Импульсный регулятор мощности переменного тока

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >995229 (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 873353 (22) Заявлено 10.10.80 (21) 2994610/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.02.83. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 17.02.83 (51) М. Кл.

Н 02 М 5/22

Гееударствеавмй кемитет (53) УДК 621.316. .722. 1 (088.8) по делам изобретений и еткрмтий (72) Авторы изобретения

П. И. Кравец, В. А. Скаржепа и К. В. Шел

Киевский ордена Ленина политехиически им. 50-летия Великой Октябрьской социалистич (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЛ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к регулированию электрических величин и предназначено для использования в качестве регулятора мощности электротермических установок, подключаемых к сети переменного тока.

По основному авт. св. № 873353 извес-тен импульсный регулятор мощности переменного тока, содержащий регистр и последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, элемент И, связанные с шинами записи сигнала управления и шинами установки интервала регулирования, управляемый вентиль, два сумматора и двухвходовый компаратор, выход которого соединен с вторым входом схемы И, а входы— с соответствующими выходами сумматоров, один из которых соединен тактовым входом с выходом формирователя синхроимпульсов, информационными входами с выходами регистра, входы которого соединены с шинами записи сигнала управления, а второй информационными входами соединен с шинами установки интервала регулирования, а тактовым входом — c выходом элемента И, причем входы предварительной установки регистра и сумматоров соединены с выходом формирователя синхроимпульсов через счетчик.

В схеме И известного устройства происходит выделение импульсов управления, . переключающих управляемый вентиль в проводящее состояние в момент равенства нулю напряжения сети в течение периода сетевого напряжения Тс, причем число этих импульсов, равномерно распределенное в течение интервала импульсного регулирования Тр, длительность которого определяется дискретным сигналом М установки интервала регулирования, равно дискретному cHfHB" лу управления N, записанному в регистр.

При этом в нагрузке выделяется мощность, среднее значение которой за интервал рег лирования пропорционально сигналу 1ЩЗ.

Плавность регулирования мощности основным регулятором невелика и ограничивается тем, что сигнал управления изменяется не чаще одного раза в течение интервала регулирования Тр — — М.Т. Изменение сигнала управления с большей частотой и, следовательно, повышение плавности регулирования мощности, пропорциональной частоте изменения сигнала управления, при ис995229 пользовании. основного регулятора яевозможно.

Цель изобретения — повышейие плавяости регулирования мощности.

Поставленная цель достигается тем, что импульсный регулятор мощности переменного тока дополнительйо снабжен двумя генераторами пачек импульсов, причем тактовый вход первого генератора соединен с выходом формирователя синхроимпульсов тактовый вход второю генератора соединен с выходом схемы И, выход первого генератора соединен с тактовым входом первого сумматора, выход второго генератора соединен с тактовым входом второго сумматора, а информационные входы генераторов соединены с шинами установки .йормирующего и корректирующего сигналов соответственно.

На фиг. I изображена блок-схема пред-, лагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 временные диаграммы его работы.

Устройство содержит синхронизирован-, ный сетью 1 формирователь 2 синхроимйуль- © сов, последовательно соединенный с элементом И 3 ключом 4, управляемым вентилем

5, нагрузкой 6, а также многоразрядный двухвходовой компаратор 7, выход которого соединен с вторым входом схемы И 3, а . входы поразрядно соединены с соответствующими выходами двух накапливающих сумматоров 8 и 9; Сумматор 8 своими информационными входами поразрядно соединен с выходами регистра 10, тактовым входом — с выходом генератора 11 пачки импульсов, а сумматор 9 своими информационными входами соединен с шинами 12 установки интервала регулирования, а тактовым входом — с выходом генератора 13 пачки импульсов, причем входы предварительной установки сумматоров 8 и 9 и регистра 10 соединены с выходом формирователя 2 через счетчик 14, ияформационные входы регистра IO соединены с шинами 15 записи сигнала управления, тактовый вход генератора 11 соединея с выходом формирователя 2, тактовый вход генератора 13 соединен с выходом схемы И 3, а ияформациояяые входы генераторов l l и 13 соедияены с шинами 16 и 17 установки нормирующего и корректирующего сигналов соответственно.

Схема работает следующим образом.

