Импульсный регулятор мощности

 

Изобретение относится к устройствам для регулирования электрических величин и может быть использовано для регулирования мощности в электротермических установках с омическим ; нагревом. Цель изобретения - повьшение качества регулирования мощности за счет того, что при регулировании мощности изменением числа подключений нагрузки к сети в течение постоянного интервала регулирования со временем каждого подключения, равным целому числу периодов питающего напряжения коммутации мощности к нагрузке, на каждом такте интервала регулирования определяется с учетом получения минимального значения отклонение фактического значения энергии, поданной в объект, от требуемого значения, обеспечивается важность получения минимально возможного уровня колебаний регулируемого параметра температуры электротермической установки. 2 ил. ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Н 02 М 5 22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;,-

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЙЖдр1 (21) 4139688/24-07 (22) 27.10.86 (46) 23.04.88. Бюл. В 15 (71) Киевский политехнический инетитут им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Н.А Оболенцев, В.А. Скаржепа и А Н. Павелко (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 873353, кл. Н 02 M 5/22, 1978.

Авторское свидетельство СССР

К 1111143, кл. H 02 М 5/22, 1982. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к устройствам дпя регулирования электрических величин и может быть использовано для регулирования мощности в электротермических установках с омическим

„„SU„„1390742 А1 нагревом. Цель изобретения — повьппение качества регулирования мощности за счет того, что при регулировании мощности изменением числа подключений нагрузки к сети в течение постоянного интервала регулирования со временем каждого подключения, равным целому числу периодов питающего напряжения коммутации мощности к нагрузке, на каждом такте интервала регулирования определяется с учетом получения минимального значения отклонение фактического значения энергии, поданной в объект, от требуемого значения, обеспечивается важность получения минимально возможного уровня колебаний регулируемого параметра температуры электротермической установки.

2 ил.

1390742

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве импульсного регулятора электрической мощности в электротермических установках, подключенных к сети переменного тока.

Цель изобретения - повышение качества регулирования мощности за счет уменьшения уровня колебаний регулиру-10 емой величины, вызванных неравномерНостью частоты подключения нагрузки к сети.

На фиг. 1 представлена структурная схема импульсного регулятора мощности; на фиг. 2 — диаграммы его рабогы.

Регулятор содержит формирователь 1 синхроимпульсов, своими входами подключенный к фазам А, В и С трехфаз- 20 ной сети 2, а выходом — к счетному

Входу третьего счетчика 3, параллельные информационные входы каждого разряда которого соединены с соответстВующими выходами второго счетчика 4. 25

Выход счетчика 3 соединен со счетным входом четвертого счетчика 5, Вторым входом элемента ИЛИ 6 и управляющим входом элемента 7 задержки, Выход которого подключен к входу фор- 30 мирующего ключа 8, своим выходом

Подключенного к управляющему электроду управляемого вентиля 9, последоВательно соединенного с нагрузкой 10 и одной фазой сети 2, причем к этой же фазе подключен тактовый вход управляемого элемента 7 задержки.

Управляющий вход счетчика 11, вход

Установки в "0" счетчика 4 и тактоВый вход генератора 12 пачки импуль40 сов подключены к выходу счетчика 5, 1 а шины кора управляющего сигнала

K соответствующим параллельным входам 13 и 14 счетчиков 5 и 11. Выход генератора 12 пачки импульсов соеди45 нен с первым входом элемента ИЛИ 6, а его управляющие входы 15 — с шинами кода интервала регулирования °

Каждый из синхронизаторов на своем выходе формирует импульсы, соответствующие моменту перехода через

"0" фазы сети на его входе. Счетчики

3 и 5 могут быть выполнены по схеме делителя частоты с. изменяемьм коэффициентом деления на основе реверсивных счетчиков, имеющих параллельные 55 входы каждого разряда, суммирующие и вычитающие (счетные) входы и вход разрешения параллельной записи.

Счетчик 11 представляет собой двоичный счетчик, имеющий параллельные входы каждого разряда, тактовый вход, подачей управляющего сигнала на который осуществляется параллельная запись в каждый разряд, а выход последнего разряда счетчика является

его выходом. Формирующий ключ 6 предназначен для формирования импульса включения управляемого вентиля с параметрами, определяемыми характеристиками управления используемых вентилей.

