Регулятор переменного напряжения



Регулятор переменного напряжения
Регулятор переменного напряжения

 


Владельцы патента RU 2468410:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение в системах прецизионного регулирования технологических параметров, в частности в регуляторах температуры. Технический результат изобретения - повышение точности регулирования действующего значения напряжения. Технический результат достигается тем, что в известный регулятор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными выводами, а также счетчик, формирователь синхроимпульсов, подсоединенный входом к входным выходам, а выходом - к счетному входу счетчика, и компаратор, первый вход которого соединен с выходом преобразователя кодов длительности, второй вход - с выходом счетчика, введены два блока «лог. И» и блок «лог. ИЛИ», RS-триггер, установочный вход которого соединен с выходом компаратора, а вход сброса - со старшим разрядом с выхода счетчика, прямой и инверсный выходы триггера присоединены к входам блоков «лог. И», преобразователь кодов начального уровня, на вход которого поступает управляющий код, а выход соединен с входом блока «лог. И», преобразователь кодов конечного уровня, на вход которого поступает управляющий код, а выход соединен с входом блока «лог. И», преобразователь кодов длительности, на вход которого подключен управляющий код. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение в системах прецизионного регулирования технологических параметров, в частности в регуляторах температуры.

Известен регулятор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными выводами, аналого-цифровой преобразователь, соединенный входом с выводами для подключения сигнала управления, формирователь синхроимпульсов, подсоединенный входом к входным выводам, а выходом - к счетному входу счетчика, источник сигналов «лог.0», сумматор, первый вход которого соединен со старшими разрядами аналого-цифрового преобразователя, а выход - с управляющими входами регулирующего органа дискретного действия, и компаратор, первый вход которого соединен с выходом младших разрядов аналого-цифрового преобразователя, второй вход - с выходом счетчика, а выход - с младшим разрядом второго входа сумматора, старшие разряды которого подсоединены к выходу источника сигналов «лог. 0» [А.с. 1325431 SU, G05F 1/20].

Недостатком этого регулятора является неравномерность регулировочной характеристики, выраженная в отклонении приращения мощности в нагрузке от расчетного значения при регулировании, что обусловлено отклонениями параметров регулировочных обмоток и ключей от номинальных значений.

Более близким по технической сущности к предложенному техническому решению является регулятор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными выводами, аналого-цифровой преобразователь, соединенный входом с выводами для подключения сигнала управления, а также счетчик, формирователь синхроимпульсов, подсоединенный входом к входным выводам, а выходом - к счетному входу счетчика, источник сигналов "лог. 0", сумматор, первый вход которого соединен со старшими разрядами аналого-цифрового преобразователя, а выход - с управляющими входами регулирующего органа дискретного действия, и компаратор, первый вход которого соединен с выходом младших разрядов аналого-цифрового преобразователя, второй вход - с выходом счетчика, а выход - с младшим разрядом второго входа сумматора, старшие разряды которого подсоединены к выходу источника сигналов "лог. 0", преобразователь кодов, вход которого соединен с выходами старших разрядов аналого-цифрового преобразователя, а выход - с установочным входом счетчика [А.с. 2386993 C1, G05F 1/00].

Недостатком данного регулятора напряжения является то, что в качестве регулирующего органа дискретного действия выступает трансформатор, в котором вторичная обмотка секционирована таким образом, чтобы числа витков в различных секциях относились как целые числа степени два, что требует изготовления специальных трансформаторов. Также несовершенство данного регулятора проявляется в том, что корректировать уровень мощности, соответствующий входному коду, можно только в сторону добавки энергии.

Технический результат изобретения - повышение точности регулирования действующего значения напряжения.

Технический результат достигается тем, что в известный регулятор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган дискретного действия, включенный между входными и выходными выводами, а также счетчик, формирователь синхроимпульсов, подсоединенный входом к входным выходам, а выходом - к счетному входу счетчика, и компаратор, первый вход которого соединен с выходом преобразователя кодов длительности, второй вход - с выходом счетчика, введены два блока «лог. И» и блок «лог. ИЛИ», RS-триггер, установочный вход которого соединен с выходом компаратора, а вход сброса - со старшим разрядом с выхода счетчика, прямой и инверсный выходы триггера присоединены к входам блоков «лог. И», преобразователь кодов начального уровня, на вход которого поступает управляющий код, а выход соединен с входом блока «лог. И», преобразователь кодов конечного уровня, на вход которого поступает управляющий код, а выход соединен с входом блока «лог. И», преобразователь кодов длительности, на вход которого подключен управляющий код.

