Устройство релейно-импульсного регулирования мощности

 

Использование: в электротехнике, в частности для регулирования мощности рёзит стивных электротермических установок. Сущность изобретения устройство содержит симисторы 1 и 5 и формирователи 7 и 8 синхроимпульсов., Формиоователь сигнала управления содержит запоминающий блок 10, мультиплексор 11, счетчик 12, Т-триггер 13, генератор 14 опорного кода Кви цифровой компаратор 15. Формирователь запускающих импульсов содержит два элемента И 17 и 18, два блока 19 и 20 согласования, элемент 21 задержки и одновибратор 22. В зависимости от кода сигнала управления Ку обеспечивается коммутация нагрузки 3 на фазное или линейное напряжение. Если код КУ К0, то осуществляется подключение по заданному алгоритму нагрузки 3 только к фазному напряжению сети и регулирование мощности в диапазоне 0 Р Р/Рном 1/3. Если код Ку Ко, то осуществляется по заданному алгоритму поочередное подключение нагрузки 3 к фазному и линейному напряжению и регулирование мощности в диапазоне 1/3 Р 1. что позволяет расрегулировочные возможности 2 ил..

., . Ц„„1757053 А1

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ

РЕспуБлик (я)5 Н 02 М 5/257

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТГТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I а

1 (21) 4889728/07 ":: 13, генератор 14 onop oi o кода К и цифро(22) 12.12.90 .: .".".:" .". вой компаратор(15. Формирователь запу(46) 23,08,92. Бюл, N . 31 .... - . : . скающих импулъсов содержит 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 задержки и одновибратор 22. В (56) Авторское свидетельство СССР, №.: . зависимости от кода сигнала управления Ку

1111143, кл. G 05 F 1/66, Н 02 М 5/22, 1984. обеспечивается коммутация нагрузки 3 на

Авторское свидетельство СССР ¹ . : . фазное или линейное напряжение, Если код

1314369, кл. Н 02 M 5/257, 1986..:: . ::„-;: Ку< Ко, то осуществляется подключение по (54) УСТРОЙСТВО PÅËÅÉHÎ-ИМПУЛЬС- . заданному алгоритму нагрузки 3 только к

НОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ:,:::.:.:: (фазному напря>кению сети и регулирование (57) Использов(анйе(в электротехйике, в ча -" мощности в д(иапазойе 0< Р= P/P oMg 1/3, стности для регулированйя мощности р(ез(и- Если код Ку) К ; то осуществляется по застивных электротермических установок. ", данному алгорйтму поочередное подключеСущность изобретения . устройство содер-: . ние нагрузки 3 к фазному и линейному жит сймисторы 1 и 5 и формирователи 7 и 8, напряжению и регулирование мощности в синхроимпульс(ов . Фоомиоователь сигнала" диапазоне 1/3< Р< 1, что позволяет расуправления содержит -запоминающ(щй"блок шири ь регулир(овочные(возможности. 2

10, мультиплексор 11, счетчйк 12, Т-триггер " .: -.ил. ф

17г7053 появляется сигнал "Лог.1", разрешающий работу симисторз 5, если же Ку > Kp, то нэ выходе "А > В" компаратора 15 устанавливается сигнал "Лог, 0", запрещающий работу этого симистора.

Г1усть сигнал управления такой, что на информационный вход ФСУ с шин кода сигнала управления подается цифровой код

К < К, коду К „на адресных входах (1) ()/ запоминающего блока 10 соответствует 8

10 разрядный код 11111000 на его информационных выходах, Тогда на выходе мультиплексора .11 с частотой следования синхроимпульсов 1, (фиг. 2г) параллельный код на его входе преобразуется в последовательный код на его выходе, Г!оскольку код К y< Kp, то на выходе (!) цифрового компаратора 15 устанавливается сигнал "Лог, 0". запрещающий включение

20 симисторз 5, а на выходе одновибратора 22

-- сигнал "Лог.1";

При появлении сигнала "Лor. 1" на пря- мом выходе мультиплексора 11 (фиг. 2д) и закрытом симисторе 5 на входах Х1 и Х2 элемента 3И 1 устанвливэется сигнал "Лог.

