SU1757053A1 - Устройство релейно-импульсного регулировани мощности - Google Patents

Abstract

Использование: в электротехнике, в частности дл  регулировани  мощности рёзит стивных электротермических установок. Сущность изобретени  устройство содержит симисторы 1 и 5 и формирователи 7 и 8 синхроимпульсов., Формиоователь сигнала управлени  содержит запоминающий блок 10, мультиплексор 11, счетчик 12, Т-триггер 13, генератор 14 опорного кода Кви цифровой компаратор 15. Формирователь запускающих импульсов содержит два элемента И 17 и 18, два блока 19 и 20 согласовани , элемент 21 задержки и одновибратор 22. В зависимости от кода сигнала управлени  Ку обеспечиваетс  коммутаци  нагрузки 3 на фазное или линейное напр жение. Если код КУ К0, то осуществл етс  подключение по заданному алгоритму нагрузки 3 только к фазному напр жению сети и регулирование мощности в диапазоне 0 Р Р/Рном 1/3. Если код Ку Ко, то осуществл етс  по за- данному алгоритму поочередное подключе- ние нагрузки 3 к фазному и линейному напр жению и регулирование мощности в диапазоне 1/3 Р 1. что позвол ет рас- регулировочные возможности 2 ил..

Description

.t

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  регулировани  мощности реэистивных электротермических установок

Известно устройство дл  импульсного регулировани  мощности, содержащее си- мистор, последовательно соединенный с нагрузкой и сетью, последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов , генератор пачки импульсов, параллельные входы которого соедине- ы с шинами сигнала управлени , суммирующий счетчик, Т- и RS-триггеры, формирующий ключ.

Недостатками устройства  вл ютс  ухудшение коэффициента мощности при увеличении глубимы регулировани  напр жени  (мощности) и невысока  плавность регулировани  мощности вследствие большого шага квантовани  мощности.

Известно устройство релейно-импульс- ного регулировани  мощности, содержащее два симистора, одни выводы которых подключены к зажимам дл  подсоединени  одного фазного у нулевого проводов, а другие - с одним выводом нагрузки, другой вывод которого подключен к зажиму дл  подсоединени  другого фазного провода питающей сети, два формировател  синхроимпульсов, подключенных к соответствующим проводам питающей сети, датчик тока, фирмиро- ватель сигнала управлени , содержащий запоминающий блок, мультиплексор, Т- триггер и кольцевой счетчик, а также форми- рователь запускающих импульсов, содержащий два элемента задержки, элемент 4И, элемент запрета, инвертор, два одновибратора и два блока согласовани .

Недостатками известного устройства  вл ютс  невозможность регулировани  мощности в диапазоне (Х Р Р/Рном-$ 1 /3, а также сложность схемотехники формировател  запускающих импульсов

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей.

В устройстве релейно,-импульсного регулировани  мощности, содержащем первый симистор, включенный между выводом дл  подключени  нулевого провода и выводом дл  подключени  нагрузки другой вывод дл  подключени  которой соединен с выводом дл  подключени  одной из фаз сети второй симисгор включенный между выводом дл  подключени  другой фазы сети и выводом первого симистора, св занным с нагру кой, перрыи формирователь синхроимпульсов ПУРД - оторого подключен к вы- рпдамдл  под точени  нулевого провода и Ф-зи. сот с pa ни пи г. нагрузкой, второй I ( ) i к | if HI г /i пульсов, включен

ный между выводами дл  подключени  фаз сети,св занных соответственно с нагрузкой и с вторым симистором, формирователь сигнала управлени , содержащий запоминаю

щий блок, адресные входы которого  вл ютс  информационным входом формировател  сигнала управлени , соединенного с шинами кода сигнала управлени . Т-триггер, вход которого  вл етс  входом

0 синхронизации формировател  сигнала управлени , мультиплексор, информационные входь 1 которого соединены с соответствующими информационными выходами запоминающего блока, а его адрес5 ные входы - с выходами кольцевого счетчика, вход которого соединен с выходом Т-триггера и с входом Разрешение выборки запоминающего блока, формирователь запускающих импульсов, содержащий эле0 мент задержки, первый элемент И. два бло ка согласовани , при эт м пр мой выход мультиплексора,  вл ющийс  первым выходом формировател  сигналауправлени ,соединен с первым входом первого элемента

5 И, третий вход которого через элемент задержки соединен с выходом первого формировател  синхроимпульсов, а выход - с входом первого блока согласовани , выходы блоков согласовани  соединены с входа0 ми управлени  соответствующих симисторов, в формирователь сигнала управлени  введены генератор опорного кода и цифровой компаратор, при этом выход генератора опорного кода соединен с В-вхо5 дом цифрового компаратора, А-вход которого соединен с шинами сигнала управлени , а в формирователь запускающих импульсов - одновибратор с возможностью перезапуска и второй элемент И, при этом первый

