Регулятор частоты

 

О П И С А H H K (iii904184

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснмк

Соцмалмстмчеснми

Респубямн (61) Дополнительное к авт.санд-ву(22) Заявлено 20.05. 80 (21) 2927163/24-07 с нрнсоеднненнею заявки .йв (23) Приоритет—

Ооублнковано 07.02.82. бюллетень М 5

Дата онублнковання оннсання 07.02.82 (5! )М. Кл.

Н 02 P 9/04

Н 02 P 5/00

9юударсталкы6 кемвтет

ЕССЕИ ав делан взееретеввй н етермткв (53) УДК 621. 3!6, .71(088.8) (72) Авторы изобретения

В.А.Бабувпсин и И.Я.Каплан

Всесоюзный нау чно-исследовательский институт" злектроагрегатов и передвижных электростаиций: --" (7l) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах. управления регулированием частоты передвижных электроагрегатов.

Известен регулятор частоты, осуществляющий ее стабилизацию посредством регулирования подачи топлива в двигатель в соответствии с отклонением частоты от заданной (11.

Однако этот регулятор имеет недостаточные чувствительность:и быстродействие за счет использования аналоговых принципов измерения отклонения частоты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулятор частоты, содержащий входной формирователь прямоугольных импульсов, генератор эталонной часто" ты, вентиль, подключенный одним входом к выходу формирователя прямоугольных импульсов, а другим - к выходу генератора эталонной частоты и счетному входу счетчика прямого счета, и выходную схему совпадения, входы которой соединены с разрядными инверсными выходами счетчика прямого счета.

Недостатками этого регулятора частоты являются невысокие точность и быстродействие. Это объясняется тем, что в зоне регулирования частоты скважность импульсов отклонения частоты от заданной, поступающих со схем совпадения на аналоговый преобразователь, очень велика. При этом.аналоговый преобразователь не может обеспечить преобразова3S ние отклонения частоты в пропорциональное напряжение с высокими точностью, стабильностью и быстродействием.

Цель изобретения " повыщение динамических показателей регулятора частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор частоты введе-

Э 9041 ны одновибратор, вход которого соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов, счетчик обратного счета, подключенный счетным входом к выходу вентиля, параллельный синхронный регистр, информационные входы которого соединены с разряднымйвыходами счетчика обратного счета, а вход синхронизации— со входом начальной установки счет- ц1 чика обратного счета и выходом одновибратора, и блок управления коэффициентом пересчета счетчика прямого счета, входы которого соединены с разрядными инверсными выходами параллельного синхронного регистра и прямыми выходами счетчика прямого счета, а выход — к входу установки нуля счетчика прямого счета.

На фиг. 1 приведена структурная схема регулятора частоты, на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Регулятор частоты содержит входной формирователь I (фиг. I) пря- р моугольных импульсов,преобразовывающий синусоидальное входное напряжение U, генерируемое объектом управления, в прямоугольные импульсы, генератор 2 импульсов эталонной Зв частоты, вентиль 3, счетчик Е обратного счета со счетным входом -Т и входом начальной установки НУ, одновибратор э, счетчик 6 прямого счета со счетным входом +Т и входом нулевой установки R, параллельный синхронный регистр 7 с информационными входами Д„,...,Д, подключенными к Q„,-Qù выходам счетчика 4 и синхровходу С, управляющему записью информации с информационных входов

Д„-Д в регистр 7, схему 8 совпадения, включенную на инверсные выходы Q О„,счетчика 6, и блок 9 управления коэффициентом пересчета счетчика 6, который, например, содержит вентили 10-12, управляющие входы ко" торых подключены соответственно к инверсным выходам Ц. - „ регистра

7, вторые входы — к прямым выходам счетчика 6, а выходы — через схему

13 совпадения íà R вход счетчика 6.

Выход схемы 8 совпадения через ключевой усилитель подается на ис55 полнительное устройство (электромаг1 нит), регулирующее подачу топлива в двигатель (не показано)..

Регулятор частоты работает сле дующим образом.

84 ф

Электроагрегат вырабатывает напряжение U, которое преобразовыва" ется формирователем I в прямоугольные импульсы, управляющие вентилем

3. В результате в течение одной полуволны на вход -Т счетчика 4 поступают импульсы с генератора 2.

Каждый импульс уменьшает состояние счетчика 4 на единицу, начиная от исходного состояния, устанавливаемого импульсом с одновибратора

5 по входу НУ, в момент начала каждого периода напряжения (фиг. 2).

Кмкость счетчика 4, его исходное состояние и частота генератора 2 выбираются так, что при частоте генерируемого напряжения, равной заданной f к началу каждого периода отсчета отклонения частоты от заданной в счетчике,4 оставалось число

Йдщ.Тогда зону пропорционального регулирования частоты, которая лежит в диапазоне от 0 до 2 N. определяет емкость регистра 7, в который с одновибратора 5 перезаписывается импульсом в каждый период величина

N, указывающая отклонение действительной частоты от нижней границы пропорционального регулирования частоты, соответствующей Й=О, а также от Йющ. Текущий код величины Й, хранящийся в регистре 7, управляет вентилями 10-12 схемы 9, задавая счетчику 6 коэффициент пересчета, соответствующий величине Й. Вентили 10-12, на выходе которых в закрытом состоянии единичный уровень, осуществляют выборку разрядов, т.е. коэффициента пересчета счетчика 6.

