Цифровой стабилизатор переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и м. б. использовано в прецизионных системах автоматического регулирования . Цель изобретения - повышение надежности в работе и КПД, а также улучшение массогабаритных показателей за счет исключения силовых коммутирующих цепей. Работа устройства основана на фазовом способе управления силовыми тиристорами. В управлении , участвуют RS-триггер 10, элемент И, два элемента ИЛИ 12, 13, формирователь 7 импульсов, счетТик 6 импульсов, генератор 9 импульсов, датчик 4 тока, преобразователь 5 напряжения в частоту. В течение одного полупериода сетевого напряжения производится коррекция сигнала управления так, что величина выходного параметра точно равна заданной величине. Такая точность обеспечивается при отсутствии сложных коммутирующих цепей. 3 ил. « (Л to IND со to

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, 1272321 (511 4 С 05 Г 56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 393! 429/24-07 (22) 17.07.85 (46) 23.11.86. Бюл. № 43 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В. А. Скаржепа (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 469962, кл. G 05 F 1/30, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 954992, кл. G 05 Fl/66,,1981. (54) ЦИФРОВОЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и м. б. использовано в прецизионных системах автоматического регулирования. Цель изобретения — - повышение надежности в работе и КПД, а также улучшение массогабаритных показателей за счет исключения силовых коммутирующих целей. Работа устройства основана на фазовом способе управления силовыми тиристорами. В управлении. участвуют RS-триггер 10, элемент И, два элемента ИЛИ 12, 13, формирователь 7 импульсов, счетчик 6 импульсов, генератор 9 импульсов, датчик 4 тока, преобразователь

5 напряжения в частоту. В течение одного полупериода сетевого напряжения производится коррекция сигнала управления так, что величина выходного параметра точно равна заданной величине. Такая точность обеспечивается при отсутствии сложных коммутирующих цепей. 3 ил.

127232!

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в прецизионных системах, например, температурного режима электротермического оборудования.

Цель изобретения - — повышение надежности в работе и КПД, а также улучшение массогабаритных показателей эа счет исключения силовых коммутирующих цепей.

На фиг. l представлена функциональная схема предлагаемого цифрового стабилизатора переменного тока; на фиг.2 — функциональная схема использованного преобразователя напряжения в частоту; на фиг.3— временные диаграммы сигналов,, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит выводы 1 и 2 (фиг. l ) для подключения первичной сети, блок 3 силовых тиристоров, датчик 4 тока, преобразователь 5 напряжения в частоту, счетчик б импульсов, формирователь 7 импульсов, элемент И 8, генератор 9 импульсов, RS-триггер 10, формирователь 11 синхроимпульсов, элементы ИЛИ !2 и 13, цифровой задатчик 14 тока (пульт управления), выводы !5 и 16 для подключения нагрузки. . Отмечены также вывод 17 для подключения потенциального полюса источника гналов запуска и нагрузка 18 стаилиэатора.

Блок 3 силовых тиристоров включен последовательно с датчиком 4 тока между выводами 1, 2 и 15, 16. Вход формирователя 11 синхроимпульсов соединен с выводами l и2.

Вход преобразователя 5 напряжения в частоту соединен с выходом датчика 4 тока.

Вычитающий вход счетчика 6 импульсов подключен к выходу преобразователя 5 напряжения в частоту, входы ввода параллельного кода — к выходам цифрового задатчика 14 тока, а выход — к входу формирователя T импульсов. Выходы генератора 9 импульсов и RS-триггера 10 через элемент

И 8 соединены с суммирующим входом счетчика б импульсов, установочный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 12.

Выход формирователя 11 синхроимпульсов соединен с одним из входов RS-триггера ! О, другой вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 13. Потенциальные выводы входов элементов ИЛИ 12 и 13 соединены с выводом 27 для подключения потенциального полюса источника сигналов запуска. Кроме того, входы элементов ИЛИ 12 и 13 . соединены с выходом формирователя 7 импульсов, подключеным к управляющему вхо, ду блока 3 силовых тиристоров.

Преобразователь 5 напряжения в частоту содержит интегратор 19 (фиг.2), двухуровневый компаратор 20, аналоговые переключатели 21 и источник 22 опорных напряжений +1)-,— U . Первые входы аналоговых переключателей 21 являются объединенным входом данного преобразователя, а первый выход компаратора 20 — его выходом.

Входы интегратора 19 соединены с выходом аналоговых переключателей 21, а выход — с одним из входом компаратора 20. Другие ления силовыми тиристорами с естественным

f5

2p . ливается в нулевое состояние, запирая эле25

35 их выключением и включением с фазовым сдвигом относительно начала полупериода сетевого напряжения V< (фиг. 3a) на величину, определяемую сигналом управления в данном полупериоде и величиной регулируемого параметра, пропущенного к нагрузке 18 в предыдущем полупериоде.

С подачей сигнала начала работы на вход запуска с выводом 17 триггер 10 устанавмент И 8.

В счетчик 6 записывается сигнал управления с задатчика 14.