1". Одновременно с выдержкой временi; элемента 21 задержки на вход ХЗ элемента

И 17 поступают синхроимпульсы (фиг. 26) с выхода ФСИ 7. Длительность временной за25 реходных процессов при переключениях в цепи 1 триггер 13 -- мультиплекс:зр 11, составляет несколько десятков наносекунд и зависит от быстродействия применяемой элементной базы. При этом длительность синхроимпульсов значительно выше и составляет несколько десятков микросекунд.

При появлении синхроимпульсз на входе Х3 элемента И 17 нз его выходе появляемся

35 импульс (фиг. 2е), который поступает нэ вход блока 19 согласования, Блок 19 согла,— сования по информационному импульсу на

его входе формирует энергетический импульс, поступающий на вход управления слмистором 1, вызывая его включение (фиг, 2, момент tp). Последующее появление синхроимпульсов на входе Х3 элемента И 17 вызывает периодическое включение симистора 1, подключающего нагрузку 3 на фазное напряжение ()о питающей сети (фиг. 2и).

Прй ттоявлении на выходе мультиплексора 11 сигнала "Лог. 0 (фиг. 2д, момент t)), на выходе элемента И 17 устанавливается сигнал "Лог, 0" (фиг. 2е), который вызывает закрытие симистора 1 и отключение нагрузки 3 от сети, По иере увеличения сигнала управленля увеличивается его цифровой код и, соответственно, увеличивается длительность включенно(о состоянля симистора 1 на периоде регулирования Тр. В держки, необходимой для отстройки от пе- 30 результате обеспечивается регулирование мощности в диапазоне 0 < P < 1/3.

Пусть сигнал управления увеличился на столько, что его цифровой код К у > Kp, 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 y > Kp, то на выходе цифровото компаратора 15 устанавливается сигнал "Лог, 1", разрешающий работу симистора 5.

До момента t) устройство работает указанным образом, на интервале о--t1 на прямом выходе мультиплексора — сигнал

"Лог, 1", симистор 1 включен, к нагрузке 3 приложено фэзное напряжение, При появлении на прямом выходе мультиплексора 11 в момент t) сигнала "Лог. 0", а на инверсном выходе "Лог. 1" симистор 1 закрывается, отключая н рузку 3 от сети.

При пбявг;ении на входе Х3 элемента И 18 синхроимгióëüñà с ФСИ 8 на его выходе появляется импульс (фиг. 2ж), который поступает на вход блока 20 согласования, формирующего энергетический импульс на включение симистора 5.

Симистор 5 включается, подключая нагрузку 3 на линейное напряжение Ui питающей сети (фйг. 2и, момент ty).

Одновременно импульс (фиг, 2ж) на выходе элемента И 18 запу=кает одновибратор 22, который формирует на своем выходе импульс "Лог. 0" (фиг. 2з) длительностью

15 — 20 мс, запрещающий одновременное включение симистора 1. Поскольку появление синхроимпульсов на выходе элемента И !8 (фиг. 2ж) вызывает периодическое включение симистора 5 и перезапуск одновибраторэ 22 в моменты tg-t5 с сохранением сигнала "Лог. 0" нз его выходе (флг, 2з).

При появлении в момент тз на прямом выходе мультиплексора 11 сигнала "Лог. 1" симистор 5 закрывается в момент t7 перехода в нем тока через нуль и отключает нагрузку 3 от сети. В момент t8 одновибратор 22 возвращается в исходное состояние с сигналом "Лог, 1" на выходе (фиг. 2з), разрешая работу симистора 1, Поэтому приход в момент tg очередного синхроимпульса с ФСИ

7 вызывает включение симистора 1 указанным образом. Далее работа схемы циклически повторяется, В результате обеспечивается регулирование мощности в диапазоне 1/3 < Р < 1.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность на активной нагрузке в диапазоне

0 -< Р:= Р/Рным<. 1 с рззбивкОЙ нз дв6 зоны регулирования и высокими энерге1757053

