход генератора тактовых импульсов подклочен к счетному входу 2Ф счетчика, выходы которого подключены к цифро-аналоговому преобразователю, а также через первые входы двухвходовых элементов совпадений к соответствующим входам счетчика, выход наибольшего кода счетчика подклочен . к наименьшему из незадействованных входов счетчика, а вторые входы элементов совпадений формирователя линейно изменяющегося сигнала подключе- ЗО ны к динамическому выходу элемента задержки предыдущего. канала,,являющемуся выходом этого канала.

Кроме того, устройство снабжено формирователем импульсов и элемента" ми И и ИЛИ, первый .вход которого подклочен к выходу элемента И, первый вход элемента И подключен к входу формирователя линейно изменяющегося сигнала, а второй .вход через фор иро- 4о ватель импульсов подключен к выходу элемента задержки, динамический выход элемента задержки подклочен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом канала. 45

На фиг. 1 представлена функциональ. ная схема двух преобразователей в цепи взаимной синхронизации многих преобразователей; на фиг. 2 " схема фор, мирователя линейно изменяющегося сиг" е нала блока синхронизации с элементом сброса и установки уровня сброса; на фиг.3и 4 - временныедиаграммы, поясняющие работу системы управления группой преобразователей.

Устройство (фиг. 1) состоит иэ ведущего 1 и ведомого 2 каналов, подключенных к сети 3 и работающих на свои

33 1 нагрузки 4, силовой клочевой элемент-преобразователь 5 (например, тиристорный) датчик 6 регулируемой величины, подключенный к выходу преобразователя при стабилизации электрической величины (мощности) или к нагрузке при стабилизации технологичес.ь кой величины (температуры), фильтр низких частот 7 (интегратор) с сумматорами 8 на входе и 9 на выходе, релейный элемент 10, выход которого через элемент 11 задержки соединен с устройством для управления группой импульсных преобразователей . Между динамическим выходом элемента 11 ведущего канала и входом суммирующего элемента 9 ведомого канала включен формирователь линейно изменяющегося сигнала 12 с входом 13, подключенным .к предыдущему каналу. При этом дополнительно введень(формирователь 14 им-. пульсов и элементы И 15 и ИЛИ 16, первый вход которого подклочен к выходу элемента И, а второй - к динамическому выходу элемента задержки 11, при этом выход элемента ИЛИ 16 подключен к формирователю линейно изме-, няющегося сигнала 12 ведомого канала, первый вход логического элемента И 15 подключен к выходу элемента ИЛИ 16 ведущего канала, а второй вход через формирователь импульсов 14 подключен к элементу задержки 11 канала.

Формирователь линейно изменяющегося сигнала функционально включающий в себя элемент сброса и элемент установки величины уровня сброса (фиг.2 ), выполнен в виде цифрового счетчика 17 с цифро-аналоговым преобразователем 18 на выходе и формирователем 19 тактовых импульсов, включенным между напряжением сети и счетным входом счетчика 17, элементы совпадений выполнены в виде двухвходовых элементов И, причем выход первого элемента 20 подключен к входу установки счетчика в. нуль (вход К), выход второго 21 - к входу установки единиц (вход Я), вход третьего 22 - к входу установки двойки !вход 92) и т.д., если элемент установки уровня сброса имеет большее количество позиций, чем показано на фиг. 2. Выход наибольшего кода счетчика 17 подключен к наименьшему иэ незадействованных его входов установки, выходы меньших по величине кодов счетчика 17 последовательно подклочены к первым входам ло1001433 4

S е

1)

20.35

5S гических элементов, а вторые входы . этих элементов объединены и подключены к динамическому выходу элемента 11 задержки ведущего преобразователя (фиг. 1).

