Устройство регулирования мощности

 

:.,тесная бл 6 1Иот .,ка Ь Б д

Союз Советскик

Социалистических

Республик (i» 714381 (61) Дополнительное к авт. свкд- ву(22)Заявлено 17.04,78 (21) 2607818/24-07 (51)М. Кл.

5 05 Р 1/66 с присоединением заявки №

Ваударстввнны1 квинтет сесе ив мелам нзвбрвтеннй к втнритнй (23) Приоритет

Опубликовано05.02.80. Бюллетень № 5 (53) УДК 621. 316.727 (088.8) Дата опубликования описания 08.02.80

И. Г. Блинов, A. В. Винокуров, В, И. Иванов, А. Е. Морозов и Б. С. Мухин г (22) Авторы изобретеиил (7t) Заявитель

/ (54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ.1

Изобретение относится к электротехйике и может быть использовано при построении аналого-цифровых автоматизированйых . систем управления технологическими процессами.

Известно устройство для управления мощностью, работа которого основана. на периодическом сравнении управляюшего напряжения с выходным напряжением генератора, пилообразного напряжения и на отпирании управляемого .вентиля, вклю30 ченного последовательно с источником переменного напряжения и нагрузкой,, на время, в течение которого выходное напряжение генератора пилообразного

l5 напряжения превышает управляющее напряжение tlj

Недостатком известного устройства наряду с большой. длительностью рабочего цикла является и то, что при неизменном значении управлявшего напряжения значение средней (за период питающего нагрузку напряжения) мощности в нагрузке периодически колеблется от максималь ного значения до нуля. При существующей тенденции к снижению инерционностй объектов управления.и сокращению времени проведения многих vòåõíîëîãè÷åñêèõ процессов, например, процессов диффузии, подобные колебания являются недопустимыми.

Все это существенно ограничивает област ь использования известного устройства, Известно также устройство для управления мощностью, содержащее источник переменного напряжения, выход которого через управляемый вентиль подключен к выводам для подключения нагрузки и через делитель напряжения» к входу усилителя - ограничителя, выход которого, в свою очередь, подключен к входу первого одновибратора непосредственно и к входу второго одновибратора - через инвертор, элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам одновибраторов, а входы - к установочномувходу двоичнсФо вычитающего счетчика и одному пз входов управляемого вентиля, блок сротнения кодов, выход которого подключен к з 714381 4 фу ому управляющему входу 5Фрайляемого ограничитель 3, первый и второй одновентиля, а входы «к выходам разрядов вибраторы 4 и 5, инвертор 6, элемент

:двоичного вычитающего счетчика и ре- ИЛИ 7, управляемый вентиль 8, нагруэ .гжтра памяти, а также генератор импульс ку 9, генератор 10 импульсов, двоичный сов, выХод которого подключен к счетному вычитаюший счетчик 11, блок 12 сравне входу двоичного вычитаюшего счетчи- ния кодов, регистр 13 памяти, амплитудка (2) е ный детектор 14, интегратор 15, суммаНедостатком известного устройства . тор 16, нуль-орган 17, преобразователь является то, что оно не обеспечивает . 18 код - напряжение, делитель 19 час: уп 1 ейной завйсимости выходного сигнала 10 TOTbl на два, двоичный;суммирующий

М управляющего сигнала. Это "существен счетчик, 20; ным образом ограничивает область его Устройство работает следующим об"исйользовайия. Йзвестйое устройство - - Р з м практически нельзя использовать в обла-, С выхода источника 1 пеРемешенного давших высокими точностнйми характе - 15 напряжения снймается напряжение

РистикВми инваРиантных системах, в ко- g (q g „ " г торых ао3Мо а компенсация возмущ 1 с с ний. Драим недостатком йзвеСтйого" " . "" чаяния амплитуды и периода напряжения устройства является сравнительно - невысо О„(Ь), . Зто напряжение поступает каястабильность выходного сигнапа. Так, g0 непосредственно на вход управляемого прй изменении значения амплитуды натфяже вентиля З и через делитель 2 напряжеНиа на; выходе .источника переметно о ния с коэффициентом передачи К - на напряжейия на +10 Ь и -15% бтн5 Ж ь» "входь| усилителя-ограничителя 3, амплиЙо йоминального, значение средней мош " тудного детектора 14 и сумматора 16. ности изменяется соответственно на +21% Ю С вь|хода усилителя-ограничителя 3 сни-. и -27,7фК. :„" .: .,-: ":.";:::::::::, .-:мается последовательность двухполярных