0 вход второго элемента И соединен с инверсным выходом мультиплексора,  вл ющегос  вторым выходом формировател  сигнала управлени , а второй вход - с выходом А В цифрового компаратора,  вл ющегос 

5 третьим выходом формировател  сигнала управлени , третий вход второго элемента И соединен с выходом второго формировател  синхроимпульсов, а выход - с входом второго блока согласовани  и с входом од0 новибратора, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

Предлагаемое устройство отличаетс  от известного введением в формирователь сигнала управлени  генератора опорного циф5 рового кода и цифрового компаратора, соединенного с формирователем запускающих импульсов, имеющего более простую схему. Новые элементы и св зи обеспечивают на нижнем диапазоне регулировани  мощности блокирование цепей управлени 

симистора с наибольшим анодным напр жением .

Положительный эффект от использовани  изобретени  заключаетс  в расширении области применени  регул тора за счет возможности регулировани  им мощности в полном диапазоне О-$Р- Рном с высокими энергетическими показател ми. Кроме того, упрощаетс  схема формировател  запускающих импульсов, а следовательно, удешевл етс  его изготовление

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг 2 графики напр жений, по сн ющие его работу

Устройство (фиг 1) содержит первый си- мистор 1, включенный между выводами 2 дл  подключени  нулевого провода tf выводом дл  подключени  нагрузки 3, другой вывод дл  подключени  которой соединен с выводом А дл  подключени  фазы А питающей сети. Второй симистор 5 включен между выводом 6 дл  подключени  фазы В питающей сети и выводом первого симистО- ра 1, св занного с нагрузкой 3 Вход первого формировател  7 синхроимпульсов (ФСИ) подключен к выводам 2 и 4 дл  подключени  нулевого провода и фазы А сети соответственно Вход второго ФСИ 8 подключен к выводам 4 и 6 дл  подключени  фаз А и В питающей сети соответственно.

Формирователь 9 сигнала управлени  (ФСУ) содержит запоминающий блок 10, мультиплексор 11, кольцевой счетчик 12, Т- триггер 13, генератор 14 опорного цифрйво- го кода и цифровой компаратор 15, Адресные входы запоминающего блока 10 соединены с А-входом цифрового компаратора 15, В-вход которого соединен с генератором 14 опорного кода, и.  вл ютс  информационными входами ФСУ 9, соединенного с шинами кода сигнала управлени  Ку. Вход Т-триггера 13,  вл ющийс  входом синхронизации ФСУ 9, соединен с выходом первого ФСИ 7, а выход - с входом кольцевого счетчика 12 и входом Разрешение выборки запоминающего блока 10. Информационные входы мультиплексора 11 соединены с соответствующими информационными выходами запоминающего блока 10, а адресные входы - с выходами кольце вого счетчика 12.

Формирователь 16 запускающих им- пульсов(ФЗИ)содержитдваэлементаЗИ 17 и 18, два блока 19 и 20 согласовани , элемент 21 задержки и одновибратор 22 с возможностью перезапуска ВходХ элемента И 17 соединен с пр мым выходом мультиплексора 11 ФСУ 9, вход Х2 - с выходом одновибратора 22, вход ХЗ через элемент задержки 21 -- с выходом ФСИ 7, а выход с входом блокт 19 согласовани  Вход XI элемента И 18 соединен с инверсным выхо дом мультиплексора 11 ФСУ 9 вход X с выходом А В цифрового компаратора 15 5 ФСУ 9, вход ХЗ - с выходом ФСИ 8, а выход - с входами блока 20 согласовани  и одно- вибратора 22 Выходы блоков 19 и 20 согласовани  соединены с входами управлени  симисторов 1 и 5 соответственно

0- Устройство работает следующим обра зом

При по влении напр жени  ARCO на пводах регул тора ФСИ 7 генерирует синхроимпульсы (фиг 26) в моменты перехода

5 через нуль фазного напр жени  UAO (фиг 2э), а ФСИ 8 генерирует синхроимпульсы (фиг 2в) в моменты перевода через нуль линейного напр жени  UAB (фиг 2а) Частота этих импульсов ра вна удвоенной частоте

0 напр жени  питающей сети fc Импульсы с ФСИ 7 поступают на вход Т-триггера 13, на выходе которого по вл ютс  импульсы (фиг. 2г) с частотой следовани , равной частоте напр жени  питающей сети Импульсы с

5 выхода Т-триггера 13 подаютс  на вход кольцевого счетчика 12, выходы которого управл ют адресными входами мультиплексора 11 на информационные входы которого подают k-разр дную информацию,

