Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве импульсного регулятора мощности электротермических установок, подключенных к сети переменного тока. Цель изобретения - повышение точности регулирования путем увеличения дискретности управления. Устройство содержит формирователь синхроимпульсов (ФС) 1, входом подключенным к сети 2, а выходом - к тактовым входам генераторов пачки импульсов (ГПИ) 3, 4 и S-входу триггера 5 управления.- Прямой выход триггера 5 управления через ключ 6 соединен с управляющим электродом вентиля 7, последовательно с нагрузкой (Л 1C 4;: 4i)k Од СО

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3693979/24-07 (22) 25.01 ° 84 (46) 15.07,86. Бюл. № 26 (71 ) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А.Скаржепа (53) 621.314.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 873353, кл. Н 02 М 5/22, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 699515, кл. С 05 F 1/66, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 1019422, кл. Н 02 М 5/22, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО РЕГУ-, ЛИРОВАНИЯ YOII|HOCTH ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

„„Я0„„1244763 A 1 g 4 Н 02 М 5/22, С 05 F 1/66 (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве импульсного регулятора мощности электротермических установок, подключенных к сети переменного тока. Цель изобретения †повышение точности регулирования путем увеличения дискретности управления.

Устройство содержит формирователь синхроимпульсов (ФС) 1, входом подключенным к сети 2, а выходом — к тактовым входам генераторов пачки импульсов (ГПИ) 3, 4 и S-входу триггера 5 управления. Прямой выход триггера 5 управления через ключ 6 соединен с управляющим электродом вентиля 7, последовательно с нагрузкой

1244763

1О

ЗО

8 соединенного с сетью 2. Выход ГПИ

3 соединен с входом управляемого делителя 9 частоты. Выходы ГПИ 4 и делителя 9 частоты через схему ИЛИ

10 соединены с входом управляемого делителя 11 частоты, подключенного входом к R-входу триггера 5 управления. К информационным входам 12, 13 ГПИ 3,4 подключены соответственно

m младших ы n-m старших разрядов кода сигнала управления с и-разрядных шин 14 кода управления. К информационным входам 15, 16 делителей

9 11 частоты подключены соответстУ

Изобретение относится к электро. технике и предназначено для использования в качестве импульсного регулятора мощности электротермических установок, подключенных к сети переменного тока.

Целью изобретения является повышение точности регулирования путем увеличения дискретности управления.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного устройства, на фиг. 2 — схема генератора пачки импульсов, на фиг. 3 — схема управляемого делителя частоты.

Функциональная схема (фиг. 1) содержит формирователь 1 синхроимпульсов, вход которого подключен к сети

2, а выход — к тактовым входам генераторов 3 и 4 пачки импульсов и Sвходу триггера 5 управления, прямой выход которого через ключ 6 соединен с управляющим электродом управляемого вентиля 7, последовательно .с нагрузкой 8 соединенного с сетью

2. Выход генератора 3 пачки импульсов соединен с входом управляемого делителя 9 частоты, выход которого, как и выход генератора 4 пачки импульсов, через схему ИЛИ 10 соединен с входом второго управляемого делителя ii, подключенного своим входом к R-входу триггера 5 управления. К информационным входам 12 и 13 генераторов 3 и 4 пачки импульсов подключены соответственно ш младших и и--ш старших разрядов кода сигнала управвенно все п и n-m старших разрядов с и-разрядных шин 17 кода интервала регулирования. Точность регулирования повышается за счет того, что

ГПИ 4 и делитель 11 частоты распределяют в течение каждого интервала из 125 импульсов 53 импульса, а дополнительно введенные ГПИ 3 и делитель 9 частоты вносят коррекцию через каждые 1250/7 тактовых синхроимпульсов в величину коэффициента деления К„ „„ добавляя к числу 53 единицу. 3 ил.

2 ления с и-разрядных шин 14 кода управления, а к информационным входам

15 и 16 управляемого делителя 9 и

11 частоты соответственно подключены все n iz n-m празрядных шин 17 кода интервала регулирования.

Генераторы 3 и 4 пачки импульсов (фиг. ?) включают в себя автоколебательный генератор 18 импульсов, вход которого подключен к первому входу схемы 19 совпадения, второй вход этой схемы соединен с выходом ">1" счетчика 20,тактовый вход которого соединен с выходом формирователя 1 синхроимпульсов, а информационные входы — с соответствующими разрядами п-разрядных шин 14 кода числа уп — . равления. Выход схемы 19 подключен к счетному вычитающему входу счетчика

20 и одновременно является выходом генератора пачки импульсов °

Этот генератор с приходом тактовогс импульса записывает в счетчик

20 код числа, стоящего на его информационных входах. При этом на выходе счетчика "ф " появляется сигнал единицы, отпирающий схему 19 совпадения, и импульсы с генератора 18 через эту схему проходят на выход.