Схема предложенного регулятора переменного напряжения изображена на фиг.1. Он содержит дискретно-регулируемый трансформатор 1, формирователь синхроимпульсов 2, входы которого подключены к выводам для подключения сети, а выход соединен со счетным входом счетчика 3. Выход счетчика 3 соединен младшими разрядами с первым входом компаратора 7. К второму входу компаратора 7 подключен выход преобразователя кодов длительности 9. Выход компаратора 7 подключен к входу установки RS-триггера 8. Старший разряд с выхода счетчика 3 соединен с входом сброса счетчика 3 и с входом сброса RS-триггера 8. Управляющий код поступает на входы преобразователя кодов длительности 9, преобразователя кодов начального уровня 10 и преобразователя кодов конечного уровня 11. К первому входу блока «лог. И» 5 подключен инверсный выход RS-триггера 8, а на второй вход подключен выход преобразователя кодов начального уровня 10. На первый вход блока «лог. И» 6 подключен прямой выход RS-триггера 8, а на второй вход подключен выход преобразователя кодов конечного уровня И. Выходы блоков «лог. И» 5 и 6 подключены на входы блока «лог. ИЛИ» 4. Разрядные линии с выхода блока «лог. ИЛИ» 4 подключены к соответствующим электронным ключам в секциях дискретно-регулируемого трансформатора 1.

Формирователь синхроимпульсов 2 выполнен на микросхеме 554САЗ, счетчик 3, блоки «лог. И» 5 и 6, блок «лог. ИЛИ» 4, RS-триггер 8, преобразователь кодов длительности 9, преобразователь кодов начального уровня 10, преобразователь кодов конечного уровня 11, компаратор 7 реализованы на микросхеме микроконтроллера AT90S1200.

На фиг.2 изображены временные диаграммы, поясняющие принцип функционирования предложенного регулятора переменного напряжения.

Работа предложенного регулятора переменного напряжения происходит следующим образом. Каждый разряд кода Y=[у1…уn], поступающего с выхода блока логического «ИЛИ», присоединен к электронному ключу, который подключает соответствующую секцию трансформатора к нагрузке. В начальном состоянии содержимое счетчика равно нулю, а на прямом и инверсном выходах RS-триггера соответственно значение логического нуля и единицы, в результате на вход дискретно-регулируемого трансформатора поступает код YN=[yN1…yNn], пропускаемый блоком логическое «И» 5. Формирователь синхроимпульсов 2 формирует из напряжения сети короткие импульсы, соответствующие началу каждого полупериода напряжения сети. С началом полупериода импульс с выхода формирователя синхроимпульсов 2 поступает на счетный вход счетчика 3, что приводит к инкрементации содержимого счетчика 3. Код S=[s1…sq] с выхода счетчика 3 поступает на один из входов компаратора 7, который сравнивает его с кодом G=[g1…gq], поступающим на второй вход компаратора от преобразователя кодов длительности 9. В случае равенства кодов S и G компаратор выдает сигнал на установочный вход RS-триггера. В этом случае на прямом и инверсном выходах RS-триггера соответственно будут логическая единица и логический ноль. Блок «лог. И» 6 пропустит код YK=[yК1…yKn] на вход дискретно-регулируемого трансформатора. В результате произойдет подключение к нагрузке другой секции трансформатора. Как только на старшем разряде счетчика появится логическая единица, сбрасывается содержимое счетчика и состояние RS-триггера. Начинается новый цикл регулирования. Далее работа устройства повторяется.

Момент τ переключения между секциями определяется кодом G=[g1…gq] с выхода преобразователя кодов 9:

где - число, соответствующее двоичному коду G, а Т - период сетевого напряжения.

Последовательность уровней мощности Р12,…, Pi,…Рn соответствует коэффициентам трансформации дискретно-регулируемого трансформатора. В соответствие реальным уровням можно поставить идеальные уровни мощности P1'2',…, Pi'n', обеспечивающие равномерное приращение мощности.

Длительность цикла регулирования будет определяться разрядностью q кода S, поступающего с выхода счетчика 3

где - число, соответствующее i-му состоянию счетчика.

За цикл регулирования в нагрузку будет передана энергия

где - суммарный уровень мощностей секций на начальном уровне, - суммарный уровень мощностей секций на конечном уровне.

