Устройство для регулирования мощности на нагрузке

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСтиЧЕСНИХ

РЕСК ЪЯИК 3(59 С 05 В 11 26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

КО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ . И ABTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 3388455/18-24 (22)21.01 ° 82 (46)23.05.83..Вюл, Р 19 (72)Е. Н.: Логачев, Ю. И. Мережко и В. П. Николенко (71)Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени химико-техноло-. гический институт им. Ф. Э. Дзержинского (53)62-50(С88.8) (56)1. Регулятор напряжений серии

Р8ТО. Техническое описание, инструкция по эксплуатации. 2ДЖ .380.098-01ТО.

Запорожское производстгенное объединение "Преобразователь". 2. Озерянский A. A, Градоблян- . ский В. N. Стабилизатор напряжения. неременного тока с трансформаторнотнристорным диск Гетным исполнительным органом. - В кн.: Проблемы технической электродинамики, вып. 41, 1973., с ° 68-78. (прототип) . (54) (57) . 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАННН ХО@НОСТИ HA НАГРУЗКЕ, содержащее датчики напряжения и тока, подключенные к выходу трансформаторнотирлсторного дискретного исполнительного органа, первый. задающий генератор"и распределитель импульсов, о тл и ч à mr ù е е с я тем, что.,-.с целью повышения точности регулирования мощ . ности при. несинусоидальных режимах, ! в него введены последовательно соединенные анализатор спектра, задатчик весовых коэффициентов., усилитель,.сумматор, преобразователь напряжения в частоту и счетчик, а также делитель с постоянным коэффициентом.деления, делитель с переменным коэффициентом деленая и последовательSU„„)JQg A: но соединенные выпрямитель, блок срав-. нения, преобразователь аналог-код и

Преобразователь код-аналог, выход которого подключен к второму входу сумматора, а второй вход - к выходу задатчика весовых коэффициентов, выходы счетчика подключены к .управляю- . щим входам делителя с переменным ко.— эффициентом деления, счетный вход которого через делитель с постоянным коэффициентом деления подключен к первому задающему генератору, а выход через распределитель импуль- . сов - к входу трансформаторно"тиристорного дискретного исполнительного органа, вход выпрямителя подключен к датчику напряжения и к первому входу Pg анализатора спектра, второй вход которого подключен к датчику тока.

2. Устройство по и, 1, о т л и - С ч а ю щ е е с я тем, что анализатор спектра соедржит триггер, вход кото- Я рого подключен к второму задающему генератору и к первому входу блока синхронизации, а выходы через соответствующие ключи подключены к генератору функций Радемахера, выходы которого через генератор функций

Уолша подключены соответственно к входам первой и второй групп ключей, причем управляющий вход одной группы ключей соединен с первым входом анализатора, непосредственно, à управляющий вход другой - через инвертор, а второй вход анализатора подкльчен к второму входу блока синхронизации, выходы которого. соединены с управляющими входами соответствующих ключей, выходы групп ключей являются выходами анализатора.

1019398

Изобретение относится к автомати- чен к первому задающему генератору, ческому управлению и может быть ис- а выход через распределитель импульпользовано для построения точных ана- . сов - к входу трансформ<=торно-тирилоговых и цифровых систем регулиро- сторного дискретного исполнительного вания мощности на нагрузке, например органа, вход выпрямителя подключен к

s нагревателе .аппарата высокого дав- 5 датчику напряжения и к первому входу ления при производстве сверхтвердых анализатора спектра, второй вход коматериалов. торого подключен к датчику тока.

Известно устройство для регулиро- Причем анализатор .спектра содержит вания мощности на нагрузке поссредст- триггер, вход которого подключен к вом изменения напряжения, содержа- 1О второму задающему генератору и к перцее силовой тиристорный блок, систе-.: рому входу блока синхронизации, а му импульсно.-фазового управления, цепь,выходы через соответствующие ключи обратной связи (1 ). ПОдключены к генератору Функций РадеНедостатки данного устройства. сле махера, выходы которого через генера.дующие: наличие интервалов отсутствия15 тор Функций уолша подключены сооттока, что недопустимо для малоинерци- : ветственно к входам первой и втоонных нагрузок прямого нагревау отсут- рой групп ключей, причем управляюствие контроля тока нагрузки. щий вход одной группы ключей соедиНаиболее близким техническим реше- нен с первым входом анализатора не.нием к предлагаемому изобретению явля-0 посредственно, а управляющий вход ется, устройство для регулирования моц-. другой — через "инвертор, а второй ности на нагрузке, содержащее транс- вход анализатора подключен к второформаторно-тиристсрный дискретный ис- му входу блока синхронизации, выполнительный орган, датчик тока,.дат- ходы которого соединены с управляючик напряжения, распределитель импуль цими входами соответствуюцих клюсов, измерительный элемент, чувстви - чей, выходы групп ключей являются тельный элемент, генератор импульсов выходами анализатора. управления, каскад задержки, даа nopo- Ha фиг. 1 представлена схема устрой. говых устройства (2). ства для регулирования мощности на недостатком данного устройства яв- нагрузке, на фиг. 2 - анализатор