Одновременно эти же импульсы поступают на счетный вычитающий вход счетчика 20, вычитая из него записанное с информационных входов 12 или 13 число. Когда этот счетчик обнуляется, на его выходе " 1" появится нуль

12447б3

«Ь«-" 1 + +L 1

45 и закрывает схему 19 совпадения до прихода следуюшего тактового синхроимпульса.

Управляемый делитель частоты (фиг..3) включает в себя счетчик 21 и схему 22 совпадения, причем счетный вход счетчика 21 является входом всего управляемого делителя частоты, выход схемы 22 совпадения является выходом управляемого делителя частоты и соединен с входом сброса в нуль счетчика 21. Входы многоразрядной схемы 22 совпадения соединены с параллельными выходами счетчика 21 и соответствующими разрядами и-разрядной шины 17. Эта схема выполняет операцию деления числа входных импульсов в соответствии с коэффициентом деления.

Каждый раз с приходом очередного тактового синхроимпульса в счетчик

21 с выхода генератора 3 или 4 начинает последовательно записываться число импульсов, равное Xy(Х вЂ” сиг— нал управления).

Таким образом, за Ь тактовых синхроимпульсов на вход счетчика поступают Хз Ь импульсов. Каждый раз, когда содержимое счетчика 21 становится равным N (N — код числа длительности интервала регулирования), на выходе схемы 22 сравнения появляется выходной импульс, который одновременно сбрасывает счетчик 21 в нуль, осуществляя операцию деления

Xy.g на число N.

Схема 22 сравнения состоит из схем эквивалентности (равнозначности) в каждом разряде, обьединенных общей схемой И

Счетчики 20 и 21 могут быть выполнены на микросхеме К155ИЕ7.

Устройство работает следующим образом.

Данное устройство реализует деление частоты синхроимпульсов 6 и

4 распределение импульсов упрарления

CL в соответствии с коэффициентом дехи

If ления - — по закону подходящих

N дробей". Эта операция выполняется путем записи в последовательном коде в счетчик управляемого делителя частоты импульсов из генератора пачки импульсов за время, которое не может быть больше времени между двумя тактовыми импульсами, т.е. не больше 0,5T = 10 мс. Так как за эти 10 мс в счетчик нельзя записать большое число импульсов, т.е. иметь большую дискретность Хч(максимальная величина Х = И и определяет величину дискретности), то для увеличения этой дискретности используется следующий путь.

Числа Ху и N можно записать в произвольной системе счисления в виде и о

Х„„+Ь Х„„„+...+L Х„,; ()

N=L ° N<+L N ., +...+L X„ где Ь вЂ” основание системы счисления (например, двоичной 2, десятичной 10); п — число разрядов<

30 Х. и N — значения параметров Ху и

N в i-м разряде.

Учитывая уравнения (1), коэффициXv унт деления — можно представить

N в виде

6 <1-« <<

Х„ +Ь Х„„ „ +...+Ь Х„.

Если числитель уравнения (2) представить в виде суммы двух сла/ II II гаемых Х„и Х, где Xy+Xy=X» и выбрать Х„ таким, что числа X„ N имеют общий делитель r на который они делятся без остатка, то уравне-. ние (2) можно записать в общем виде

Ху Х„+Xy L XyI< +Ь Xy I -f ° ° °

I I> Il и-«

+ +

К

gIf. < и-q <,1 «. „«,< Х зд где m — целое число младших разрядов из общего числа и разрядов.

Таким образом, коэффициент К разделяется на две составляющие К „ и К„„, причем К = К„.<н + К,„. 55

Разделив числитель и знаменатель первого слагаемого уравнения (3) на

r получаем то же значение .коэффиN„+L" " N„ + ° ° ° +L N циента К„,„, только с числителем и знаменателем в r pas меньше, чем в уравнении (3)

П Н -« о

L X»+L Х„+...+L Х„

K=K +К

fI n

НЛ 0

L N +L Инл+ ° ° ° +L Xyo

1244 76. 3

+Е v и + ° ..+1, ХУ, (4) п ч о

+ о

LnN+yn "N+

Анализ выражения (4) показывает, что величина числителя первого и второго слагаемых и знаменателя первого слагаемого существенно меньше

53 7

К +

125 1250

Если в известном устройстве (без разделения коэффициента К) счетчик управляемого делителя частоты должен осуществить в течение 10 мс 537 опе- 45 раций по записи в него импульсов Х „ то в предлагаемом он разделен на два счетчика, первый из которых осуществляет 53 операции, а второй, работающий параллельно во времени, 7 операций.

Таким образом, в предлагаемом устройстве, где управляемый делитель частоты разделен на две части в со- 55 ответствии с уравнением (4), первый генератор пачки импульсов (ГПИ) и управляемый делитель частоты (УДЧ) вепичины Хц, а их разрядность составляет соответственно и-ш и m, 1О если уменьшение в т раз приводит к уменьшению разрядности первой дроби выражения (4) íà m разрядов.