0 заложенную в запоминающем блоке 10 номера  чейки запоминающего блока

10 с записанным в ней кодом определ етс 

цифровым кодом на его адресных входах

Считывание информации из запоминающе5 го блока 10 осуществл етс  в момент прихода импульса на его вход Разрешение выборки Информаци , наход ща с  в запоминающем блоке 10, определ ет алгоритм управлени  симисторами 1 и 5

0Пусть включенному состо нию симистора 1 соответствует сигнал Лог. 1 на пр мом выходе мультиплексора 11, а включенному состо нию симистора 5 - сигнал Лог. 1 на инверсном выходе мультиплексора 11. Тог5 да алгоритм управлени  симисторами, запрограммированный в запоминающем блоке 10, можно представить в виде парал- дельного k-разр дного цифрового кода При этом алгоритм управлени  симистором 5 за0 висит от соотношени  цифровых кодов на входах А и В цифрового компаратора 15 На А-вход цифрового компаратора 15 подаетс  текущий код сигнала управлени  Ку а на В-вход - код с выхода генератора 14 опор5 ного кода Генератор 14 опорного кода формирует посто нный цифровой код Ко, соответствующий условию мощности на выходе регул тора Р 1/ЗРНом Если на входах А и В цифрового компаратора 15 выполн етс  условие Ку Ко, то на его выходе Аz В

по влчетс  сигнал Лог.1, разрешающий работу симистора 5, если же Ку К0, ю на выходе А В компаратора 15 устанавливаетс  сигнал Лог 0, запрещающий работу этого симистора.

Пусть сигнал управлени  такой, что на информационный вход ФСУ с шин кода сигнала управлени  подаетс  цифровой код к 1 у Ко, коду К у на адресных входах запоминающего блока 10 соответствует 8 разр дный код 11111000 на его информационных выходах, Тогда на выходе мультиплексора 1Гс частотой следовани  синхроимпульсов fc (фиг. 2г) параллельный код на его входе преобразуетс  в последовательный код на его выходе.

Поскольку код Ю у К0, то на выходе

цифрового компаратора 15 устанавливаетс 

сигнал Ло1. О, запрещающий включение

симистора 5, а на выходе одновибратора 22

сигнал Лог.1.

При по влении сигнала Лог. 1 на пр  мом выходе мультиплексора 11 (фиг. 2д) и закрытом симисгоре 5 на входах Х1 и Х2 элемента ЗИ 17 устанвливаетс  сигнал Лог. 1 Одновременно с выдержкой времени элемента 21 задержки на вход ХЗ элемента И 17 поступают синхроимпульсы (фиг 26) с выхода ФСИ 7 Длительность временной задержки , необходимой дл  отстройки от переходных процессов при переключени х в цепи Т триггер 13 - мультиплексор 11, составл ет несколько дес тков наносекунд и зависит от быстродействи  примен емой элементной базы При этом длительность синхроимпульсов значительно выше и составл ет несколько дес тков микросекунд При по влении синхроимпульса на входе ХЗ элемента И 17 на его выходе по вл етс  импульс (фиг. 2е), который поступает на вход блока 19 согласовани  Блок 19 согласовани  по информационному импульсу на его входе формирует энергетический импульс , поступающий на вход управлени  си- мистором 1, вызыва  его включение (фиг. 2, момент to). Последующее по вление синхроимпульсов на входе ХЗ элемента И 17 вызывает периодическое включение симистора 1, подключающего нагрузку 3 на фазное напр жение U0 питающей сети (фиг 2и).

При по влении на выходе мультиплексора 11 сигнала Лог. О (фиг 2д, момент ti), на выходе элемента И 17 устанавливаетс  сигнал Лог. О (фиг 2е) который вызывает закрытие симистора 1 и отключение нагрузки 3 от сети По мере увеличени  сигнала управлени  увеличиваетс  его цифровой код и, соответственно, увеличиваетс  дпи- тельность включенного состо ни  симистора 1 на периоде регулировани  Тр В

результате обеспечиваетс  регулирование мощности в диапазоне 0 Р 1/3.

Пусть сигнал управлени  увеличилс  на столько, что его цифровой код К2у К0. коду

Ку на адресных входах запоминающего блока 10 соответствует 8-разр дный параллельный код 11111001 на его выходах, преобразуемый мультиплексором 11 в последовательный код. Поскольку К2У К0, то

0 на выходе цифрового компаратора 15 устанавливаетс  сигнал Лог, 1, разрешающий работу симистора 5.

До момента tt устройство работает указанным образом: на интервале t0 -ti на

5 пр мом выходе мультиплексора сигнал Лог. 1, симистор 1 включен, к нагрузке 3 приложено фазное напр жение.