10 тическими показателями, что расширяет его запускающих импульсов, содержащий элефункциональные возможности. мент задержки, первый элемент И, два бло(D 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 первым вхддой г1ервoго 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 — c 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 - 15 можностей, в формирователь сйгнала упводам для подключения нулевого провода и- равления введены генератор опорного кода фазы сети, связанной с нагрузкой, второй и цифровой компаратор, при этом выход формирователь синхроимпульсов, включен- генератора опорного кода соединен с В-вхоный между выводами для подключения фаз дом цифрового компаратора, А-вход которосети, связанных соответственно с нагруз- 20 го соединен с шинами кода сигнала кой и с вторым симистором, формирователь управления, а в формирователь запускаюсигнала 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- 25 мента И соединен с инверсным выходом ненногîc LLIMHàìèêîäà ñèãíàëàóïðàâëåíèÿ, мультиплексора, являющегося вторым выТ-триггер, вход которого является входом ходом формирователя сигнала управления, синхронизации формирователя сигнала уп- а второй вход — с выходом "А > В" цифрового равления, мультиплексор, информацион- компаратора, являющегося третьим 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 входами второго блока счетчика, вход которого соединен с выходом согласования и одновибратора, выход котоТ-триггера и с входом "Разрешение выбор- 35 рогосоединен с вторым входомпервогоэлеки" запоминающего блока, формирователь мента И.

1757053

20

30

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования мощности резистивных электротермических установок.

Известно устройство для импульсного регулирования мощности, содержащее симистор, последовательно соединенный с нагрузкой и сетью, последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, генератор пачки импульсов, параллельные входы которого соединены с шинами сигнала управления, сумми: ующий счетчик, Т- и RS-триггеры, ,ормирующий ключ.

Недостатками устройства являются ухудшение коэффициента мощности при увеличении глубины регулирования напряжения (мощности) и невысокая плавность регулирования мощности вследствие большого шага квантования мощности, Известно устройство релейно- импульсного регулирования мощности, содер>кащее два симистора, одни выводы которых подключены к зажимам для подсоединения одного фазного и нулевого проводов, а другие — с одним выводом нагрузки, другой вывод которого подключен к зажиму для подсоединения другого фазного провода питающей сети, два формирователя синхроимпульсов, подключенных к соответствующим r!poBQдам питающей сети, датчик тока, фирмирователь сигнала управления, содержащий запоминающий блок, мультиплексор, Ттриггер и кольцевой счетчик, а также формирователь запускающих импульсов, содержащий два элемента задержки, элемент 4И, элемент запрета, инвертор, два одновибратора и два блока согласования.

Недостатками известного устройства являются невозмо>кность регулирования мощности 8 диапазоне 0 Р= Р/Р„. с 1 /3, а также сложность схемотехники формирователя запускающих импульсов.

Цель изобретения — расширение функциональных возмо>кностей.

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 дл 4 подклю Io! IIIR другой фазы сети и выводом первого симистора, связанным с нагрузкой, первый формирователь синхроимпульсг>в. I.-.Ixf>д котг>рого подключен к выВОДаМ ДЛЯ llo)II гя> I:- .НИЯ НУЛЕВОГО йРОВОДа И фаазь. сеги. сея-.: !IIIo 1 с нагрузкой, второй

1!)o ",è, . л;.ч:ь .1. .импульсов, включенный между выводами для подключения фаз сети, связанных соответственно с нагрузкой и с вторым симистором, формировагель сигнала управления, содержащий запоминающий 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 запоминающего 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, два бло-. ка сс ласования, при эт.>м 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 — c входом первого блока согласования, 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 формирова- . теля 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 управления

Ф симистора с наибольшим анодным напря- с входом блока 19 согласования, Рход Xl жением. ", .-;.:.: элемента И 18 соединен с инверсным выхоПоложительный эффект от использова-": дом мультиплексора 1 1 ФСУ 9, вход X2 — с ния изобретения заключается в расшире - :: - . выходом "А > В" цифрового компаратора 15 нии области применения регулятора за:счет 5 ФСУ 9, вход ХЗ вЂ” с выходом ФСИ 8, а выход возможности регулирования им мощности в", — с входами блока 20 согласования и одно- полном диайазоне 0<Р <Рщ с высокиМй, вибратора 22. Выходы блоков 19 и 20 соглаэнергетическимипоказателями. Кроме"того; " сования соединены с входами управления упрощается 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-схема уст- При появлении напряжения АЯСО на ройства; на фиг, 2 — графики напряжейий, вводах регулятора ФСИ 7 генерирует синхпоясняющие его работу...::.::. „",:-::.::",.:,: роимпульсы (фиг. 2б) в моменты перехода

