SU1272321A1 - Цифровой стабилизатор переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и м. б. использовано в прецизионных системах автоматического регулировани . Цель изобретени  - повышение надежности в работе и КПД, а также улучшение массогабаритных показателей за счет исключени  силовых коммутирующих цепей. Работа устройства основана на фазовом способе управлени  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 напр жени  в частоту. В течение одного полупериода сетевого напр жени  производитс  коррекци  сигнала управлени  так, что величина выходного параметра точно равна заданной величине. Така  точность обеспечиваетс  при отсутствии сложных коммутирующих цепей. 3 ил. « (Л to IND со to

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в прецизионных системах, например, температурного режима электротермического оборудовани . Цель изобретени  - повышение надежности в ра.боте и КПД, а также улучшение массогабаритных показателей за счет исключени  силовых коммутируюш.их цепей. На фигЛ представлена функциональна  схема предлагаемого цифрового стабилизатора переменного тока; на фиг.2 - функциональна  схема использованного преобразовател  напр жени  в частоту; на фиг.З - временные диаграммы сигналов,, иллюстрирующие работу устройства. Устройство содержит выводы 1 и 2 (фиг.1) дл  подключени  первичной сети, блок 3 силовых тиристоров, датчик 4 тока, преобразователь 5 напр жени  в частоту, счетчик 6 импульсов, формирователь 7 импульсов , элемент И 8, генератор 9 импульсов, RS-триггер 10, формирователь И синхроимпульсов , элементы ИЛИ 12 и 13, цифровой задатчик 14 тока (пульт управлени ), выводы 15 и 16 дл  подключени  нагрузки. Отмечены также вывод 17 дл  подключени  потенциального полюса источника фгнзлов запуска и нагрузка 18 стабилизатора . Блок 3 силовых тиристоров включен последовательно с датчиком 4 тока между выводами 1, 2 и 15, 16. Вход формировател  11 синхроимпульсов соединен с выводами 1 и 2.I Вход преобразовател  5 напр жени  в частоту соединен с выходом датчика 4 тока. Вычитающий вход счетчика 6 импульсов подключей к выходу преобразовател  5 напр жени  в частоту, входы ввода параллельного кода - к выходам цифрового задатчика 14 тока, а выход - к входу формировател  7 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 формировател  П синхроимпульсов соединен с одним из входов RS-триггера 10, другой вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 13. Потенциальные выводы входов элементов ИЛИ 12 и 13 соединены с выводом 27 дл  подключени  потенциального полюса источника сигналов запуска . Кроме того, входы элементов ИЛИ 12 и 13 соединены с выходом формировател  7 импульсов , подключеным к управл ющему входу блока 3 силовых тиристоров. Преобразователь 5 напр жени  в частоту содержит интегратор 19 (фнг.2), двухуровневый компаратор 20, аналоговые переключатели 21 и источник 22 опорных напр жений -f Don,-UOT. Первые входы аналоговых переключателей 21  вл ютс  объединенным входом данного преобразовател , 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 входы компаратора 20 подключены к выхо-,. дам источника 22 опорных напр жений, а другие выходы - к остальным входам аналоговых переключателей 21. Принцип работы предлагаемого устройства основан на фазовом способе управлени  силовыми тиристорами с естественным их выключением и включением с фазовым сдвигом относительно начала полупериода сетевого напр жени  Ue. (фиг. За) на величину, определ емую сигналом управлени  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 устанавливаетс  в нулевое состо ние, запира  элемент И 8. В счетчик 6 записываетс  сигнал управлени  с задатчика 14. С приходом первого же синхроимпульса Uii (фиг.Зб) с выхода формировател  11 синхроимпульсов триггер 10 устанавливаетс  в единичное состо ние, открыва  элемент И 8 (фиг.Зв). Импульсы Ug (фиг.Зг) с выхода генератора 9 поступают на суммирующий вход счетчика 6, в котором уже записан сигнал управлени  2Ху. Эти импульсы суммируютс  в счетчике 6, дополн   его содержимое до числа 2. Когда счетчик 6 переполнитс , сигнал переноса старшего разр да Ue (фиг.Зд) поступает на вход формировател  7 импульсов, где формируетс  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, записыва  в него с задатчика 14 число 2Ху, через элемент ИЛИ 13 на триггер 10, устанавлива  его в нуль. На нагрузке 18 начинает выдел тьс  выходной параметр Uie (фиг.Зж), который измер етс  датчиком 4 и преобразуетс  в число импульсов Us (фиг.Зе) преобразователем 5. Эти импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 6 и к концу полупериода Uc в счетчике 6 формируетс  сигнал управлени  дл  следующего полупериода UcВеличина этого сигнала Хк определ етс  как X. 2Ху где У - число импульсов, сформированных преобразователем 5 в течение провод щего состо ни  тиристоров. Если У Ху, т. е. на нагрузке 18 точно выделена заданна  величина, то Хх Ху и следующий полупернод Ус начинаетс  с тем же снгналом управлени . Если У Ху, то Хк ; Ху, т. е. дл  следующего полупериода Uc сигнал управлени 