Для простоты технической реализации наиболее удобно выбирать величи- 15

»y v=L . Тогда деление первой. дроби уравнения (4) на г=Ь „ эквивалентно сдвигу числителя и знаменателя вправо на m разрядов. Например, если

2, т.е. число записано в двоич- 20 ном коде, то сдвиг числителя и знаменателя на один разряд вправо (m= .

=1) приводит к уменьшению их в 2 ра.за. Аналогично, если L=10 то сдвиг вправо приводит к уменьшению числа в 10 раз.

31ри этом для того, чтобы числитель и знаменатель первой дроби уравнения (4) делился без остатка при сдвиге его на тп разрядов, значения 30

Х„„ Х „ ..., X и N, N „ .. ., N в этих разрядах должны быть равны нулю.

Например, если число N представлено в десятичном коде и равно N = З5

1?50, а Х„= 537, то при r=L =10 описанная операция приводит к следующему результату распределяют в течение каждого инN тервала — из 125 импульсов 53 им10 пульса, а второй (дополнительный)

ГПИ совместно с вторым (дополнительным) управляемым делителем частоты вносит коррекцию через каждые

1250j7 тактовых синхроимпульсов в величину К„ „,, добавляя к числу 53 единицу.

В целом схема (фиг, 1) работает слецующим рбразом.

Каждый момент изменения знака с напряжения сети фиксируется формирователем 1 синхроимпульсов, который формирует тактовые синхроимпульсы в начале каждого полупериода сетевого напряжения. Эти синхроимпульсы поступают на вход триггера 5 и в зависимости от его предыдущего состояния опрокидывают или не опрокидывают его.

Если в течение предыдущего полу— периода на выходе УДЧ 11 формироваась единица, то триггер был установлен в нулевое состояние и синхроимпульс, перевоця его в ециничное состояние, формирует на своем выходе сигнал, который через ключ 6 включает в данном полупериоде тиристор 7.

Этот же синхроимпульс, поступая на тактовые входы ГПИ 3 и .4, записывает в них числа Хц и Х „, соответственно (в нашем примере — 7 и

53). Эти числа в последовательном коде поступают на входы УДЧ 9 и 11, где они соответственно сравниваются и с числами N и — (в нашем примере

) Ф

1250 и 125 соответственно) . Так как

7 < i250 и 53 (125, то на выходах

УДЧ 9 и 11 импульсы не формируются и триггер .5 остается в единичном состоянии.

Лч орой синхроимпульс подтверждает состояние триггера 5, не переворачивая его, и приводит к повторе— нию операции записи в УДЧ 9 и 11 чисел 7 и 53, которые, суммируясь с хранящимися от предыдущего такта числами, цают результат 14 (1250 и 106 с 125 соответственно, что также не меняет состояния триггера 5.

Третий синхроимпульс повторяет операцию суммирования, причем в УДЧ

9 оказывается число 21 (1250, а в

1244763

УДЧ 11 в момент равенства в нем чисN ла числу вЂ, т.е. 125, вырабатываетL ся импульс, который опрокидывает в нуль триггер 5, а также сбрасывает содержимое УДЧ 1.1 (т.е. 125) в нуль, после чего в него из ГПИ 4 досчитываются оставшиеся в нем импульсы, т.е. 34 импульса, и очередной такт начинается с этим остатком.

УДЧ 9 накапливает в себе число до равенства его содержимого 1250 и только после этого в соответствующем такте добавляет единицу к содержимому УДЧ 11, внося коррекцию в работу схемы.

Формула изобретени я

Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока, содержащее управляемый вентиль, включенный между входным и выходным выводами, триггер управления, выход которого соединен через ключ с управляющим электродом управляемого вентиля, первый генератор пачки импульсов, первый управляемый делитель частоты, выход которого соединен сR-входом триггера управления, формирователь cHHxpoHMII bcoB> входом соединенный с входными выводами, а выходом — с тактовым входом первого генератора пачки импульсов и

S-входом триггера управления и иразрядные шины кода управления и интервала регулирования, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования путем увеличения дискретности управления., 1О введены последовательно соединенные второй генератор пачки импульсов, второй управляемый делитель частоты и схема ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом первого генера-!

5 тора пачки импульсов, а выход — с входом первого управляемого делителя частоты; тактовый вход второго генератора пачки импульсов соединен с выходом формирователя синхроим20 пульсов, информационные входы второго генератора пачки импульсов соединены с m младшими разрядами шины кода управления, информационные входы первого генератора пачки импульсов соединены с и-тп старшими разрядами шины кода управления, информационнь(е входы второго управляемого делителя частоты соединены с и разрядами шины кода интервала регулирования, а ин30 формационные входы первого управляемого делителя частоты соединены с п-ш старшими разрядами шины кода интервала регулирования, 1244763 я j/ 1

Составитель И. Головинова

Редактор Н.Швыдкая Техред N.Ходанич Корректор О.Луговая

Заказ 392б/57 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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