При по влении на пр мом выходе мультиплексора 11 в момент ti сигнала Лог, О,

0 а на инверсном выходе Лог. 1 симистор 1 закрываетс , откпюча  нг.грузку 3 от сети. При по влении на входе ХЗ элемента И 18 синхроимпульса с ФСИ 8 на его выходе по вл етс  импульс (фиг. 2ж), который посту5 пает на вход блока 20 согласовани , формирующего энергетический импульс на включение симистора 5.

Симистор 5 включаетс , подключа  нагрузку 3 на линейное напр жение Ui

0 питающей сети (фиг 2и, момент t2). Одновременно импульс (фиг, 2ж) ча выходе элемента И 18 запускает одновибра- тор 22, который формирует на своем выходе импульс Лог. О (фиг. 2з) длительностью

5 15-20 мс, запрещающий одновременное включение симистора 1. Поскольку по вление синхроимпульсов на выходе элемента И i8 (фиг. 2ж) вызывает периодическое включение симистора 5 и перезапуск одновибрз0 тора 22 в моменты с сохранением сигнала Лог. О на его выходе (фиг, 2з).

При по влении в момент te на пр мом выходе мультиплексора 11 сигнала Лог. 1 симистор 5 закрываетс  в момент t перехо5 да в нем тока через нуль и откпючает нагрузку 3 от сети. В момент ts одновибратор 22 возвращаетс  в исходное состо ние с сигналом Лог. 1 на выходе (фиг. 2з), разреша  работу симистора 1. Поэтому приход в мо0 мент tg очередного синхроимпульса с ФСИ 7 вызывает включение симистора 1 указанным образом. Далее работа схемы циклически повтор етс . В результате обеспечиваетс  регулирование мощно5 сти в диапазоне 1/3 Р 1.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет регулировать мощность на активной нагрузке в диапазоне О Р Р/Рном 1 с разбивкой на две зоны регулировани  и высокими эчергетичоскими показател ми, что расшир ет его Функциональные возможности.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство релейно-импульсного регулировани  мощности, содержащее первый симистор, включенный между выводом дл  подключени  нулевого провода и выводом дл  подключени  нагрузки, другой вывод дл  подключени  которой соединен с выводом дл  подключени  одной из фаз сети, второй симистор, включенный между выводом дл  подключени  другой фазы сети и выводом первого симистора. св занным с нагрузкой, первый формирователь синхроимпульсов , вход которого подключен к выводам дл  подключени  нулевого провода и фазы сети, св занной с нагрузкой, второй формирователь синхроимпульсов, включенный между выводами дл  подключени  фаз сети, св занных соответственно с нагрузкой и с вторым сими стором формирователь сигнала управлени , содержащий запоминающий блок, адресные входы которого  в- л ютс  информационным входом формировател  сигнала управлени , соеди- ненногос шинами кода сигнала управлени , Т-триггер, вход которого  вл етс  входом синхронизации формировател  сигнала управлени , мультиплексор, информационные входы которого соединены с соответствующими информационными выходами запоминающего блока а его адрес- ные входы - с выходами кольцевого счетчика, вход которого соединен с выходом Т-триггера и с входом Разрешение выборки запоминающего блока, формирователь

   запускающих импульсов, содержащий элемент задержки, первый элемент И, два бло ка согласовани , при этом пр мой выход мультиплексора,  вл ющийс  первым выходом формировател  сигнала управлени , соединен с первым вхадь м Т1ерёогбЭлемента И, третий вход которого через элемент задержки соединен с выходом первого формировател  синхроимпульсов, а выход - с

   входом первого блока согласовани , выходы блоков согласовани  соединены с входами управлени  соответствующих симисторов, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей , в формирователь сигнала управлени  введены генератор опорного кода и цифровой компаратор, при этом выход генератора опорного кода соединен с В-вхо- дом цифрового компаратора, А-вход которого соединен с шинами кода сигнала управлени , а в формирователь запускающих импульсов введены одновибратор с возможностью перезапуска и второй элемент И, при этом первый вход второго элемента И соединен с инверсным выходом мультиплексора,  вл ющегос  втор ым выходом формировател  сигнала управлени , а второй вход- с выходом А В цифрового компаратора,  вл ющегос  третьим выходом формировател  сигнала управлени , третий вход второго элемента И соединен с выходом второго формировател  синхроимпульсов , а выход - с входами второго блока согласовани  и одновибратора, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

   д

   11

   J-J-J-lLL-i-.l I I I I I I i I

   I

   -L- 1 I I

   JI1

   i

   I

   I

   / t

   ilUU

   ±JTS

   м

   j t

   и

   W3

   Фиг.2