корректируетс  на величину, на (оторую наблюдаетс  превышение в нагрузке регулируемого параметра (тока). Аналогично, если У ХУ, то Хк ХУ.

Таким образом, в течение одного полупериода сетевого напр жени  Uc производитс  коррекци  сигнала управлени  таким образом , что величина выходного параметра точно равна заданной величине.

Дл  нормальной работы стабилизатора частоты преобразовател  5 и генератора 9 должны быть выбраны определенным образом . Частота fs преобразовател  5 выбираетс  так, что при номинальной величине сетевого напр жени  U за полный его полупериод на выходе преобразовател  5 сформируетс  число импульсов, равно максимальному сигналу управлени  Ху N (N - величина, обратна  дискретности управлени ), т. е. .

f5 2f.N,

где ff - частота Uf.

Емкость счетчика 6 должна быть достал-очной дл  хранени  числа 2Ху или при ХУ - числа 2N. Поэтому, если N 2, то частота fg генератора 9 должна вдвое превышать Ь, т. е. Гэ 2f5.

Если N 2, то частоту fg необходимо уменьшить в N/2 раз, т. е.

f. i fs .

Таким образом, в предлагаемом устройстве стабилизируетс  величина выходного параметра (тока) на заданном уровне при изменении в широком диапазоне всех видов возмущений, вли ющих на нагрузку 18. Максимальное запаздывание в схеме при этом не более одного полупериода сетевого напр жени  Uc, что много меньше посто нной вре- мени объекта управлени  и существенно меньше посто нной времени датчика 4 стабилизируемого параметра. Требовани  к стабильности частоты генератора 9 не  вл ютс  высокими, поскольку изменение его частоты компенсируетс  цепью обратной св зи

Устройство при сохранении высокой точности характеризуетс  весьма простой конструкцией , поскольку в нем отсутствуют коммутирующие цепи, состо щие, как минимум из двух силовых тиристоров, двух силовых диодов, емкости и индуктивности. Подобное упрощение положительно сказываетс  на надежности работы стабилизатора, его КПД и массогабаритных показател х.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой стабилизатор переменного тока , содержащий блок силовых тиристоров, включенный последовательно с датчиком тока между выводами дл  подключени  первичной сети и нагрузки, формирователь синхроимпульсов , вход которого соединен с выводами дл  подключени  первичной сети, преобразователь напр жени  в частоту, вход которого соединен с выходом датчика тока,

   0 счетчик импульсов, вычитающий вход кото рого подключен к выходу преобразовател  напр жени  в -Частоту, входы ввода параллельного кода - к выходам цифрового задатчика тока, а выход - к входу формировател  импульсов, выводы дл  подключени  источника сигналов запуска, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности в работе и КПД, а также улучшени  массогабаритных показателей за счет исключени  силовых коммутирующих цепей, в него введены генератор импульсов, 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 формировател  синхроимпульсов соединен с одним входом RS-триггера, другой вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы обоих элементов ИЛИ соединены с выводами дл  подключени  ис0 точника сигналов запуска и выходом формировател  импульсов, подключенным к управл ющему входу блока силовых тиристоров.

   н:Фиг . 2

   Фиг.З