SU1115198A1 - Устройство дл регулировани напр жени - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее формирователь пр моугольных- иьтульсов и пороговый элемент, входы которых объединены и  вл ютс  входом устройства , три счетчика импульсов, первый из которых  вл етс  реверсивным, два одновибратора, вход первого из которых подключен к выходу формировател  пр моугольных импульсов, а вход второго - к выходу порогового злемента, четыре логических элемента И, два генератора тактовых импульсов , выход первого из которых подключен к первому вхрду четвертого логического элемента И и через делитель к первому входу третьего логического элемента И, два RS -триггера, ,-входы которых объединены и подключены к выходу второго одновибратора. при этом S -вход первого RS -триггера соединен с входом нулевой установки первого счетчика импульсов и с выходом первого одновибратора, S-вход второго8.S -триггера - с выходом переполнени  первого счетчика импульсов, входы пр мого и обратного счета которого соединены соответственно с выходом третьего и четвертого логических элементов И, инверсный и пр мой выходы первого RS -триггера соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого логических элементов И, а инверсный и пр мой выходы второго US -триггера г с первь1ми входами первого и второго логических элементов И, выход порогового элемента соединен с вторым входом второго и через инвертор с вторым входом первого логического элемента И, уТретьи входы первого и второго логических элементов И объединены и. выход первого логического элеме та И соединен с входом пр мого счета второго счетчика импульсов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности системы регулировани  и быстродействи  О1 регулировани  оно, дополнительно снабжено третьим iJS -триггером, третьим одновибратором, логическим 00 элементом сравнени  на равно, логическими элементами И-НЕ и ИЛИ, причем выход одновибратора соединен с S-входом третьего Я$ -триггера,а вход - с выходом последнего разр да третьего счетчика импульсов, выход логического элемента сравнени  на равно соединен с t -входом третьего S-триггера, входы логических элементов И-НЕ и ИЛИ поразр дно объеди

Description

йены один с другим и с соответствующими выходами разр дов второго счетчика импульсов и входами первой группы входов сравнени  логического элемента сравнени  на равно, втора  группа входов которого соединена с выходами разр дов третьего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго генератор тактовых импульсов, а один из выходов разр дов - с объединенными

третьими входами первого .и второго логических элементов И, четвертые входы которых подключены соответственно к выходу логических элементов И-НЕ и ИЛИ, при этом второй счетчик импульсов выполнен реверсивным и его вход обратного счета подключен к выходу второго логического элемента И, а выход третьего З -триггера  вл етс  выходом устройства.

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к области автоматического регулировани  напр жени , генерируемого энергетическими объектами, например передвижными электростанци ми.

Известно устройство дл  регулировани  напр жени , содержащее формирователь пр моугольных импульсов , пороговый элемент, генератор тактовых импульсов с делителем частоты , две схемы совпадени , включенных на логическую схему ИЛИ, счетчик импульсов, управл емьй схемой начальной установки, делител логический элемент И, схему анализа состо ний счетчика и выходную схему совпадени , которое формирует управл ющие импульсы с длительность пропорциональной мгновенному амплитудному значению напр жени , поступающие либо непосредственно на .трансформатор фазового компаундиг ровани , либо на магнитный усилитель L1.

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что длительность (скважность) формирующегос  управл ющего сигнала жестко св зана с отклонением величины вырабатьтаемого напр жени  от заданного значени  т.е. формирование выходного сигнала осуществл етс  по статическому принципу.. Это приводит к тому,что на точность регулировани  напр жени вли ет множество внешних факторов, таких как уход параметров трансформатора фазового компаундировани , величина нагрузки генератора,- изменение параметров обмоток возбуждени  генератора и т.п. В то же врем  дл  достаточно точного регулировани  напр жени  все параметры исполнительной части системы регулировани  должны подбиратьс  оптимальным образом.