Принцип работы импульсного регулятора мощности заключается в следующем.

Среднее значение мощности Р„, подводимое к нагрузке, определяется соотношением времени включенного состояния нагрузки Т и некоторого постоянного интервала регулирования

Тр, т.е. P > = P (Тб/Tp) где Р„максимальное значение мощности в нагрузке, а значение Т /Тр определяет глубину регулирования. Так как период регулирования выбирается постоянным, то отработка заданной глубины регулирования мощности осуществляется изменением времени включенного состояния нагрузки, при этом на интервале импульсного регулирования нагрузку подключают к сети несколько раз, что повышает качество регулирования напряжения, интервалы включенного и выключенного состояния кратны длительности периода и полупериода сетевого напряжения соответственно, а минимальная возможная длительность однократного подключения нагрузки (длительность одного импульса мощности) равна периоду сетевого напряжения. Таким образом, дли.тельность включенного состояния нагрузки Т регулируется изменением числа Х однократных подключений нагрузки к сети на интервале регулирования

Тр, а число Х соответствует значению управляющего воздействия, поступающего на вход регулятора для получения требуемого значения мощности.

При максимальном значении X = N осуществляется N подключений нагрузки к сети, Длительность одного такта можно изменять с дискретностью Т /6, т.е. Т, = D Т /6, где D — целое число, характеризующее относительную длительность такта. Длительность периода регулирования Т> выразится в

1390742 виде Т = Nm,/6, а относительная р С длительность T p = ND.

Суть импульсного регулирования, таким образом, заключается в следующем. При поступлении на вход регулятора управляющего воздействия .Х необходимо произвести Х однократных подключений нагрузки длительностью

Т „ = Te на интервале импульсного регулирования Т p = NDTc/6, причем распределить эти подключения максимально равномерно по этому интервалу, или необходимо интервал Т = ND разv бить на Х тактов по возможности оди- 15 иаковой длительности и включать нагрузку на каждом такте. Такое разбиение можно осуществить, выполнив операцию деления ND на Х, в результате чего определится длительность каждого из тактов, т.е. представить

Т„в виде Тр= КХ+ P где К вЂ” целая часть от деления ND на Х, а Р— остаток от деления. При этом интер-! вал Тр разбивается на Х тактов, Х вЂ” P 25 из которых имеют относительную длительность КТ,/6, à P — длительность (К + 1) Т /6.

Отличительным, по сравнению с из-; вестным, признаком предлагаемого регулятора мощности является тот факт, что длительность пауз можно изменять с дискретностью Т,/12, а. не Т как в известном регуляторе, что позволяет повысить равномерность распределения включений нагрузки во времени.

Импульсный регулятор мощности работает следующим образом.

В исходном состоянии на параллельные входы 13 и 14 счетчиков 5 и 11 4О подан дискретный код управления Х.

На параллельные входы 15 генератора

12 пачки импульсов подан код относительной длительности интервала регулирования Т» = ND. Формирователь. 1 синхроимпульсов формирует на своем выходе синхроимпульсы с периодом

Т,/6, соответствующие моментам перехода через "0" напряжений UA, U» Пс сети, которые затем поступают на счетный вход счетчика 3.

Счетчик 3 осуществляет деление частоты этих импульсов в соответствии с коэффициентом деления, задаваемым на параллельные информационные входы счетчика 3 с соответствующих выходов счетчика 4. Каждый импульс с выхода счетчика 3 поступает на счетный вход счетчика 5, коэффициент деления которого равен коду управляющего воздействия Х, установлен. ому на его параллельных информационных входах. Как только счетчик 5 дополнится до Х, íà его выходе появится импульс начала первого интервала регулирования и вхождения регулятора в рабочий режим. При этом счетчик 4 устанавливается этим импульсом в "0, в счетчик 11 записывается его коэффициент деления, равный значению управляющего воздействия Х, запускается генератор пачки импульсов и вырабатывает пачку из ND импульсов, которая через схему ИЛИ 6 поступает на счетный вход счетчика 11. При прохождении

ND импульсов осуществляется операция деления ND на Х, причем целая часть частного записывается в счетчик 4, а остаток от деления — в счетчик 11.