"ляется нйзкая точность при несинусо- Э0,спектр. идальных режимах, Несинусоидальные . . Устройство для регулирования мощрежимы возникают при циклическом . ности на нагрузке содержит трансфорхарактере изменению нагрузки, на маторно-тиристорный дискретный испол. пример, при произв )ястве сверхтвер- нительный орган 1, датчик 2 тока, дых материалов, пр :ступенчатом пере-М датчик 3 напряжения, распределитель ключении дискретного исполиительио-, 4 импульсов, анализатор 5 спектра го .органа, при влиянии. помех от Вклю- . эадатчик б весовых коэффициентов, чейия и выключения тирйсторов. . выпрямитель 7, блок 8 сравнения, усиЦелью изобретения является повы- литель 9 масштабный, сумматор 10, . шение точности -регулирования мощ- - 40 преобразователь .11. напряжение-частота

Йости при несйнусоидальных режю4ах. импульсов, преобразователь 12 кодПоставленная цель достигается тем, аналог, преобразователь 13 аналогчто в устройство, содержащее датчики.. :код, счетчик 14,.задающий генера"иапряжения и тока, подключенные:к вы- тор ". 5, делитель 16 с постоянным ходу трансформаторно-тиристорного 45 коэффициентом деления, делителй 17 дискретного исполнительного органа, с переменным коэффициентом деления.

:первый задающий генератор. и распре- . Кроме того, анализатор спектра 5 делитель импульсов,.введены последо- включает в себя задающий генератор 18, Вательно соединенные анализатор сйек" триггер 19, блок 20 синхронизации, .тра, задатчик весовых коэффициентов, 50 ключи 21 и .22.аналоговые, генератор

: усилитель., сумматор, преобразователь - 23: функций Радемахера, генератор 24 ,напряжения в частоту, и счетчик,. а . функций Уолша, первую группу ключей также. делитель с постоянным козффи- 25 аналоговых, вторую группу ключей ."циентом деления, делйтель с перемен- .2б аналоговых, инвертор 27. ным коэффициентом делейия И последб- Устройство работает следун щим вательно соедийенные выпрямитель, . . 5 образом. блок сравнения, преобразователь ана, Импульсы частотой F от задающего

О лог-коди преобразователь код-аналог,, генератора 18 поступают на счетный.

,вйход которого.подключен к второму .. вход триггера 19, прямой и инверс Входу сумматора,. а второй .вход -. ный.выход которого через аналоговые к:выходу эадатчика весовых коэффицен- 60 ключи 21 и 22 подают эти.импульсы на

: тов, выходы счетчика подключены к уп- вход генератора 23 функций Радемахеравляюцим входам делителя с Перемен- ра. На выходе генератора Функций

"ным коэффициентом деления, счетный Радемахера получают К функций Радевход которого через делитель с постб- махера, которые образуют ортогональ янныи .коэффициентом деления подклю- 65 ную, но не полную систему функций.

1019398

Значение К-.ой функции .Радемахера, определенной на отрезке (0,1) г (t},l получают следующим образом: отрезок (0,1 ):делится на 2 равных подинтервалов, в кажцом. йэ которых функция () принимает попеременно значения

+1 и -1, а на концах подинтервалов

,(1) = О. Функции Радемахера периодичнй.в интервале и .нмеют,вид прямо- угольной кривой меандра, причем на интервале укладывается: 2" полупери" )0 адов .этого меандра. Выходной сигнал генератора 23 функций Радемехера подают на вход генератора 24 функций

Уолща. Функции Уолша †. зто действи- тельные функции, определяемые как 15 произведение фуйкций Радемахера : () = " > "Д -" р 1 к ..:уУ где. i, -, -..., m .-,номера разрядов двоичного представления числа к, в. ко- 20 торых коэффициенты, представляющие разряды, не равны. нулю. На выходе генератора 24 функций Уолша генерируется система функций -Уолша Ы t (t}, : необходимая. для аппроксимаций си-. . 25 нусоидалъной .функции единичной амйлитуды, согласно следующему выражению.

Al 3(} удш4 „a %f (Ц, п1 где а„ - коэффициент:ряда Фурье-уолша,. определяемый но ормуле умножения операцией сложения..

fA

i(t}s(n alt Ф }(Ц1 о(Й Ц).

rl= 1

Для того, чтобы это выражение определяло активную мощность, необходимр осуществить синхронизацию синтеэируемой синусоиды с.сетью. Для этих целей слежуит блок 20, на вход которого подаются высокочастотные колеба".. ния с выхода задающего генератора 18 и входное напряжение U мощность которого необходимо измерить. В блоке