Бель изобретения - получение линейной прямоугольных импульсов напряжения, зависимости выходного сигнала от уйрав- причем Моменты смены полярности выходляюшего сигнала "и уменьшение йестабиль- ного найряженЖя-усилителя--ограничителя ности Ййходного сигнала.. 30 3 совпадают с моментами перехода наПоставленная цель достигается тем, пряжения Ц„(4 } через нуль. Одновибрачто известное устройство сйабжено преоб- торы 4 и 5 формиру от сигналы на выходе раювателем код-напряжение, ингегрйтб- при изменении полярности входного наpo& сумматором, нуль-органом, делится - прйжения с отрицательной на положительлем частоты на два, двоичным сумми- N ную. Таким образом, на выходе второго

Рующнм счетчиком и амплитудным детек одновибратора 5 сигналы гвявляются в тором вход которого подЫпбчев к выХоду моменты изменения полярности напряФйтителя напряжения, а выход-через m- . жения ц (+) с положительной на отритеzpaTop - к входу сумматора, другйе дательную, а на выходе элемента 7 асоды которого,в свою очередь,подклю 1О ИЛИ - в моменты перехода напряжения чены к выходам делителя напряжения и Ц„(t) через нуль. По сигналам с выхода преобразователя код-напряжение, и вьфод второго одновибратора 5 устанавливаетсумматора подключен к вхбду йул" -органа, ся в нулевоб состояние двоичный сумвйход нуль-органа подключен к управляю- мируюший счетчик 20, а на выходе инзцему входу регистра памяти, входы которо- 4 тегратора 15 устанавливается напря го подключены к выходам разрядов двоич жение, равное нулю. После этого выного суммирующей о счетчика, при этом ходное напряжение 0 ® интегратора выход второго одновибратора подключен 15 изменяется - во времени по следуюк установочным входам интегратора и . кону. Q (ц двоичного суммирующего счетчика, а счет$0 где К Ос - напряжение на выходе ам ный вход последнего через делитель час14, 7. - поплитудного детектора 14, и - пототы на два подключен K вкодУ генрао " стОЖная интегрирования интегратора 15.

3то напруькение подается на вход сумНа чертеже приведена функциональная у Мотора, на"другие входы которого постусхема устройства. --" -Устройство +gled yapa eHaa o aocTbIo „,,,афяжение -K Q spy " т

1 с содержит источник 1 переменного напряжения, делитель 2 напряжения, -усилитель- с выхода делителя 2 напряжения и на1 6

ТС=1 Н

Ь., а зна22 чение РСР средней за полпериода напряжения мощности, рассеиваемой в активной нагрузке 9 с сопротивлением, как

Uo На 1 4Я Р = — — — —.-- ÌII ср а Ос 41 Т о и

Учитывая, что при Г Т „, и с учетом равенства (1) получим: р = — — @ — и

U Ц сР gl1 -2Р

Из последйего выражения следует, что при.изменении значения U относительно нойййапьного зпачения Осн на +10 и 18% значени 7 такж изменяет я на 10% и 3.5%, что примерно в 2 раза меньше, чем "у прототипа.

Изобретение обеснечивает линейный характер зависимости выкодноГо сигнала от управля«кишего снгнала - двоичного кода. .Это позволяет успешно использовать его при построении автоматизйрованных инвариантных систем управления, работающих в режиме непосредственного пифрового управлении. Как показали исследования, подобная система способна обеспечить более высокое качество проведения технологическйх процессов и более хорошую воснроизводимость результатов.