Средняя мощность за цикл регулирования определяется выражением:

Для компенсации отклонения уровней мощности средняя мощность за цикл регулирования равняется идеальному уровню.

При техническом исполнении данного регулятора величина d определяется конкретной реализацией счетчика 3, т.е. его разрядностью. Разрядность кодов YN и YK равна количеству секций дискретно-регулируемого трансформатора.

Программирование преобразователей кодов начального и конечного уровней, а также преобразователя кода длительности осуществляется следующим образом. Каждому входному коду соответствует идеальный уровень мощности, обеспечивающий равномерное приращение. В качестве начального уровня выбирается ближайший к идеальному меньший фактический уровень мощности, которому соответствует определенный номер секции. Номер секции кодирует номер разряда кода YN, в котором будет находиться единичное значение. Затем в качестве конечного уровня выбирается ближайший к идеальному больший фактический уровень мощности, которому соответствует определенный номер секции. Номер секции кодирует номер разряда кода YK, в котором будет находиться единичное значение. Исходя из полученных кодов YN и YK, величины d, определяемой разрядностью счетчика, а также по фактическим уровням мощности, используя выражение для среднего значения мощности за период регулирования, рассчитывается величина g, которая будет момент переключения между начальным и конечным уровнем. Такой расчет повторяется для каждого входного кода.

В предложенном регуляторе переменного напряжения может быть использован любой трансформатор с секционированной обмоткой в отличие от известного устройства, где обмотка трансформатора секционирована таким образом, чтобы числа витков в различных секциях относились как целые числа степени два. Введенный преобразователь кода знака позволяет корректировать уровень мощности в сторону уменьшения, что при выполнении условия равномерности регулировочной характеристики сохраняет исходный диапазон регулирования.

Регулятор переменного напряжения, содержащий дискретно-регулируемый трансформатор, счетчик, формирователь синхроимпульсов, выход которого подсоединен к счетному входу счетчика, компаратор, первый вход которого соединен с выходом преобразователя кода длительности, а второй с выходом счетчика, отличающийся тем, что в него введен преобразователь кодов начального уровня, преобразователь кодов конечного уровня и преобразователь кодов длительности, к входам которых присоединен управляющий код, а также RS-триггер, установочный вход которого соединен с выходом компаратора, а вход сброса со старшим разрядом счетчика, первый и второй блоки «лог. И», первые входы которых подключены к инверсному и прямому выходам RS-триггера, а вторые - к выходам преобразователя кодов начального уровня и преобразователя кодов конечного уровня, и блок «лог. ИЛИ», входы которого подключены к выходам блоков «лог. И», а выходные линии соединены с соответствующими электронными ключами в секциях дискретно-регулируемого трансформатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и электронике, а именно к одно- и многоканальным стабилизаторам напряжения, и предназначено для использования в системах электроснабжения для регулировки, включая стабилизацию, однофазного и трехфазного напряжения источника электроэнергии переменного тока, а также для регулировки, включая стабилизацию, постоянного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться стабилизаторах напряжения, аналогово-цифровых преобразователях и других элементах автоматики и вычислительной техники.

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к области контроля и управления технологическим процессом производства алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов и может быть использовано для стабилизации технологического режима и повышения производительности электролизных ванн.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и энергетической электронике, и может быть использовано в сложных замкнутых сетях переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к области производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов, более конкретно к энергетическим промышленным установкам, преобразующим переменный ток промышленной частоты в постоянный ток для питания электролизных серий.

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может использоваться в системах управления при автоматизации технологических процессов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры

Группа изобретений относится к электронике и может быть использована в микроэлектронных системах обработки сигналов на субмикронных МОП транзисторах. Техническим результатом является уменьшение тока утечки и стабилизация пороговых напряжений субмикронных МОП транзисторов с низкими пороговыми напряжениями в МОП ИС. Устройство включает источник обратного смещения подложки МОП транзисторов относительно их истоков, формирующий стабилизированное напряжение обратного смещения, увеличивающееся с уменьшением порогового напряжения МОП транзистора-датчика с закороченным на подложку истоком. Устройство включает устройство накачки заряда, формирующее пульсирующее напряжение с абсолютной величиной, большей абсолютной величины напряжения обратного смещения подложки, датчик порогового напряжения МОП транзисторов, операционный усилитель, резистивный делитель. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.
Наверх