Известны устройства дл  регулировани  напр жени , осуществл ющие регулирование напр жени  посредством использовани  в составе исполнительного элемента, кроме трансформатора фазового компаундировани , реверсивного двигател  уставки напр жени , подключенного к движку сопротивлени  уставки напр жени . Реверсивный двигатель уставки напр жени  при -этом выполн ет функцию интегрирующего элемента и отрабатывает отклонение напр жени  от номинального значени  до тех пор, пока с него не будет полностью сн т управл ющий сигнал. Тем самым регулирование осуществл етс  по астатическому приндапу и при использовании точного измерени , отклонение напр жени  может быть отработано практически до нул  2 и СЗ

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и составу элементов  вл етс  устройство дл 

.регулировани  напр жени , содержащее формирователь пр моугольных импульсов и пороговой элемент,входы

которых объединены и  вл ютс  входом устройства, три счетчика им . пульсов, первый из которых  вл етс  реверсивным, два одновибратора. 3 вход первого из которых подключен к выходу формировател  пр моугольных импульсов, а вход второго - к выходу порогового элемента, четыре логических элемента И, два генератора тактовых импульсов, выход первого из которых подключен к первому входу четвертого логического элемента И и через делитель к перво му входу третьего логического . элемента И, два RS-триггера, R-входы которых объединены и подключены к выходу в- орого одновибгатора , при этом S -вход первого RS -триггера соединен с входом нулевой установки первого счетчика импульсов и с выходом первого одновибратора , S-вход второго S -три гера - с выходом переполнени  первого счетчика импульсов, входы пр мого и обратного счета которого соединены соответственно с выходом третьего и четвертого логических элементов И, инверсный и пр мой выходы .первого RS -триггера соединен соответственно с вторыми входами третьего и четвертого логических эл ментов И, а инверсньй и пр мой выхо ды второго RS -триггера - с первыми входами первого и второго логически элементов И, выход порогового элеме та соединен с вторым, входом второго и череэ инвертор с вторым входом первого логического элемента И, третьи входы первого и второго логического элементов И объединены и выход первого логического элемента И соединен с входом пр мого счет второго счетчика импульсов Д. Однако необходимость применени  в известных устройствах реверсивного двигател , св занного с регул  тором уставки через дополнительные механические элементы, снижает надежность системы регулировани . Кроме того, использование этих элементов накладывает значительные огра чени  на быстродействие регулирован Цель изобретени  - повышение . надежности системы регулировани  и быстродействи  регулировани  путем исключени  из системы регулировани р да электромеханических и механич ких звеньев. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство, содержащее фо мирователь пр моугольных импульсов пороговый элемент, входы которых объединены и  вл ютс  входом устро 984 ства, три счетчика импульсов,первый из которых  вл етс  реверсивньтм, два одновибратора, вход первого из которых подключен к выходу формировател  пр моуго/гьных импульсов, а вход второго - к выходу порогового элемента , четыре логических элемента И, два генератора тактовых импульсов, выход первого из которых подключен к первому входу четвертого логического элемента И и через делитель к первому входу третьего логического элемента И, два RS -триггера, R-входы которых объединены и подключены к выходу второго одновибратора,при этом S -вход первого -триг- . гера соединен с входом нулевой установки первого счетчика импульсов и с выходом первого одно- вибратора, S -вход второго RS -триггера - с выходом переполнени  первого счетчика импульсов, входы пр мого и обратного счета которого соединены соответственно с выходом третьего и четвертого логических элементов И, инверсный и пр мой выходы первого RS -триггера соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого логических элементов И, а инверсный и пр мой выходы второго RS -триггера - с первыми входами первого и второго логических элементов И, выход порогового элемента соединен с вторым входом второго и череэ инвертор с вторым входом первого логического элемента И, третьи входы первого и второго логических элементов И объединены и выход первого логического элемента И соединен с входом пр мого счета второго счетчика импульсов, снабжено третьим -триггером, третьим одновибратором, логическим элементом сравнени  на равно, логическими элементами И-НЕ и ИЛИ, причем выход одновибратора соединен с S -входом третьего 5 -триггера , а вход - с выходом последнего разр да третьего счетчика импульсов, выход логического элемента сравнени  на равно соединен с Ч -входом третьего 5s-триггера, входы логических элементов И-НЕ и ИЛИ поразр дно объединены один с другим и с соответСТВУЮ1ДИМИ выходами разр дов второго счетчика импульсов и,входами первой группы входов сравнени  логического элемента сравнени  на равно, BTopa f группа входов которого соединена с Быходами разр дов третьего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго генератора тактовых импульсов, а один из выходов разр дов - с объединенными третьими входами первого и второго логических элементов И, четвертые входы которых подключены соответств но к выходу