Устройство для регулирования мощности переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве регулятора мощности переменного тока. Цель изобретения - стабилизация энергии импульсов при изменении напряжения питания сети. Устройство содержит источник питания 1, к первому выходу которого через тиристор 2 подключена нагрузка 3, а к второму - компаратор 4, генератор 5 тактовых импульсов, формирователь 6 импульсов, постоянно запоминающие блоки (ПЗБ) 7-9, регистры сдвига (PC) 10, 11, реверсивный регистр сдвига (РРС) 12 и логические элементы И 13-15. Выход генератора 5 соединен с первыми входами логических элементов 13, 14 и формирователя 6, выходом соединенного с управляющим входом тиристора 2 и установочными входами PC 10, 11 и РРС 12. Второй вход формирователя 6 соединен с выходом РРС 12. Выход компаратора 4 соединен со счетHbw входом PC 10 и вторым входом логического элемента 14, третьим входом соединенного с выходом предпоследне го разряда PC 10, а выходом - со счетным входом PC 11 и первым входом ло§ гического элемента 15, Выход PC 11 (Л соединен с вторым входом логического элемента 15, выходом соединенного с суммирующим входом РРС 12, вычитающий вход которого соединен с выходом логического элемента 13, вторым входом соединенного с выходом последнего разряда PC to. Вход 16 компаратора 4 являto ется установочным для задания опорного о ел со напряжения, а вход 17 - входом управ-г ления. Информационные выходы ПЗБ 7-9, соединены с информационными входами 4ib PC 10, 11 и РРС 12. Введение формиро00 вателя 6, ПЗ 8, 9, PC 10, 11, логиче

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 Н 02 М 5/22, С 05 F 1/66

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3891294/24-07 (22) 30.04.85 (46) 23.10.86. Бюл. 1 39 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72) В.H.Êàçàêoâ и Е.И.Глинкин (53) 621.314.2(088.8) (56) Скаржепа В.А., Шелехов К.В. Цифровое управление тиристорными преобразователями. — Л.: Энергоатомиздат, 1984, с. 111-117.

Авторское свидетельство СССР

У 715510, кл. G 05 F 3/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве регулятора мощности переменного тока. Цель изобретения — стабилизация энергии импульсов при изменении напряжения питания сети. Устройство содержит источник питания 1, к первому выходу которого через тиристор 2 подключена нагрузка 3, а к второму — компаратор 4, генератор 5 тактовых импульсов, формирователь 6 импульсов, постоянно эапоминакнцйе . блоки (ПЗБ) 7-9, регистры сдвига

„„Я0„„1265943 А 1 (PC) 10, 11, реверсивный регистр сдвига (РРС) 12 и логические элементы

И 13-15. Выход генератора 5 соединен с первыми входами логических элементов 13, 14 и формирователя 6, выходом соединенного с управляющим входом тиристора 2 и установочными входами PC

10, 11 и PPC 12. Второй вход формирователя 6 соединен с выходом PPC 12.

Выход компаратора 4 соединен со счетным входом PC 10 и вторым входом логического элемента 14, третьим входом соединенного с выходом предпоследнего разряда PC 10, а выходом — со счетным входом РС 11 и первым входом ло- а гического элемента 15. Выход PC 11 соединен с вторым входом логического элемента 15, выходом соединенного с суммирующим входом PPC 12, вычитающий Се вход которого соединен с выходом логического элемента 13, вторым входом соединенного с выходом последнего разряда PC 10. Вход 16 комнаратора 4 является установочным для задания опорного ф напряжения, а вход 17 — входом управ р ления. Информационные выходы ПЗБ 7-9; соединены с информационными входами

PC 10, 11 и PPC 12. Введение формирователя 6, ПЗ 8, 9, PC 10, 11, логиче- ©

1265943 ских элементов 13-15 и PPC 12 и указанное соединение элементов устройства обеспечивают при изменении питающего напряжения изменение длительноИзобретение относится к электро технике, в частности к преобразовательной технике.

Целью изобретения является стабилизация энергии импульсов при изменении напряжения питания сети.