При одновременном появлении единичных уровней на выходах вентилей:

10-12, которые анализируются схемой 13 совпадения, счетчик 6 сбрасывается в нулевое состояние. Схема 8 совпадения выдает сигнал лишь при одном состоянии счетчика 6 (нулевом), так как через это состояние счетчик 6 проходит при любом коэффициенте пересчета.

Очевидно, что при подключении на управляющие входы вентилей 10-12 прямых либо инверсных выходов регистра 7, коэффициент пересчета счетчика

6 либо прямо пропорционален коду в регистре 7, либо обратно пропорционален.

При подключении инверсных выходов регистра 7, как показано на фиг. I, для случая 4@ 8, т.е. при

904184 6

Формула изобретения

2S

SS зоне пропорционального регулирования, равной 16 импульсам генератора 2, необходимо применение четырехразрядного регистра 7 и четырехразрядного счетчика 6. При этом возможны 16 градаций скважности импульсов, управляющих исполнительным элементом, причем исполнительный элемент рассчитывают так, что при средней скважности он находится в положении поддержания частоты, близкой к заданной.

При значительном отклонении частоты в меньшую сторону (фиг. 3), когда f Ф, N И.ю,ц и И О, на выходе устройства нулевой уровень (связи не изображены) и исполнительный элемент осуществляет максимальное воздействие с целью увеличения частоты (сердечник электромагнита полностью выдвинут пружиной, подача топлива максимальная) . При граничной частоте f, когда N O, в регистре 7 нуль, вентили 10-12 открыты, коэффициент пересчета счетчика

6 и скважность импульсов максимальные. При небольших отклонениях f от фо,„. когда fa, Й - Мцощ, скважность изменяется от максимальной величины до номинальной, равной Мщю исполнительный элемент увеличивает подачу топлива, частота повышается.

При f=, И=й,ющ скважность им.— пульсов такова, что исполнительный элемент поддерживает обороты двигателя соответственно величине 1ю,, При повышении частоты генерируемого напряжения (У) фриц и > Ицв ) скважность выходных импульсов уменьшается, исполнительный.элемент уменьшает подачу топлива, частота уменьшается на верхней границе зоны при Й =2йщ также, как и при й) 2N >. (связи не изображены), т.е. f>), в регистр 7 записывается число 2 N, ace вентили 10-12 закрыты и на их выходах единичные уровни, на выходе схемы 13 также единичный уровень, счетчик 6, находится в нулевом состоянии, и на

r выходе схемы 8 совпадения единичный уровень, исполнительный элемент осуществляет максимальное воздействие с целью уменьшения частоты (сердечник электромагнита полностью втянут, подача топлива минимальная).

Таким образом, регулятор формирует импульсы высокой частоты следования, скважность которых соответствует отклонению частоты генерируемого напряжения от заданной. При этом диапазон и дискретность изменения скважности определяются лишь частотой генератора 2 и емкостью счетчика 6. Для регулирования этого диапазона может быть использован отдельный генератор с регулируемой частотой импульсов.

Использование для управления исполнительньпи устройством формируемых регулятором импульсов высокой частоты следования со скважностью, соответствующей отклонению частоты генерируемого напряжения от заданной, позволяет исключить влияние сухого трения, повысить точность и быстродействие регулятора частоты, что значительно повышает качество электрической энергии, вырабатываемой электроагрегатами.

Регулятор частоты, содержащий входной формирователь прямоугольных импульсов, генератор эталонной частоты, вентиль, подключенный одним входом к выходу формирователя прямоугольных импульсов, а другим — к выходу генератора эталонной частоты и счетному входу счетчика-прямого счета, и выходную схему совпадения, входы которой соединены с разрядными инверсными выходамн счетчика прямого счета, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения динамических показа телей регулятора, в него введены одновибратор, вход которого соедиией с выходом формирователя прямоугольных импульсов, счетчик обратного счета, подключенный счетным входом к выходу вентиля, параллельный синх1 ронный регистр, информационные входы которого соединены с разрядными выходами счетчика обратного счета, а вход синхронизации — со входом начальной установки счетчика обратного счета и.выходом одновибратора, и блок управления коэффициентом пересчета счетчика прямого счета, входы которого соединены с разрядными инверсными выходили параллельного синхронного регистра и прямь1ми выходами счетчика прямого счета, а выход — к входу установки нуля счетчика прямого счета.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетелъство СССР

У 525218, кл. Н 02 Р 9/04, 1976.

904184

2. Авторское свидетелъетво СССР

Э 562050, кл. Н 02 P 9/04, 1977.

904184 ди фар (f*f

Ри

Are@ (f f í

8р

ФРЮ

//М )г

Составитель В.Самохин

Редактор А.31ежнина Техред И. Гайду Корректор Н. Швыдкая

Заказ 163/46 Тираж 718 Иодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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