Устройство{фиг. 1) содержит первый"си- 15 через нуль фазного напряжения Одо (фиг. мистор 1. включенный между" выводами 2 2а). а ФСИ 8 генерирует синхроимпульсы для подключения нулевого провода и выво-" (фиг, 2в) в моменты перехода через нуль" дом для подключения нагрузки 3, ppjiaA линейного напряжения 0дв {фиг..2а). Частовывод для подключения которой соединен с . ra этих импульсов"равна:удвоеййой частоте выводом 4 для подключения фазы А питаю- 20 напряжения питающей сети 1„. Импульсы с щей сети. Второй симистор 5 включен меж- . ФСИ 7 поступают на вход Т-триггера 13, на ду выводом 6 для подключения фазы В: выходе которого появляются импульсы (фиг. питающей сети и выводом первого симисто- 2г) с частотой следованйя, равной частоте ра 1, связанного с нагрузкой 3. Вход перво- "напряжения питающей сети. Импульсы с го" формирователя 7 синхроимпульсов 25 выхода Т-триггера 13 подаются на вход (ФСИ) подключен к выводам 2 и 4 для под - . . кольцевого счетчика 12, выходы которого ключения нулевого провода и фазы А сети-. управляютадреснймивходамимультиплексоответственно. Вход второго ФСЙ 8 под-, сора 11, на информационные входы котороключен к вь водам 4 и 6 для подключения::го подают k-разрядную информацию, фаз А и В питающей сети соответственно: : 30 заложенную в запоминающем блоке 10. ВыФормирователь 9 сигнала управления" бор номера ячейки зайоминающего блока

{ФСУ) содержит запоминающий блок 10... 10 с записанным .в ней кодом" ойределяется мультиплексор 11, кольцевой счетчик 12, Т-: цифровым кодом íà eio адресных входах. триггер 13; генератор 14 опорного цйфрово- . Считывание информации из запоминающего кода и цифровой компаратор 15, 35 гоблока10осуществляетсявмоментприхоАдресные входы запоминающего блока 10, да импульса íà erî вход "Разрешение соединены с А-входом цифрового компара- выборки", Информация, каходящаяся в затора15, В-входкоторогосоединенсгенера- поминающем блоке 10, определяет алготором 14 опорного кода, и; являются ритм управления симйсторами 1 и 5, информационными входами ФСУ 9, соеди-" 40 .. Пусть включенномусостоянию симистоненного с шинами кода сигнала управления " ра 1 соответствует сигнал "Лог:1" на прямом

Ку. Вход Т-триггера 13, являющийся входом " выходе мультийлексОрв 11, а включенному синхронизации ФСУ 9; соединен с выходом" .. состоянию симйстора 5 — сигнал "Лог.1" на первого ФСИ 7, а выход — с входом кольце- : .:: инверсном выходе мультййлексора 11. Тогвого счетчика 12 и входом "Разрешение вы- 45 да алгоритм управления симисторами, заборки" запоминающего блока 10, программированный в запоминающем

Информационные входы мультиплексора 11 блоке 10, можно представить в виде парал- соединены с соответствующими информа- ;.. лельного k-разрядного цифрового кода. При

1 цйонными выходами запоминающего блока, этом алгоритм управления симистором 5 за10, а адресйые входы — с выходами кольце- 50 висит от соотношения цифровых кодов на

Bof0 счетчика l2. -: .. : — .. входах А и В цифрового компаратора 15, На

Формирователь 16 запускающих им- - А-вход цифрового компаратора 15 подается пульсов(ФЗИ) содержитдва элемента ЗИ 17 текущий код сигнала управления Ку, а на и i8, два блока 19 и 20 согласованйя, эле- В-вход — код с выхода генератора 14 опормент 21 задержки и одновибратор 22 с воз- 55 ного кода. Генератор 14 опорного кода форможностьюперезапуска, ВходХ1 элемента .. мирует постоянйый цифровой код К,, И 17 соединен с прямым выходом мультй = :: соответствующий условию мощности на выплексора 11 ФСУ 9, вход X2 — с выходом ходе регулятора P=l/3P«„. Если на входах одновибратора 22, вход ХЗ через элемент А и В цифрового компаратора 15 Рыполнязадержки 21 — с выходом Ф СИ 7, а выход — ется условие Ky > Ko, то на его выходе "А > 5"

1757053

Редактор И. Шулла

Заказ 3097 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 б

Составитель О.Бурунин

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор О.Кравцова