На Фиг,1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для регулирования мощности переменного тока содержит источник 1 питания, в состав которого входят источник переменного напряжелия и модулятор, тиристор 2, вход которого соединен с первым выходом источника 1 питания (выходом источника переменного напряжения), а выход подключен к выводу для подключения нагрузки 3, компаратор 4, первый вход которого подключен к второму выходу источника 1 питания (выходу модулятора). Выход генератора 5 тактовых импульсов соединен с первым входом Аормирователя 6 импульсов, выход которого соединен с управляющим входом тиристора 2. ИнАормационные выходы постоянно запоминающих блоков 7-9 соединены с информационными входами регистров 10 и 11 сдвига и реверсивного регистра 12 сдвига. Выход генератора

5 тактовых импульсов соединен с первыми входами логических элементов 13 и 14, выход компаратора 4 — со счетным входом регистра 10 сдвига и вторым входом логического элемента 14, третий вход которого соединен с выходом предпоследнего разряда регистра

10 сдвига, а выход — со счетным входом регистра 11 сдвига и первым входом логического элемента 15, второй вход которого соединен с выходом регистра 11 сдвига, а выход — с суммирующим входом реверсивного регистра

12 сдвига, выход которого соединен с вторым входом Аормирователя 6. Выход сти импульсов на выходе формирователя

6 и связанное с ним изменение энергии импульса на тиристоре 2, Этим достигается поставленная цель. 2 ил. последнего соединен с установочными входами регистров 10 и 11 сдвига и реверсивного регистра 12 сдвига. Вычитающий вход реверсивного регистра

12 сдвига соединен с выходом логического элемента 13, второй вход которого соединен с выходом последнего разряда регистра 10 сдвига. Вход 16 компаратора 4 является установочным входом для задания опорного напряжения, а вход 17 — входом управления.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии компаратор 4 установлен в нуль, так как на входе

17 присутствует нулевой потенциал, на входе 16 выставлено опорное напряжение U<>. Источник 1 питания преобразу.ет напряжение источника переменного

20 напряжения частотой F в пульсирующее ,с частотой 2F (U,, фиг.2). Тиристор

2 закрыт нулевым потенциалом, поступающим с выхода формирователя 6, нагрузка 3 обесточена. Генератор 5 формирует последовательность импульсов частотой F (U,, фиг.2). В регист ры 10 и 11 сдвига и в реверсивный регистр 12 введены из соответствующих постоянно запоминающих блоков 7-9 в

30 коде значения Ni Nz u N . 1<оды представлены в позиционной форме вида

100 ... 00, где на и-й позиции присутствует логическая единица. (При появлении частоты на счетном входе регистров сдвига единица структурно сдвигается вправо). Логические элементы 13-15 закрыты нулевыми потенциалами, присутствующими на выходах регистров 10-12 сдвига. Значения N,, 4p Ni и N хранятся в постоянно запоминающих блоках 7-9 и могут изменяться оператором перед началом работы устройства. При работе в регистрах

10 и 12 сдвига позиции слева от еди4 ницы заполняются нулями (для этого единичный вход регистров соединяется

1265 на корпус), а в регистре 11 — единицами (единичный вход подключен к шине питания). Код N, пропорционален

m-му периоду частоты 2Г и определяет время задержки ", включения тиристо- 5 ра 2, т.е. N, = с .2F = m-1. Выбор кода N определяется минимальным значением Т„ ширины импульса, форо иин мируемого на выходе компаратора 4 при максимальном уменьшении амплитуды на- 0 пряжения источника переменного напряжения, т.е. N, = Т„ У,, где

"смии ах; ч. ность импульса на выходе компаратора

4 при напряжении источника перемен- >5 ного напряжения без изменений; 6 с „ „изменение времени включения тиристора 2, вызванное максимальным уменьшением 3U „,„,, амплитуды U источника переменного напряжения. В постоянно 20 запоминающем блоке 9 хранится код N3, определяющий время задержки иин т.е. минимальное время задержки вызванное максимальным уменьшением

AUи„с амплитуды напряжения источни-25 ка переменного напряжения, ЬО llHH — — 2 м,„, соответственно, значение кода N3 находится как N

= с» F . Момент включения I ти0и, о °

L ристора 2 определяется, и, т.е. 30

L; = "3 + сЗО+ tI °

При поступлении положительного потенциала на вход 17 устройства импупульсное напряжение U, источника 1 питания сравнивается компаратором 4 3g с опорным напряжением U, . На выходе компаратора 4 формируются П-образные импульсы частотой 2F (Uq, фиг.2).

-- Каждый импульс уменьшает значение кода N, на единицу посредством структу-40 рного сдвига вправо содержимого регистра 10. На первом (U<, фиг.2) и втором (U„, фиг ° 2) выходах регистра

10 последовательно во времени появля-, ются единичные импульсы длительностью45

1/2F в соответственно (m-1)-м и m-м периодах частоты, Если напряжение источника переменного напряжения не изменяется, то на

1 выходе компаратора 4 формируется дли-50 тельность импульса с, равная расчетному значению (U4, фиг.2), т.е. сц о

Этот импульс в (m-1)-й период на время ч, открывает второй логичес- кий элемент 14. За это время с выхода элемента 14 на счетный вход регистра

11 сдвига поступают импульсы с часто943 4 той F, от генератора 5 (U„, фиг.2).