20 определяется знаковая функция сигнала U(sign. U )и вырабатываются короткие импульсы при переходе напряжения через нуль (осуществляется дифференцирование sign U }. В том же. блока вырабатывается-последовательность импульсов при переходе через нуль знаковой функции с выхода задающего генератора 18. В момент появления импульса от функции О оцределяется знак sign U и после появле.ния первого импульса от:.Х@: определя-. ется знак функции sign f .. При-одинаковых знаках sign U и sign Рэ блоК 20 включает прямой канал (ключ: 21 за- крывается ), при разных знаках- блок

20 вкл1очает инверсный канал (ключ 22 закрывается }. Таким образом осущест- вляется синхронизация синтеэируемой синусоиды с сестью. После осуществления синхронизации блок 20.отключается

Он может включйться через некоторое

Т

Ä l .. 4 Т .

sin mt 9l„(t)dt, Причем выход прямого канала триг-,щ гера 19 формирует sincqt, а инверсного канала- sinu;t. Сигналй .с выхода генератора 24 функций Уолша поступают на управляемые входы групп ключей 25. H 26, выхОды которых под 4 ключены к входам задатчика 6. весовых коэффициентов, в качестве кото» рого может использоваться операционный усилитель на р входов.

КоэФфициент. передачи по каждому

:каналу этого усилителя определяется значением коэффициента ряда ФурьеУолша а<, а число. каналов р требУй: Мой точностью .аппроксимации, т.е. колйчеством функций Уолша. Йа управ™. Я лянщне входы первой группы аналЬго-: . вых ключей 25 поступает сигнал с выхода датчика 2 тока, а на управля-. йцие входы второй груйпы аналоговых ключей 26 поступает сигнал с выхода

Таким образом на выходе задатчи ка. 6 весовых коэффициентов появится сигнал, равный. произведению текущего значения тока на напряжение единичной амплитуды. Если напряжение стабильно, то этот сигнал необходимо подать .на масштабный усилитель 9 .с требуемым коэффициентом усиления..

В действительности коэффициент усиления ма латабного усилителя.9 выбран такой величины, чтобы его произведение на единичНую амплитуду дало, например, минимально допусти .ое значение напряжения в сети U . Значение этого напряжения вводится в блок 8 сравнения, .на второй вход которого

:подается через выпрямитель 7 текущее значение напряжения U. На выходе блока 8 появится аналоговый сигнал, равный U-Up=DU, который преобразователем 13 aÚàëîã-код преобразуется в код. Этот код подают на пре". .образователь 12 код-аналог-и на выходе-

„его появится сигнал, пропорциональный

i(t)dU(t) . Сигнала с выходов преобразователя код-аналог 12 и- усилителя

9 подают на сумматор 10, выходной сигнал которого пропорционален актив» ной мощности, преобразуется в часто-, ты импульсов преобразователем 11 На. пряжение частота, а затем подают на счетчик 14, выходы которого соединены с управляющими входами делителя с переменным коэффициентом деления 17.

Импульсы с выхода задающего генератора 15 с частотой Х„ поступают на делитель 16 с постоянным коэффициентом деления, а затем на счетный вход делителя 17 с переменным коэффициентом деления, В зависимости от кодовой комбинации на управляющих входах делитель осуществляет деление частоты с коэффициентом деления Х, пределяемым по формуле

A 2О В,2 + C 2с+ +

+ П ° 2 " + Е 2 + Г 2, 15 где А, В, С, ....., D, Е, F - состояния управляющих входов, делителя,"

2 — оснрвание системы счисления, в которой работает счетчик (приведен.,ная формула применена к двоичной си- рр стеме счисления, хотя использовать- . ся может любая ).

Импульсы с выхода делителя с переменным коэффициентом деления поступает на распределитель 4, который д управляет переключением тиристоров трансформаторно-тиристорного исполнительного органа 1. Частота переключений тиристоров; определяется, в основном, частотой задающего гене-, ратора 15, которая не зависит от изменения параметров нагрузки. Коррекцию частоты переключения тиристоров трачсформаторно-тиристорного .дискретного исполнительного органа

1 осуществляют изменением коэффициента деления делителя 17 с переменнык коэффициентом деления, который изменяется в функции изменения активной мощности выделяемой на нагрузке. При этом напряжение и ток на нагрузке могут иметь любую форму, так как точность измерения мощности, выделяемой на нагрузке, остается высокой за счет введения анализатора 5 спектра, задатчика 6 весовых коэффициентов, выпрямителя 7, блока

8 сравнения, масштабного усилителя

9, сумматора 10, а стабилизацию выделяемой мощности осуществляют эа счет введения задающего генератора 15, делителей 16-17, преобразователя 11 напряжение-частота, счетчика 14.

Внедрение устройства для регулирования мощности нагрева шихты в производстве сверхтвердых материалов позволит повысить степень превраще-„ ния графита в алмаз эа счет повышения точности регулирования мощности нагрева шихты в процессе синтеза алмаза. Это приведет также к стабилизации выхода готового продукта и увеличения его на 10% с 1 стека реакционной шихты.

1019398

Я

Составитель В. Грибова

Техред И.Гайду Корректор Г. Решетник:

Редактор С. Патрушева

Тираж 874 " Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5 .

Закаэ 3701/41

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4