логических элементов И-Н и ИЛИ,, при этом второй счетчик импул сов выполнен реверсивным и его вход обратного счета подключен к выходу второго логического элемента И, а выход третьего S -триггера  вл етс  выходом устройства. Устройство дл  регулировани  напр жени  формирует выходной управл ющий сигнал с длительностью (при посто нном периоде следовани ), измен ющейс  до тех пор (и в соответствующую сторону), пока не будет полностью отработано отклонение напр жени . На фиг.1 представлена структурна  схема устройства дл  регулировани  напр жени , на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, по сн ющие принцип работы устройства. Устройство содержит формирователь 1 пр моугольных импульсов по п реходу синусоиды контролируемого на пр жени  через ноль, пороговый- элемент 2, обрезающий входную синусоиду на заданном уровне амплитудного значени  напр жени  и формирующий по этому порогу пр моугольные импульсы (фиг.2), генераторы 3 и 4 так товых импульсов, одновибраторы 5-7, выполн ющие функции схемы начальной установки, RS -триггеры 8-10,логические элементы И 11-14, делитель 1 частоты, первый реверсивный счетчик 16 импульсов, имеющий входы пр мого ,(+Т) обратного (-Т) счета, . R -вход нулевой установки и йыход переполне ни  .при сложении +Р на котором фор мируетс  импульс при переходе состо  ни  разр дов реверсивного счетчика из минимального (все разр ды имеют состо ние логической единицы) в нулевое (состо ние всех разр дов - ло гический ноль), второй реверсивный счетчик 17 импульсов, имеющий входы пр мого (+Т) и обратного (-Т) счета и выходы разр дов Q QH счетчик 18 импульсов пр мого счета со счетным входом Т и выходами разр дов 01о Qr логический элемент И-НЕ 19, логический элемент ИЛИ 20, логический элемент 21 сравнени , формирую цлй на своем выходе сигнале, когда на его входы сравнени  Bi-B поступают одинаковые комбинации логических сигналов, и и)зертор 22. Выход RS-триггера 10 непосредственно подключаетс , через усилительный элемент к трансформатору фазового компаундировани  либо непосредственно к обмотке возбуждени  генератора, регулиру  таким образом ток в обмотке возбуждени . Эквивалентным исполнением устройства дл  регулировани  напр жени  может быть замена двух генераторов 3 и 4 тактовых импульсов генератором с соответствующим делителем частоты . Принцип работы устройства заключаетс  в вычислении отклонени  мгновенного значени  амплитуды на- пр жени  Urn от номинального значени  UmH и изменении длительности выходного управл ющего импульса (при-посто нном и достаточно малом периоде следовани ) в соответствующую сторону до тех пор, пока отклонение не будет отработано до нул . Дп  определени  величины отклонени  UVYI от Уцщ из полуволны СИНусоиды по заданному порогу формируетс  пр моугольный импульс (фиг.2). Величина порога Оц должна быть выбрана .татсим образом, чтобы при номинальной амплитуде выполн лось соотношение f2 KD где ft- - коэффициент пересчета делени  делител  15 где t - интервал между точками пересечени  прложительной полуволны синусоиды с порогом Uri интервал от начала полу-волны до начала t т.е. г,-: - период генерируемого объектом напр жени . Величина U при этом может быть пределена из выражени  . U, Очевидно, что при таком значении п и номинальном значении U/ paвенство fci HS зависит ни от значени  частоты контролируемого напр жени , ни от стабильности генератора тактовых импульсов. При равенстве и Jn величи на разности соответствует величине отклонени  напр жени . Дл  того, чтобы это сортветствие бьшо близ-ко к пропорциональному необходим выбирать К 1 . Далее со скоростью, пропорциональ ной величине разности на вы ходе устройства осуществл етс  измеHeHfie длительности шравл ющих импульсов (при посто нном периоде следовани ) в соответствии со знаком разности до тех пор, пока отклонени не будет отработано до нул . Частота следовани  управл ющих импульсов .выбираетс  достаточно выс кой (например, 1-2 кГц), а скорость отработки рассогласовани  - достато ной дл  обеспечени  допустимой нест бильности напр жени . Устройство работает следующим об разом. Пороговый элемент 2 по порогу , U|,, -j формирует пр моугольньй импульс длительностью f. Интервал t/i вьщел етс  RS -триг гером 8. Дл  этого по переднему фронту пр моугольного импульса длительностью /2, сформированного по переходам синусоиды Uvn через ноль, одновибратор 5 формирует импульс , устанавливающий RS -триггер 8 в единичное состо ние, а по перед нему фронту импульса t с порогово го элемента 2 одновибратор 6 формирует короткий импульс, устанавливающий RS -триггер 8 в нулевое сос то ние. В результате управл емый пр мым выходом f2S -триггера 8 логический элемент И 14 пропускает в течение интервала t/i счетные импульсы -fcv непосредственно с генера тора 3 на вход обратного счета счет чика 16. Количество этих импульсов y -Ьи где uu - период следовани  импульс генератора 3. По окопчани интервала до окончани  период i триггер 8 находитс  в -нулевом состо нии (инверс ный выход - в единичном). На этом интервале управл емый инверсным выходом RS -триггера 8 логический элемент И 13 пропускает поделенные делителем 15 в k раз тактовые импульсы с генератора 3 на вход пр мого счета + Т счетчика 16. В момент перехода из максимального состо ни  счетчика 16 в нулевое (переполнение по плюсу) на его выходе + Р формируетс  импульс, устанавливающий в единичное