Код регистра 11 сдвига изменяется до значения (11 ° .. 113 за время „ и счет в регистре 11 сдвига прекращается (U„, фиг.2). При этом за время

At (U,z, фиг.2) на выходе логического элемента 15 появляются импульсы с частотой F,, которые суммируются в регистре сдвига. В этом случае

= u (u о о мин

2 смаке) или — 2A с ирис а в регистре 12 сдвига код увеличится на величину ANз = dt F, = 2 i„a„с х х Р„ и достигает значения Й = N, +

+ AN3 "3 F гак как 1 3 (с3о

Общее время задержки в m-м периоде равно "3п = t1 + l30

В m-м периоде импульсом с второго выхода регистра 10 сдвига на период

1/2F открывается логический элемент

13 (U,,, фиг.2), с выхода которого на вычитающий вход регистра 12 сдвига поступает частота Fo . Через время с„ регистр 12 сдвига обнуляется (U," фиг.2), и на выходе формирователя 6 появляется импульс (U,, фиг.2) длительностью 1/F, . Фронтом импульса (U, фиг.2) в момент Т; включается, тиристор 2 на время 1/2F â€, с,, этим же импульсом устанавливаются в исход- ные состояния регистры 10-12 сдвига, цикл работы устройства заканчивается, и начинается следующий цикл IIO описанной схеме.

При наличии возмущения +М3 напря1 жения источника переменного напряжения импульс t на выходе компаратора 4 изменяется на величину +2, а время ьс, на которое открывается третий логический элемент 15., также изменится на +2At,.

Код N, в реверсивном регистре 12 сдвига в (m-1)-м периоде становится раВНЫМ 1 13 = (3@ 2 б см сс ) Fo +

+ (2> те. N3 (» + 2 .) F

При этом общее время задержки oIIределяется как (t + 4 6 ) + (Т3 + 2ьТ), тогда з = t + Гзо +A .

Частота F определяется погрешностью стабилизации энергии Е импульса

1265943 "»uu

Д "»и — — (- - - -"-" F, 2

F )-----с". м где дт.„„„ - чувствительность компаратора.

Время t сравнения опорного напряжения формирователя 6 с напряжением U можно определить следующим обрадт 1 К 2ди 1 20

21F 2 (U +. д0) где k = Π— — — длительность имjl

2 пульса тиристора в радианах.

Выражение (1) связывает амплитудное возмущение импульса тиристора с равнозначным ему временным. Изменение длительности импульса на выходе Аормирователя 6 (фиг.2) за счет изменения питающего напряжения определяется З0 выражением

hU 1

tgu3t- (2)

4 ди + U 2lrF

Из, равенств (1) и (2) получаем

35 выражение, определяющее время t в зависимости от длительности импульса тиристора

= arctg (К)

Величина опорного напряжения Аормирователя 6 определяется при невозмущенном напряжении источника переменного напряжения

1-1 о 1 " з п о р

45 где U — напряжение на входе Аормирователя 6.

Формула изобретения

Устройство для регулирования мощности переменного тока, содержащее зом.

Из равенства выражений, характеризующих изменение энергии импульса тиристора за счет возмущения напряжения 15 питания U и эа счет приращения длительности импульса на величину д „, пол уч а ем выр аже ние . тиристор, вход которого соединен с выводом для подключения источника питания, а выход соединен с выводом для подключения нагрузки, генератор тактовых импульсов, компаратор с установочным входом для задания опорного напряжения и первое постоянно запоминающее устройство, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью стабилизации энергии импульсов при изменении напряжения питания сети, в него введены формирователь импульсов, второе

I и третье постоянно запоминающие устройства, первый и второй регистры сдвига, реверсивный регистр сдвига, первый, второй и третий логические элементы И, причем выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом тиристора и с установочными входами первого, второго и реверсивного регистров сдвига, информационные входы которых соединены с информационными выходами соответственно первого, второго и третьего постоянно запоминающих устройств, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом формирователя импульсоь и первыми входами первого и второго логических элементов И, первый вход компаратора подключен через модулятор к выходу для подключения источника питания, а второй вход компаратора является входом управления, выход компаратора соединен со счетным входом первого регистра сдвига и вторым входом второго логического элемента И, третий вход которого соединен с выходом предпоследнего разряда первого регистра сдвига, а выход соединен со счетным входом второго регистра сдвига и первым входом третьего логического элемента, второй вход которого соединен с выходом второго регистра сдвига, а выход соединен с суммирующим входом реверсивного регистра, выход которого соединен с вторым входом формирователя импульсов, вычитающий вход реверсивного регистра сдвига соединен с выходом первого логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом последнего разряда первого регистра сдвига, 1265943

И1 ие

If и»

Составитель А.Зенченко

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 5678/55 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4