С приходом первого же синхроимпульса V i (фиг.Зб) с выхода формирователя 11 синхроимпульсов триггер 10 устанавливается в единичное состояние, открывая элемент

И 8 (фиг.Зв). Импульсы Ug (фиг.Зг) с выхода генератора 9 поступают на суммирующий вход счетчика 6, в котором уже записан сигнал управления 2Хт. Эти импульсы суммируются в счетчике 6, дополняя его содержимое до числа 2". Когда счетчик 6 переполнится, сигнал переноса старшего разряда 1)6 (фиг.Зд) поступает на вход формирователя 7 импульсов, где формируется по длительности и амплитуде, после чего идет на запуск силового тиристора в блоке 3 и, кроме того, через элемент ИЛИ 12 на установочный вход счетчика 6, записывая в него с задатчика 14 число 2Ху, через элемент ИЛИ 13 на триггер 10, устанавливая

его в нуль. На нагрузке 18 начинает выде40 ляться выходной параметр Uis (фиг.Зж), который измеряется датчиком 4 и преобразуется в число импульсов Us (фиг.3e) преобразователем 5. Эти импульсы поступают на вичитающий вход счетчика 6 и к концу полупериода U„á формируется сигнал управления для следующего полупериода Ue.

Величина этого сигнала Х определяется как

Х =2Хг — У, 50 где У вЂ” число импульсов, сформированных преобразователем 5 в течение проводящего состояния тиристоров.

Если У = Х, т. е. на нагрузке 18 точно

-выделена заданная величина, то Х вЂ” — Xy u следующий полупериод U, начинается с тем же сигналом управления.

Если У О Ху, то X» (Xv, т. е. для следующего полупериода U, сигнал управления

5 входы компаратора 20 подключены к выходам источника 22 опорных напряжений, а другие выходы — к остальным входам аналоговых переключателей 2!.

Принцип работы предлагаемого устройства основан на фазовом способе управl27232l корректируется на величину, на которую набл юда ется п ревы шеи не в н а грузке регул ируемого параметра (тока). Аналогично, если

У (Х», то Х.) Х..

Таким образом, в течение одного полупериода сетевого напряжения U, производится коррекция сигнала управления таким образом, что величина выходного параметра точно равна заданной величине.

Для нормальной работы стабилизатора частоты преобразователя 5 и генератора 9 должны быть выбраны определенным образом. Частота 4 преобразователя 5 выбирается так, что при номинальной величине сетевого напряжения 3, за полный его полупериод на выходе преобразователя 5 сформируется число импульсов, равно максимальному сигналу управления Х> = N (N— величина, обратная дискретности управления), т. е.

fs = 2f,N, 20 где f, — частота U„.

Емкость счетчика 6 должна быть достая.очной для хранения числа 2X-, или при

Xy — числа 2N. Поэтому, если N = 2", то частота f9 генератора 9 должна вдвое превышать 4, т. е. fg = 24.

Если N (2", то частоту 19 необходимо уменьшить в N/2" раз, т. е. (9 — (5 = (5.

2Н

2"

Таким образом, в предлагаемом устройстве стабилизируется величина выходного параметра (тока) на заданном уровне при изменении в широком диапазоне всех видов возмущений, влияющих на нагрузку (8. Максимальное запаздывание в схеме при этом не более одного полупериода сетевого напряжения (З„что много меньше постоянной вре- мени объекта управления и существенно меньше постоянной времени датчика 4 стабилизируемого параметра. Требования к стабильности частоты генератора 9 не являют- 40 ся высокими, поскольку изменение его час-! тоты компенсируется цепью обратной связи

Устройство при сохранении высокой точности характеризуется весьма простой конструкцией, поскольку в нем отсутствуют коммутируюгцне цепи, состоящие, как минимум из двух силовых тиристоров, двух силовых диодов, емкости и индуктивности. Подобное упрощение положительно сказывается на надежности работы стабилизатора, его КПД и массогабар итн ы х показателях.

Формула изобретения

Цифровой стабилизатор переменного тока, содержащий блок силовых тиристоров, включенный последовательно с датчиком тока между выводами для подключения первичной сети и нагрузки, формирователь синхроимпульсов, вход которого соединен с выводами для подключения первичной сети, преобразователь напряжения в частоту, вход которого соединен с выходом датчика тока, счетчик импульсов, вычитающий вход которого подключен к выходу преобразователя напряжения в частоту, входы ввода параллельного кода — к выходам цифрового задатчика тока, а выход — к входу формирователя импульсов, выводы для подключения источника сигналов запуска, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и КПД, а также улучшения массогабаритных показателей за счет исключения силовых коммутирующих цепей, в него введен ы генератор им пульсов, RS-триггер, элемент И и два элемента ИЛИ, причем выходы генератора импульсов и

RS-триггера через элемент И соединены с суммирующим входом счетчика импульсов, установочный вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, выход формирователя синхроимпульсов соединен с одним входом RS-триггера, другой вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы обоих элементов ИЛИ соединены с выводами для подключения источника сигналов запуска и выходом формирователя импульсов, подключенным к управляющему входу блока силовых тиристоров.

1272;321

Ф и, 4

Составитель Л. Морозов

Редактор Н. Бобкова Техред И. Верес Корректор М. немчик

За к аз 6338/47 Тираж 835 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам нзобретеннй н открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д. 4/5

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