состо ние предварительно установленный в нулевое состо ние одновибратором 6 по началу импульса tj RS -триггер 9. Таким образом, от момента сброса S-триггера в нулевое состо ние до момента, его установки в единичное состо ние отсчитываетс  число импульсов О. где текущее число импульсов, отсчитьшаемое счетчиком 16 по входу +Т от начала tj В случае ,., выполн етс  соотношение tit tt При этом логическим элементом И 11 вьц ел етс  интервал Дл  чего используетс  сигнал с инверсного выхода RS-триггера 9 и проинвертированньй инвертором 15 импульс ti с порогового элемента 2. В течение этого интервала V:ti-t2 тактовые импульсы с одного из выходов разр дов счетчика 18 поступают на вход пр мого счета реверсивного счетчика 17, текущее состо ние которого пропорт онально длительности формирующегос  на выходе устройства управл ющего импульса . При этом частотой тактовых импульсов генератора 4, коэффициентом делени  используемого выхода разр дов счетчика 18 и емкостью счетчика 17 задаетс  оптимальна  зависимость скорости изменени  выходного управл ющего сигнала от величины отклонени  Uw от Umn В случае Uwi Umtt вьсполн етс  соотношение ,. ри этом логическим элементом И 12 вьщел етс  интервал Х J чего используетс  сигнал с пр мого выхода RS-триггера 9 и импульс ti с порогового элемента 2. В течение этого интервала ui-l t тактовые импульсы с второго генера- . . тора А, поделенные в заданное число раз счетчиком 18 пропускаютс  на вход обратного счета реверсивного счетчика 17, уменьша  его кодовую комбинацию. Таким образом состо ние выходов разр дов счетчика 17 измен етс  в одну или другую сторону (в соответствии со знаком отклонени  1), от ) и соответственно измен етс  длительность выходного импульса и ток возбу (дени  генератора до тех пор, пока вырабатываемое генераторо напр жение не достигнет заданного значени . При достижении счетчиком 17 максимального состо ни  (состо ни  всех выходов - логические единицы ) на выходе устройства формируетс  максимальный сигнал (уровень логической единицы, например), обес печивающий максимальный ток возбуждени , и дальнейшее поступление сче ных импульсов на +Т вход счетчик 17 запрещаетс  поступлениемна один из входов логического элемента 11 запиракнцего нулевого уровн  с элемен та И-НЕ, подключенного к выходам счетчика 18. При достижении счетчиком 17 мин мального состо ни  (состо ни  всех выходов разр дов - логические нули на выходе устройства формируетс  минимальный сигнал (уровень логиче кого нул ), обеспечивакнций максимальный ток возбузвдени , и дальней шее поступление импульсов на вход обратного счета счетчика запрещаетс  поступлением на один из входов логического элемента И 12 запи рающего нулевого уровн  с элемента ИЛИ, подключенного к выходам счетчика 19. . Пропорциональна  зависимость между состо ни ми реверсивного счетчика 17 и длительностью выходного импульса обеспечиваетс  испол зованием логического элемента 21 сравнени , счетчика 18, одновибратора 7 и выходного RS -триггера 10 (фиг.З). При этом частота следо вани  выходных импульсов равна частоте тактовых импульсов генератора А, поделенной на коэффициент пересчета счетчика 18. В момент перехода счетчика 18 и максимального состо ни  в нулевое (последний разр д Qv переходит из 9810 ( единичного состо ни  в нулевое) одновибратор 7 формирует короткий им- пульс, устанавливающий RS -триггер 10 в единичное состо ние..Переход CS-триггера 10 в нулевое состо ние происходит по импульсу с элемента 21 сравнени  в момент, когда состо ни  выходов счетчиков 17 и 18 станут единичными, т.е. через врем , необходимое дл  отсчета счетчиком 18 определенного числа импульсов, соответствующего текущему состо нию выходов счетчика 17. В результате чем большему числу соответствует состо ние считчика 17 тем позже сбрасываетс  триггер 10 в нулевое состо ние, а чем меньшему числу соответствует состо ние счетчика 17, тем раньше сбрасываетс  триггер 10 в нулевсе состо ние. Соответственно длительность импульса на пр мом выходе выходного триггера 10 пр мо пропорциональна числу, соответствукицему состо ни м разр дов счетчика 17, а на инвертирующем выходе - обратно пропорциональна . . В зависимости от того, как выполн етс  выходной усилительный элемент и каким образом он подключаетс  к обмотке возбуждени  генератора, может использоватьс  либо пр мой, либо инвертирующий выход триггера 10. Таким образом устройство регулирует ток возбуждени  генератора до полной отработки отклонени  напр жени  от заданного значени , дл  чего осуществл етс  изменение длительности импульсов любой заданной частоты следовани  (достаточно высокой ) с посто нным периодом,осуществл ющих изменение тока возбуждени , до полной отработки отклонени . Скорость отработки отклонени  определ етс  частотой второго генератора и емкост ми счетчиков 18 и 17 и пропорциональна величине отклонени  напр жени , что обеспечивает устойчивость регулировани . Точность регулировани  напр жени  не зависит от стабильности генератора тактовых импульсов, параметров исполнительных элементов, нагрузки генераторов и т.п., а определ етс  только дискретностью счетных импульсов генераторов тактовых импульсов при соответствующих емкост х счетчиков, а также стабильностью порогового элемента и может быть легко доведена практически до любой заданной величины.. При этом изменени  частоты генериру емого напр жени  и частоты тактовоranJ