Работа устройства для управления группой преобразователей поясняется на примере работы группы из.трех преобразователей (фиг. 3), работающих со средневзвешенной длительностью цикла Тц = 5T<, где Тс - период напряжения питающей сети. В момент времени о(фиг. 3) примерно за половину периода напряжения питающей сети до момента выключения тока первого преобразователя (фиг. 3 а) на динамическом выходе его элемента 11 импульсной задержки отключения (фиг. формируется импульс синхронизации (фиг. 3 б), который подается на вход .формирователя линейно изменяющегося сигнала 12 (Фиг. l), а именно на входы элементов 20-22 совпадений {фиг.2

Так как в момент времени4 на счетчике 17 код и, который подается навторой вход элемента 26 совпадений, то на выходе элемента 20 совпадений будет импульс, который установит счетчик 17 в нуль и на выходе ЦАП 18 формируется уровень нуля линейно из. меняющегося сигнала взаимной синхронизации (фиг.. 3 в, сплошная линия).

Этот сигнал поступает на сумматор 9 второго ведомого канала (фиг. 1), где вычитается из выходного сигнала фильтра низких частот 7 (фиг. 3 в, штриховая линия), и разность этих сигналов поступает на релейный элемент 10. Когда сигнал выхода фильтра 7 низких частот больше линейно изменяющегося сигнала формирователя линейно изменяющегося сигнала 12, или когда штриховая линия становит- . ся выше сплошной (фиг. 3 в), то релейный элемент 10 включается и подает сигнал (фиг. 3 r) на преобразова" тель 5 (фиг. 1) второго канала, выполненный так, что независимо от момента поступления сигналов на его включение и отключение, сами вклочения и отключения происходят только в моменты перехода через нуль напря" жения питающей сети из положительных значений, в отрицательные. При .этом ток второго преобразователя показан на фиг. 3 .. Таким образом, обеспечивается точное совпадение в момент времени й4 момента выключения ведущего преобразователя (фиг.3 а) с моментом включения ведомого преобразователя (фиг. 3 3.) . В момент времени й2 выключается релейный элемент второго канала (фиг. 3 в, г), и в момент времени t формируется им"

Э пульс синхронизации (фиг. 3 е) на динамическом входе элемента 11 за" держки (фиг. 1) второго канала, который подается на вход формирователя линейно изменяющегося сигнала 12 третьего канала.

На, выходе формирователя 12 формируется сброс линейно изменяющегося сигнала (фиr. 3 ж, сплошная линия), который поступает на сумматор 9 третьего канала, где вычитается из выходного сигнала фильтра 7 низких частот (фиг. 3 ж, пунктирная линия). В этот же момент времени включается релейный элемент 10 третьего канала (Фиг. 3 3), а его преобразователь включается в момент времени 6 (фиг.3 и).

В момент времени 1 на один вход эле6 мента 18 совпадения (фиг. 2) поступа" ет импульс синхронизации (фиг. 3 б), а на другой вход - сигнал с кода (И+1) счетчика 17 (фиг. 2), в результате этого на выходе элемента 10 совпадений будет сигнал, который установит счетчик в код 1. В момент времени с счетчик 17 устанавливается в нуль аналогично, как и в момент времени и . Таким образом. циклы повторяются .

В результате регулирования уровня .сброса линейно изменяющегося сигнала при увеличении длительности цикла работы ведущего преобразователя (фиг. 3 а) длительность цикла работы ведомого преобразователя уменьшается (фиг. 3. д) и наоборот. Это обеспечивает получение амплитуды изменения результирующего тока группы преобра-. зователей (фиг. 3 к) при одинаковых токах полного включения всех преобразователей, равной амплитуде тока одного преобразователя.

Работа устройства для управления группой преобразователей при больших (аналогично и при малых) заданиях поясняется на фиг. 4 на примере работы группы из трех преобразователей, в которой второй преобразователь работает с большим заданием. В момент времени t с ведущего 1-го канала (фиг. 4а) поступает импульс синхронизации (фиг. 4б) на 2-ой ведомый

7 10014 йреобразователь. В результате большого задания второй преобразователь, находясь во включенном.состоянии до прихода импульса синхронизации с ведущего канала остается во включенном состоянии (фиг. 4 в} и следующие периоды питающей сети после прихода импульса синхронизации. В момент прихода импульса синхронизации на первый вход элемента И 15 (фиг. 1), т.е.1О в момент времени йр, на втором его входе, так как элемент импульсной задержки отключения 11 (фиг. 1) второго преобразователя находится в статическом состоянии (фиг. 4 r), также поддерживается формирователем 14 импульсов (фиг. 1) сигнал (фиг. (д}..