В исходном состоянии сумматоры 8 и 9 очищеяы, в регистр IO записан сигнал уп.равления N, а на шинах 12 установки иятервала Т подано число М, определяемое из условия, я 1, Р„P> I+ —, (2) Т1 =

4 причем число N йикогда не превышает чйсло М; сигналы яа входах компаратора 7 равны йулю. Компаратор яа каждом i-м такте работы устройства длительностью Т реализует функцию А; яе больше В1, где А— число на выходе сумматора 8; BI — число

4 на выходе сумматора 9; Поскольку в исходном состояйии Ар = Вр=. О, то компаратор 7 формирует сигйал «I», подготавливая схему И 3 к велючению по одному входу.

На шинах 15 установлен сигнал управления N, не изменяющийся в течеяие иятервала Тр. На шинах 16 установлен нормирующий сигнал Н, а на шинах.17 устайовлен корректирующий сигнал К, который может изменяться на каждом такте Т работы устройства.

Величины чисел К ц H устанавливаются следующим образом.

Если необходимо при помощи сигнала коррекции К изменять выходную мощность йа +-хр/< при постоянном сигнале управления М, то диапазон. изменения числа К устанавливают от нуля до значения К,, равного

Кр

2Их%

IOO% () причем значению К = О соответствует наибольшее значение корректируемой мощности в нагрузке P равное значению К = К /2 соответствует зяачейие мощности при отсутствии возмущающих и корректирующих воздействий для за3а данного N, т. е. Рр, а значение К = К„„ соответствует наименьшее значение мощности Р„

-P, 1 (3)

Величина иормирующего сигнала Н при этом устанавливается, равной 1К„,„,,и определяется диапазоном изменения (коррекции) мощности, т. е. постоянна для любых значений К.

Дискретность измекения мощности предлагаемым устройством за время Т> равна величине х/к, что значительно меньше по сравнению с прототипом, для которого дискретность регулирования равна I/М.

При появлении напряжения сети 1 формирователь 2 генерирует импульсы синхронизации с частотой сети, поступающие иа вход схемы И 3, подготовленной включению компаратором 7. Первый сиихропульс (СИ) проходит через схему И 3, включает ключ 4 и вентиль 5, коммутируя к нагрузке 6 импульс мощности длительностью Т . Одновременно СИ запускает тактовый вход генератора 12 формирующего пачку из Н импульсов. Эта пачка поступает на вход сумматора 8, в котором по ее окончании формируется число N Н.

Первый СИ, прошедший через схему 3, запускает генератор 13, формирующий пачку из К импульсов. По окончании пачки в сумматоре 9 формируется число М К . Оно

995229

5 сравнивается в компараторе 7 с числом

NH и сигнал сравнения на первом такте используется для включения вентиля 5 на втрром такте. Если NH>MКД то вентиль

5 включается и после прохождения второго

СИ увеличивается содержимое сумматора .8, т. е. А = 2 N Н, и сумматора 9, т. е.

Bg — — МК, + МК . Если A) С В,, то вен- тиль не включается и увеличивается только содержимое сумматора 8. В обоих слу- . чаях компаратор 7 после второго СИ выдает сигнал, определяющий включение вен- 1в тиля-5 на третьем такте, и т. д.

Таким образом, на каждом i-м такте регулирования после I-го СИ компаратор 7 сравнивает числа А1 и Bi, хранящиеся в сумматорах 8 и 9 соответственно, причем

А;=-1 )Н, В; = М(К,+ К, +...+К;), где К вЂ” сигнал коррекции Hà j-м рабочем такте, количество которых равно количеству включений вентиля 5 от начала интервала Тр до i-ro такта включительно.

3а интервал Т> на нагрузку будет пода- 29 но N + ЬМ импульсов мощности, равномерно распределенных по интервалу Тр причем величина 5N пропорциональна значению х% и служит для изменения первоначального значения мощности иа требуемую величину, определяемую х% После М тактов на выходе счетчика 12, имеющего основание счета М, появится сигнал сброса сумматоров 8 и 9 и записи нового значения

N в регистр 10. На следующем интервале Т> работа устройс ва продолжится так же.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства при использовании в качестве-сигнала коррекции К числа, пропорционального среднему значению мощности каждого пропускаемого к нагрузке импульса сетевого наяряжения. Пусть, например, при 1ч= ЗЗ

9 и М = 18 устройство должно стабилизировать мощность в нагрузке за время Т при неизменном сигнале N и изменении средней мощности каждого импульса на - 40"/О чф фиксируется.с шагом 10 /о. Изменение средней мощности . может возникнуть при изменении напряжения в сети или сопротивления нагрузки. Для рассматриваемого примера устанавливаем значение Н = 10, К=

= О,1,..., 14 согласно уравнений (I) — (3).

