Регулятор электрической мощности переменного тока

 

РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий силовую цепь из последовательно соединенных тиристорного исполнительного органа, силового согласующего трансформатора и нагрузки, а также устройство управления, включающеепоследовательно соединенные измерительный преобразователь мгновенной мощности, выделенной в нагрузке , первый интегратор, компаратор и блок выключения тиристорного исполнительного органа, выходы которого подключены параллельно тиристорному .исполнительному органу, и задатчйк, выход которого соединен с вторым входом компаратора, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности регулирования мощности, в него дополни (Л тельно введены второй интегратор, подключенный параллельно первому,и счетный триггер, вход которъго сое-, (динен с выходом компаратора, а прямой и инверсный выходы триггера подключены к управляющим входам интеграторов . ел -v|

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

5 170 А (19) (11) 3(50 G 05 F 1 66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (Z1) 3481007/24-07 (22) 10.08.82 (46) 23.11.83. Бюл.9 43 (72) П.И. Кравец, Е.П. Мясников и В.A. Скаржепа (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции. (53) 621.319.44 (088.8) (56) 1. Патент США Р 3370246, кл. 330-102, 1968.

2. Патент США М 3373330, кл. 318-308, 1968.

3. Патент США 9 3499169, кл. 323-45, 1970.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 559471, кл. G 05 F 1/66, 1974.

5. Авторское свидетельство СССР

Р 555392, кл, G 05 F 1/66, 1974.

6. Авторское свидетельство СССР

9 877508, кл. (05 F 1/66, 1981. (54) (57) РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий силовую цепь из последовательно соединенных тиристорного исполнительного органа, силового согласующего трансформатора и нагрузки, а также устройство управления, включающее-последовательно соединенные измерительный преобразователь мгновенной мощности, выделенной в нагрузке, первь1й интегратор, компаратор и блок выкхпочения тиристорного исполнительного органа, выходы которого подключЕны параллельно тиристорному исполнительному органу, и задатчик, выход которого соединен с вторым входом компаратора, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности регулирования мощности, в него дополнительно введены второй интегратор, подключенный параллельно первому,и счетный триггер, вход которого сое(динен с выходом компаратора, а прямой и инверсный выходы триггера подключены к управляющим входам интеграторов.

1056170

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого регулятора мощности; на фиг. 2 — функциональная схема тиристорного исполнительного органа.

Изобретение относится к автоматическому регулированию электрических величин, в частности мощности,в цепях переменного тока и может быть использовано в качестве высокоточного исполнительного устройства в 5 прецизионных системах автоматического регулирования, например, температурных режимов электротермического оборудования.

Известны регуляторы электрической 10 мощности в нагрузке, подключенной к сети переменного тока посредством силового согласующего трансформатора и тиристорного исполнительного органа, управляющая цепь которого !5 содержит датчик регулируемой величины, преобразующий фильтр, компаратор и узлы запуска исполнительного орга-, на, Принцип действия таких регуляторов основан на фазовом методе управления с формированием сигнала обратной связи по среднему значению мощности (1J — (5g.

Недостатками этих регуляторов являются значительная инерционность, обусловленная наличием усредняющего фильтра и, как следствие, невысокая статическая и динамическая точность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является регулятор электрической мощности переменного тока, содержащий силовую цепь, подключенную к питающей сети и состоящую из последовательно соединенных тиристорного исполнительного органа и нагрузки, при необходимости З5 согласованной с питающей сетью посредством силового трансформатора,а также устройство управления, содержащее последовательно соединенные измерительный преобразоваТель мгновен- 4р ной мощности выделяемой в нагрузке, интегратор и блок выключения исполнительного органа, задатчик,выход которого соединен с вторым входом компаратора. 45

Принцип работы известного регулятора основан на фазовом методе управления мощностью с включением тиристорного исполнительного органа (ИО) в начале полупериода питающего напряжения и искусственным выключением тиристорногo исполнительного органа в требуемый момент. Момент выключения ИО определяется путем сравнения заданной величины средней мощности и интегрального значения мгновенной мощности выделенной в нагрузке. В момент равенства этих величин компаратор формирует импульс на выключение тиристорного ИО563.

Однако так как процесс выключе- 60 ния тиристоров исполнительного органа является не мгновенным, то в нагрузку некоторое время поступает

MoLlHocTb после сигнала компаратора, что приводит к завышению мощности, выделенной в нагрузке. Кроме того, энергия, запасенная в блоке выключения исполнительного органа, в процессе запирания тиристоров ИО также выделяется в нагрузке в виде дополнительной мощности. Величины обеих составляющих дополнительной мощности зависят от величины заданного значения мощности, а точнее от фазового угла выключения силового тиристора ИО, и являются величинами переменными. Для учета этой величины,дополнительной мощности в регуляI тор вводят модель погрешности, которую настраивают таким образом, чтобы в зависимости от задающего, сигнала и сигнала мгновенной мощности учесть возможное значение дополнительной мощности и устранить погрешность.