Число К (целая часть от деления

ND/Х) на выходах счетчика 4 будет определять длительность каждого такта

Т = КТ,/6. Каждый импульс на выходе счетчика 3 будет соответствовать началу такта, причем этим же импульсом, задержанным на время, в счетчик 3 будет записываться значение от» носительной длительности такта Т

= К. Время задержки Г выбирается из условия i ъ <«+ "6+ "11+ 7<ý где « длительность пачки ND импульсов, 3, — время прохождения импульсов через блоки 6, 11 и 4, т.е. время выполнения операции деления

ND на Х. Задержка на время с необходима для того, чтобы при появлении тактового импульса на выходе счетчика 3, совпадающего с началом каждого интервала регулирования, запись значения относительной длительности первого на интервале Т такта осуР ществлялась после окончания выполнения операции деления ND на Х.

После отработки Х вЂ” P тактов, т.е. после появления на выходе счетчика

3 Х вЂ” Р импульсов, которые через схему ИЛИ 6 поступят на счетный вход счетчика 11, содержимое его станет равным (Р + (Х вЂ” P)) = Х, на его выходе появится импульс, который, поступив на счетный вход счетчика 4, увеличит его содержимое на "1". При этом оставшиеся P из Х тактов будут иметь относительную длительность (К + 1) .Т /6.

Как только число импульсов, поступивших с начала интервала с выхода

1390742 счетчика 3 на вход счетчика 5, станет райным Х, счетчик 5 переполнится, появится импульс начала следующего интервала регулирования, счетчик 4 обнулится, в счетчик 11 запишется зна-. чение Х, генератором 12 пачки импульr0B сформируется пачка из ND импульсов, при прохождении которой через счетчики 11 и 14 определится значение10

Р и К, в счетчик 3 запишется значение

К и опять на интервале Т,, будет выра ботано Х импульсов, каждый из которых поступает на вход управляемого элемента 7 задержки, задачей которого является формирование двух импульсов, совпадающих по фазе с синхроимпульсами фазы сети, к которой подключена нагрузка, предназначенных для включения тиристора в течение пе- 20 риода напряжения сети., Импульсы, поСтупающие на счетный вход счетчика

3, могут быть любой фазы (U UB, U ), а на управляющий электрод тиристора для его включения необходимо

Подавать синхроимпульсы только той фазы, к которой подключена нагрузка, Поэтому тактовый вход элемента задержки подключен именно к этой фазе. !

Кажцая пара импулы ов с выхода блока 7, усиленная до требуемого зна1ения формирующим ключом 8, поступает на управляющий электрод,управляемого вентиля 9, обеспечивая включеНие нагрузки в момент перехода питающего напряжения через нее на время, равное периоду сети. Так, например, гфи Т р = 48 и Х = б интервал Т дели-1

P тся на 6 тактов относительной длительностью 8 каждый. Диаграммы напряжения

На нагрузке U для этого случая даны на фиг. 2.

Таким образом, предложенный регу" лятор мощности обеспечивает более высокое качество регулирования электрической мощности за счет повышеннои по сравнению с известным регулятором равномерности распределения во времени подключений нагрузки к сети.

Формула изобретения

Импульсный регулятор мощности, содержащий тиристор, предназначенный для последовательного соединения с нагрузкой и сетью, формирователь синхроимпульсов, генератор пачки импульсов, счетчик и формирующий ключ, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения качества регулирования мощности, в него введены второй счетчик, счетный вход которого соединен с выходом первого счетчика, третий счетчик, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, а параллельные информационные входы — с соответствующими выходами второго счетчика, четвертый счетчик, выход которого соединен с управляющим входом первого счетчика, входом установки в "0" второго счетчика и тактовым входом генератора пачки импульсов, параллельные информационные входы которого соединены с шинами кода длительности интервала регулирования, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, управляемый элемент задержки, выход которого соединен с входом формирующего ключа, причем выход третьего счетчика соединен со счетным входом четвертого счетчика, вторым входом элемента ИЛИ и управляющим входом. элемента задержки, входы формирователя синхроимпульсов предназначены для подключения к многофазной сети, тактовый вход элемента задержки — к фазе сети, питающей нагрузку, а параллельные информационные входы первого и четвертого счетчиков — к шинам кода сигнала управления.

1390742

Уа и, Составитель О. Парфенова

Техред А.Кравчук Корректор А. Зимокосов

Редактор В. Данко

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1779/53

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4