Регулятор электрической мощности

 

О П И С А Н И Е >943685

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистическив ресяубяик

К АВТОРСКОМУ СВИДИтаЛЬСтвУ (61) Дояолнктельное к авт. свкд-ву— (22) аввлено 18.12.80 (21) 3220953/24"07 (5! )М. 4(д.

G05 Р 1/66 с присоединением заявкя И— (23) Прнорятет—. @вудврстваввИ квмятвт

Сььр ав авлам взвбрвтевкй к втврытк1

ОЯУблкковано15.07,82. Бюллетень 3Ф 26 (53) УДК 621. 319. .44(088.8) Дата опубликования оянсаккя 15 .07 .82 (72) Автори изобретения

П. И. Кравец и В. А. С

Ъ,,д, :в «1 g. ю-,»;, Киевский ордена Ленина политеф 4е@щД, имдр1р, им. 50-летия Великой Октябрьско соцуунистической р в \ i Д P Ц (71 j Заявитель волюции . (54) РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРИ4ЕСКОЙ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к автомати-. ческому регулированию электрических величин, в частности мощности, и может быть использовано в качестве высокоточного исполнительного устройства в прецизионных системах автомати5 ческого регулирования, например, температурного режима электротермического оборудования.

Известны регуляторы электрической мощности в нагрузке, подключенной-к цепи переменного тока, содержащие силовую цепь из последовательно соединенных тиристорных ключей и нагрузки, и цейь Обратной связи, содержащуюся датчик регулируемой величины,усред-. няющий фильтр, компаратор, принцип действия которых основан на усреднении сигналов датчика регулируемой величины с последующим сравнением по- 20 лученного сигнала обратной связи с заданным значением и формированием по результатам сравнения сигнала на запуск силовых тиристоров (1 ).

Недостатками таких регуляторов являются значительная инерционность, обусловленная наличием усредняюш его фильтра и, как следствие, невысокая статическая и динамическая точность.

Кроме того, такие регуляторы требуют синхронизации с напряжением сети и поэтому ненадежно работают при изменении коэффициента нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор электрической мощности, содержащий блок силовых тиристоров, включенный между входным и выходным выводами, блок выключения силовых тиристоров, датчик мгновенной мощно сти нагрузки, выход которого соединен с первым входом компаратора, ко второму входу которого подключен выход задатчика, а выход компаратора соедиыен со входом блока выключения силовых тиристоров и управляющим входом интегратора. Принцип действия данного регулятора основан на Фазовом уп943685

3 .равлении тиристоров с включением в начале полупериода и выключением в момент равенства сигнала с выхода интегратора и задатчика. Такой принцип требует синхронизации импульсов управления тиристорами с напряжением сети, для чего в известном используется синхронизирующий трансформатор и формирователь синхроимпульсов.

Такая схема надежно работает на чис- 10 то активную нагрузку или комплексную . нагрузку с постоянным коэффициентом нагрузки cos9 j2).

Однако при изменяющемся коэффициенте нагрузки нарушается синхрониза- д ция схемы с током, протекающем в нагрузке. Импульс, формируемый для запуска силового тиристора, поступает не в начале полупериода напряжения на нем, а в любой момент, определя- 20 емый сдвигом фазы напряжения и тока нагрузки. Это приводит к резкому снижению надежности работы регулятора при изменении коэффициента нагрузки, а при значительных изменениях и к на рушению работоспособности в целом.

Целью изобретения является повышение надежности при работе на нагрузку с изменяющимся коэффициентом нагрузки. 30

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор электрической мощности введены генератор импульсов, две схемы совпадения и триггер, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом каждой из схем совпадения, второй вход каждой из которых подключен к соответствующему выходу триггера, выход каждой из схем совпадения соединен о соответствующим управляющим входом блока силовых тиристоров, а вход триггера подключен к выходу компаратора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема регулятора мощности; на фиг, 2 - схема включения силовых тиристоров; на фиг. 3 — схема выключе. ния силовых тиристоров; на фиг. 4 временные диаграммы работы устройства.