С выхода элемента И 15 (фиг. 1,,Фиг. 4 е), через элемент ИЛИ 16 (фиг. 1) сигнал поступает на вход фор20 мирователя линейно изменяющегося сиг .нала (фиг. 4 ж) третьего канала, который включается (фиг. 4 з) в ближай- ший момент перехода напряжения питаю5 щей сети из положительных значений в отрицательные. В момент времени t (фиг, 4) примерно эа половину перио" ! да напряжения питающей сети до момен та выключения второго канала (фиг.4 в) . © срабатывает его элемент ll импульсной задержки отключения (фиг. 1, фиг. 4 г) и на динамическом выходе его формйрУ-: ется импульс синхронизации, который поступает через элемент И31И 16 на вход формирователя линейно изменяю щегося сигнала третьего канала (фиг. 4 ж), -который затем включается (фиг. 4 з). В момент времени и первого преобразователя на второй приходит импульс синхронизации (фиг, 4 g)

Так как в .этот момент времени второй канал находится в выключенном состоянии (фиг. 4 в ), то его импульсный элемент ll задержки отключения срабатывает (фиг. 4 г), и на i выходе. формирователя 14 импульсов (фиг.1) импульс исчезает (фиг. 4 д). В результате этого импульс синхронизации с первого канала через элемент И 15 второго канала не проходит на вход формирователя линейно изменяющегося сигнала третьего канала (фиг. 4 в). .а в ближайший момент времени перехода напряжения питающей сети иэ положительного значения в отрицательное включается второй канал (фиг. 4 в). . В момент времени 6 работа устройства повторяется аналогично,как и в мо33 мент времени 6, . В результате подключения элементов И 15 и ИЛИ 16 и формирователя импульсов 14 (иг. 1) амплитуда изменений реэультируоцего тока группы преобразователей (фиг. 4и) и при больших (или малых) заданиях . при одинаковых токах полного включе" ния всех преобразователей поддерживается также равной амплитуде тока одного преобразователя.

Таким образом,предлагаемое изобретение обеспечивает более равномерную нагрузку сети группой преобразователей и в результате улучшает энергетические показатели. формула изобретения

1. Устройство для управления группой импульсных. преобразователей, содержащее в. каждом канале по числу преобразователей датчик регулируемой величины, подключенный к первому вхо" ду первого, сумматора, второй вход ко" торого предназначен для подключения блока задания, выход первого сумматора подключен через фильтр низких частот к первому входу второго сумиато" ра, второй вход которого подключен к выходу формирователя линейно изменяющегося сигнала с элементом сброса, а выход подключен через релейный. элемент к элементу задержки, выход которого предназначен для подключения к преобразователю, к входу формирователя линейно изменяющегося сигнала подключен выход предыдущего канала, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей,.в каждом канале элемент. задержки снабжен динамическим выходом, а формирователь линейно изменяющегося сигнала выполнен в виде генератора тактовых импульсов, счетчика, цифроаналогового преобразователя, двухвходовых элементов совпадений, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, выходы которого подключены к. цифроаналоговому преобразователю, а также через первые входы двухвходовых .элементов совпадений к соответствующим входам счетчика, выход наибольшего кода счетчика подключен к наименьшему из незадействованных входов счетчика, а вторые входы элементов совпадений формирователя линейно изменяющегося сигнала подключены к динамическому

9 10014 выходу элемента задержки предыдущего канала, являющемуся выходом этого канала.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю .щ е е с я тем, что оно снабже- S но формирователем импульсов и элементами И и ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу элемента И, первый вход элемента И подключен к входу формирователя линейно изменяющегося сиг- нала, а второй вход через юрмирова 4>

33 10 тель импульсов подключен к выходу элемента задержки, динамический выход элемента задержки подключен к второ му входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 377752, кл. H 02 P 13/16, 1973, 2. Авторское свидетельство СССР

N 588613, кл. H 02 P 13/16, 1973..

Г

I 11

1001433

ВНИИПИ Заказ 1442/73 Тирам 685 Подписное филиал nllfl "Патент", r. Умгород, ул. Проектная, 4