U

&

С

F

-

.е го генератора, обусловленные их нестабильност ми , могут привести лишь к незначительному изменению скорости отработки откпонени .

УГ

Utl

Фиг. 2

л ц

LJ L

Г .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее формирователь прямоугольных· импульсов и пороговый элемент, входы которых объединены и являются входом устройства, три счетчика импульсов, первый из которых является реверсивным, два одновибратора, вход первого из которых подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов, а вход второго - к выходу порогового элемента, четыре логических элемента И, два генератора тактовых импульсов, выход первого из которых подключен к первому входу четвертого логического элемента И и через делитель к первому входу третьего логического элемента И, два RS -триггера, Я,-входы которых объединены и подключены к выходу второго одновибратора, при этом S -вход первого R.S -триггера соединен с входом нулевой установки первого счетчика импульсов и с выходом первого одновибратора,

   S-вход второго US -триггера - с выхо дом переполнения первого счетчика импульсов, входы прямого и обратного счета которого соединены соответственно с выходом третьего и четвертого логических элементов И, инверсный и прямой выходы первого RS -триггера соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого логических элементов И, а инверсный и прямой выходы второго RS -триггера с первыми входами первого и второго логических элементов И, выход порогового элемента соединен с вторым входом второго и через инвертор с вторым входом первого логического элемента И, /третьи входы первого и второго логических элементов И объединены и. выход первого логического элемента И соединен с входом прямого счета второго счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности системы регулирования и быстродействия регулирования оно, дополнительно снабжено третьим -триггером, третьим одновибратором, логическим элементом сравнения на равно, логическими элементами И-НЕ и ИЛИ, причем выход одновибратора соединен с S-входом третьего RS -триггера,а вход - с выходом последнего разряда третьего счетчика импульсов, выход логического элемента сравнения на равно соединен с Q -входом третьего

   S-триггера, входы логических эле- ментов И-НЕ и ИЛИ поразрядно объеди йены один с другим и с соответствующими выходами разрядов второго счетчика импульсов и входами первой группы входов сравнения логического элемента сравнения на равно, вторая группа входов которого соединена с выходами разрядов третьего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго генератора тактовых импульсов, а один из выходов разрядов - с объединенными третьими входами первого .и второго логических элементов И, четвертые входы которых подключены соответственно к выходу логических элементов И-НЕ и ИЛИ, при этом второй счетчик импульсов выполнен реверсивным и его вход обратного счета подключен к выходу второго логического элемента И, а выход третьегоВ5 -триггера является⁴выходом устройства.