Схема (фиг. 1) содержит питающую сеть 1 и подключенную к ней силовую цепь, состоящую из последовательно соединенных блока силовых тиристоров

2 и нагрузки 3, последовательно сое-:., диненные датчик мгновенной мощности

4, токовая измерительная цепь которого подключена посредством измерительного трансформатора 5 к силовой цепи, а измерительная цепь напряжения подключена параллельно нагрузке, интегратор 6 и компаратор 7, задатчик

8, схему управления силовыми тиристорами 9, содержащую автоколебательный генератор импульсов 10, выход которого подключен к первым входам схем совпадения 11 и 12, вторые входы которых соединены с выходами триггера 13, а выход - с управляющими входами силовых тиристоров, и блок выключения силовых тиристоров 14, вход которого подключен к выходу компаратора. Блоком силовых тиристоров могут быть два встречно-параллельно включенных тиристора (фиг. 2) или любая мостовая схема с тиристорами и диодами в плечах. В качестве датчика мгновенной мощности может быть использован измерительный преобразователь мощности на датчиках Холла, например, измерительный.преобразователь мощности типа По24. Интегратор

6 выполнен на основе операционного усилителя, интегрирующая емкость которого может закорачиваться ключем, управляемым триггером. Компаратор 7 выполнен на основе операционного усилителя.

Автоколебательный генератор им-. пульсов 10 выполнен на основе блокинггенератора. Блок выключения силовых тиристоров 14 может быть выполнен на основе тиристорных ключей и коммутирующих емкостей (фиг. 3) и включен в схеме параллельно нагрузке или параллельно блоку силовых тиристоров (Фиг. 1).

Регулятор работает следующим образом.

При включении схемы в сеть триггер

13 произвольно устанавливается в одно из устойчивых положений, открывая высоким потенциалом одну из схем совпадения 11 или 12. Например, открыта схема совпадения 12, тогда непрерывная последовательность импульсов с выхода генератора 10 (фиг. 4)

U< проходит на включение одного из встречно-параллельно включенных тиристоров (фиг. 2), но отпирает его только в момент, когда напряжение на нем становится положительным (т.е. в начале полупериода). После отпирания тиристора его же анодным напряжением нагрузка подключается к сети, на ней начинает выделяться мощность, 943685 которая измеряется датчиком мгновенной мощности 4 и интегрируется интегратором 6. Когда выход интеграто- ра 06 и задатчика U8 сравниваются по величине, на выходе компаратора

7 вырабатывается импульс U7, от которого срабатывает блок выключения

14, запирающий открытый тиристор.

Этим же импульсом разряжается емкость интегратора 6 и опрокидывается триггер 13, запирая схему совпадения 12 (тем самым исключая повторное включение только что запертого тиристора путем запрета подачи управляющих импульсов íà его вход), и отпирая схему совпадения ll (управляющие импульсы подаются на запуск второго силового тиристора). Однако второй тиристор не включится до тех пор, пока его анодное напряжение не станет положительным. Аналогично работа повторяется каждый полупериод.

Такин образом, как бы не менялся коэффициент нагрузки и фазовый сдвиг напряжения и тока, момент включения силового тиристора практически совпадает с началом полупериода сетевого напряжения, т. е. включение тиристоров самосинхронизируется их же анодным напряжением.

8 известном устройстве синхронизация выполняется сетевым напряжением, которое, естественно, никак не реагирует на изменение коэффициента на- зз грузки. Синхронизирующие импульсы, которые одновременно служат и для включения тиристоров, появляются либо в момент изменения знака напряжения (для чисто активной нагрузки), либо 40 могут быть искусственно сдвинуты на постоянный угол для комплексной на" грузки с постоянным коэффициентом нагрузки. При изменении же коэффициента нагрузки запускающий импульс мо- 4s жет появиться в момент, когда на тиристоре отрицательное напряжение, что вообще исключает срабатывание его в одном полупериоде, либо когда на тиристоре напряжение достигло большой so величины и он включается не в начале полупериода, а позже. А это уменьшает максимальную мощность, которая может быть подключена к нагрузке.

Таким образом, использование предлагаемого регулятора мощности позво- ляет получить надежную работу системы регулирования в любых режимах (пуска, статическом, изменение установки) для любого характера нагрузки при изменении коэффициента нагрузки от нуля до единицы. формула изобретения

Регулятор электрической мощности, содержащий блок силовых тиристоров, включенный между входным и выходным выводами, блок включения силовых тиристоров, датчик мгновенной мощности нагрузки, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с первым входом компаратора, к второму входу которого подключен выход задатчика, а выход компаратора соединен с входом блока выключения силовых тиристоров и управляющим входом интегратора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности при работе на нагрузку с переменным коэффициентом мощности, в него введены генератор импульсов, две схемы совпадения и триггер, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом каждой из схем совпадения, второй вход каждой из которых подключен к соответствующему выходу триггера, выход каждой из схем совпадения соединен с соответствующим управляющим входом блока силовых тиристоров, а выход компаратора соединен с входом триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

> 559471, кл. 6 05 F 1/66, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке И 2884702/24-07, кл. 6 05 F 1/66, 1980.

943685

Заказ 5107/54

Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Головинова

Редактор Л. Повхан Техред Т. Иаточка КорректоР Г. Решетник

° Ь