Для К вЂ” 14 получим значение мощности Р=

Рмик, для К вЂ” 10 получим P = Р и для К вЂ” 6 соответственно Р = Р„,®, Временные диаграммы (фиг. 2) показывают работу устройства для трех случаев при возникновении после первого такта скачка мощности +х% или -х% соответственно я и при отсутствии коррекции (соответственно кривые изменения потребляемой мгновенной энергии во времени 3 (t), Э (t) и диаграммы распределения импульсов мощности В нагрузке. Из диаграмм следует, что при отсутствии коррекции в первом и втором случаях мощность изменится на -х% соответственно. При исйользовании основного регулятора это изменение мощности может компенсироваться только на новом интервале Т соответствующим изменением сигнала уйравления N, т. е. с запаздыванием на время Т, снижающим плавность регулирования мощности.

В дополнительном изобретении при отсутствии возмущения по мощности, т. е. при Х=О, s начале интервала Т на шинах

IT установлен сигнал коррекции К,= IO u на первом такте после сравнения чисел Ае=

= —— 0 включается вентиль 5. В сумматоры 8 и 9 запишутся соответственно числа

A> — — N Н 90 и В, =МК1 — — 180 Так как А, (В,, то на втором такте на шинах

1? установится число Кд —— 8 и компаратор

7 сравнит числа A> — — 2NH = 180 и  ——

В. = 180. Поскольку А = В„то на третьем такте вентиль ф--включится н компаратор 6 сравнит числа А =3NH = 270 и Вз — — Вр +МКд 324. Так как .ъ < В, то йа четвертом такте вентиль заперт.

Состояния схемы на остальных тактах показаны в таблице.

Временные диаграммы (фиг. 3) показывают работу предлагаемого устройства.

Всего за интервал Т вентиль 5 включается

11 раз ари Х = - 20 „обеснечивая коммутацию I I импульсов мощности в нагрузке 6 и неизменность величины weргии, выделяемой в нагрузке за время Т> (кривая Эа(t) на фиг. 3) . Следовательно, предлагаемое устройство ко.зпенсирует изменение мощности, (например изменение напряжения сети), без запаздывания в текущем интервале Т> и обеспечивает высокую плавность регулирования мощности.

Использование новых элементов и связей выгодно отличает предлагаемое устройство от основного регулятора, так как поз" воляет увеличить плавность регулирования ,мощности пропорционально частоте измененияя корректирующего сигнала (т. е. возмущающего воздействия, например, которЦй может многократно изменяться в течени интервала Тр3;

З результате повышения плавности регу лирования мощности возможно более эффективное использование устройства при регулировании мощности для малоинерционных объектов, компенсации возмущающих воздействий (например, со стороны нагру»ки или источника энергии), программного, изменения мощности и т. д.

995229

Х = -203

Такт А

IВентиль

О Включен

О Включен

То же

2 90 180 Выключен

3 180 1 80 Включен

4 270 324 Выключен

5 360 324 Включен

6 450 468 Выключен

7 540 468 Включен

8 630 612 Выключен

9 720 756 Выключен

1О 810 756 Включен

11 900 900 То же

12 990 1044 Выключен

1 3 1 О 80 1 О 44 Включен

14 1170 1188 Выключен

15 1260 1188 Включен

16 1350 i 1332 То же

1 7 1440 1 476 Вы ключен

18 1530 1476 Включен

Формула изобретения

Импульсный регулятор мощности переменного тока по авт. св. № 873353, отличаюшийся тем, что, с целью повышения плавности регулирования мощности, он дополнительно снабжен двумя генераторами пачек импульсов, причем тактовый вход первого генератора соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, тактовый вход второго генератора соединен с выходом схемы

И, выход первого генератора соединен с

180 Выключен

1 80 Включен

360 Вы клю чен

360 В ключе н

540 Выключен

540 Включен

720 Выключен

720 Включен

90 0 Вы ключе н

900 Включен

10 80 Выключен

1080 Включен

1 260 Вы ключен

1 260 В ключе н

1440 Выключен

1440 Включен

1620 Выключен тактовым входом первого сумматора, выход второго генератора соединен с тактовым входом второго сумматора, а информационные входы генераторов соединены с шинами установки нормирующего и корректирующего сигналов соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 8733353, по заявке № 2372979/07, кл. Н 02 М 5i22, 1977.

995229

Фиг. f л= МХ лжР=Ю

4Ъд Р

z((J

Составитель Ю. Андреев

Редактор А. Ковалева Техред И. Верес Корректор А. Дзятко

Заказ 615/41 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4