Устройство регулироваиия мощности, содер>кащее источник переменно1 о напряжения, выход которого через уйравляемый вентиль подключен к выводам для подвис чения нагрузки и через делитель напряжения - к входу усилителя -ограничителя, выход которого подключен к входу первого

opíîâèáðàòoðà непосредственно, а к входу второго одновибратора - через инвертор, элемент ИЛИ, входьг которого подключены к выходам одновибраторов, выход злемента ИЛИ - к установочному входу дво . ичного вйчитаюшего счетчика и одному из управляющих входов уйравляемого вентиля, блок сравнения кодов, выход кото рого подключен к другому управляющему входу управляемого вентиля, а входык выходам разрядного двоичйого вычитаюшего счетчика и регистра памяти, а также генератор импульсов, выход которого подключен к счетному входу двоичного вычитающего счетчика, о т л и5 71438 о пряжение — — „N с выхода пре.

2" Вх образователя 18 код-напряжение, Здесь

N >< - значение входного двоичного кода, Uo j 2" - значение коэффициента . преобразования преобразователя 18 код напряжение и 11- -число его двоичных разрядов. При этом с выхода сумматора

16 снимается напряжение;

"В Ро Ю 4 ц ()=- k U 5111 +K U

3,« " 1 С ТС " С 0„, Когда это напряжение станет равным нулю, сработает нуль-орган 7. Сиг -: нал с его выхода разрешает перезаписЬ параллельного двоичного кода - Nj c выходов разрядов двоичного суммирующего счетчика 20 в регистр 13 памяти.:

Длительность т, интервала времени от момента появлейия сигнала на вйходевторого одновибратора 5 до,момента появления сигнала на выходе нуль-оргаПВ 7 ЩЭК .Х ц y g р д,2Ю

GH ойреФеляется из равенства

ВХ СН

— — 6jI = „:7 7(j)

T „gled Г 2" Î с

ЗО где Uс„и T номинальйьйт за чения амплитуды и периода напряжения

О (Ю

При частоте f. 1- снимаемых с вйхода

„g g>- g) 35 генератор 10 импульсов, равной

СИ значение кода, занесенного в регистр 13 ;

Ь„Ь g Ж"-4)ta, памяти, определится как И "где И - число двоичных разрядов счет чиков 11 и 20.

Схема 12 сравнения кодов выраба тывает сигнал в момент равенства кода

Й коду, снимаемому с выХодов разря 43 дов двоичного вычитаюшего счетчика 11, На установочный вход последнего пйФу пают сигналы с выхода логичесюго элемента ИЛИ 7, которые устанавливают" его в состояние, соответствующее коду 50

2 - 1. Можно показать, что длителЬ ность Ь интервала времени от момента появления сигнала (этот сигнал открыва ет управляемый вентиль 8) на выходе блока 12 сравнения кодов до момента 55 появления сигнала (этот сигнал закры вает управляемый вентиль 8) на выходе элемента ИЛИ 7 определится при

Ф о р м у л а и з о б .р е т е и и я

7 ч а ю m е е с я тем, что, с целью получения линейной зависимости выходного сигнала от управляюшего сигнала и уменьшения нестабильности выходного сигйала, оно снабжено преобразователем коднапряжение, интегратором, сумматопоае, пуп органом, делителем частоты на два, двоичным суммируюшим счетчиком g амплитудным детектором, вход которого подключен к выходу делителя напряжения, выход - через интеграторк входу сумматора, другие входы которого подключены к выходам делителя напряжения и преобразователя код-напряжение, выход сумматора подключен к щсоду нульоргана, выход нуль-органа

14381

8 подключен к управляюшему входу регист ра памяти, входы которого подключены к выходам разрядов двоичного суммируюшего счетчика, при атом выход второго одновибратора подключен к установоч ным входам интегратора и двоичного суммируюшего счетчика, а счетный вход последнего через делитель частоты на два подключен к входу генератора им10 пульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США ¹ 3584291, кл. 323/18, 1971, 15 2. Патент США № 3691452, кл. 323/19, 1972.

Составитель И, Ивановская

Редактор Ю. Челюквнов .Текред 3, Чужнк Корректор 8. Пвл"

Заквв 9288/46 Тираж 956 . Подпис ное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушскаи наб„д. 4/5

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