Однако так как алгоритм функциониро вания модели погрешности не может учесть всех факторов, влияющих на значение дополнительной мощности,например изменение времени выключения силовых тиристоров в течение эксплуатации или в зависимости от температуры тела тиристора, а также изменение энергии запасенной в блоке выключения ИО, то дополнительная мощность может учитываться моделью недостаточно точно,что приводит к погрешностям регулирования мощности как в сторону увеличвйия, так и в сторону уменьшения ее относительно требуемого значения.

Цель изобретения — увеличение точности регулирования мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор электрической мощности переменного тока, содержащий силовую цепь из последовательно соединенных тиристорного исполнительного органа, силового. согласующего трансформатора и нагрузки, а также устройство управления, последовательно соединенные измерительный преобразователь мгновенной мощности выделенной в нагрузке, первый ( интегратор, компаратор и блок выключения тиристорного исполнительного органа, выходи которого подключены параллельно тиристорному ис полнительному органу, и задатчик, выход которого соединен с вторым входом компаратора, введены второй интегратор, подключенный параллельно первому, и счетный триггер, вход которого соединен с выходом компаратора, а прямой и инверсный выходы триггера подключены к управляющим входам интеграторов.

1056170

ВН181ПИ Заказ 9305/41

Тираж 874 Подписное чилиал IIIIII "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Регулятор мощности (фиг.1) содержит силовую цепь, состоящую иэ последовательно соединенных тиристорного исполнительного органа 1, силового трансформатора 2 и нагрузки 3 подключенную к питающей сети 4, и цепь управления тиристорным исполнительным органом, состоящую из последовательно соединенных измерительного преобразователя мгновенной мощности 5, двух параллельно включенных интеграторов 6 и 7,счетного триггера 8 компаратора 9 и блока 10 выключения исполнительного органа, подключенного, например,. параллельно тиристорному исполнительному 5 органу, задатчика 11, подключенного к второму входу компаратора,причем вход счетного триггера подключен к выходу компаратора, а выходы соединены с управляющими входами интеграторов.

В качестве тиристорного исполнительного органа 2 (фиг.2) используются два встречно-параллельно включенных силовых тиристора 12 и

13, цепь управления которых состо-. ит из формирователя 14 синхроим-. пульсов, триггера 15, логического ключа 16, генератора 17 импульсов и усилителя-формирователя 18 запускающих импульсов. Формирователь

14 синхроимпульсбв, который может быть- выполнен, например, как последовательное соединение диодного выпрямительного моста и транзистор ного ограничителя, в момент перехо- да сетевого напряжения через нуль формирует импульс, который перебрасывает счетный триггер 8 в единичное состояние, разрешает передачу импульсов от генератора 17 на вход 40 формирователя 18 запускающих импульсов выходные импульсы которого и запускают один иэ силовых тиристоров.

Формирование запускающих импульсов прекращается после опрокидывания счетного триггера 8 импульсным сигналом с выхода компаратора 9. Связь исполнительного органа с выходом компаратора условно не показана,так как при другом техническом выполнении ИО она может не использоваться. . В качестве измерительного преобразователя 5 мгновенной мощности может быть использован преобразователь на основе датчика Холла, например серийно выпускаемый преобразователь мощности ПОЗО, определенным образом доработанный для увеличения точности и согласованный с параметрами силовой цепи.

Управляемые интеграторы 6 и 7 выполнены по одной схеме и работают в противофазе друг другу. регулятор мощности работает следующим образом.

B начале каждого полупериода напряжения питающей сети 4 включается тиристорный исполнительный орган 1 и мощность поступает через трансформатор 2 в нагрузку 3 . Мгновенные значения мощности измеряются измерительным преобразователем 5, интегрируются одним из .интеграторов 6 и 7 (который из интеграторов включен,зависит лишь от состояния счетного триггера 8) и интегральная величина сравнивается на компараторе с заданием. В момент равенства заданного значения и интегрированного компаратор: формирует импульс и запускает блок 10 выключения исполнительного органа, а также переключает счетный триггер 8, при этом к выходу измерительного преобразователя мошности подключается второй интегратор, ранее обнуленный, а первый отключается и обнуляется. Подключенный интегратор начинает интегрировать мощность, которая выделяется в нагрузке после срабатывания компаратора. После полI ного. выключения. исполнительного органа и срабатывания блока выключения в интеграторе накапливается сигнал о величине мощности, поступившей в нагрузку сверх заданной. В новом полупериоде работает тот же интегратор и, таким образом, процесс интегрирования мгновенной мощности продолжается с учетом той мощности, которая уже выделена в нагрузке в процессе коммутации в предыдущем полупериоде.

Таким образом, процесс формирова:ния импуЛьса мощности в каждом по лупериоде напряжения питающей сети начинается с момента срабатывания компаратора в предыдущем полупериоде, или, что то же самое, в момент требуемого окончания импульса мощности в предыдущем полупериоде. Это позволяет полностью учесть всю мощность, поступающую в нагрузку, независимо ..>т источника ее возникновения.