SU596930A1

SU596930A1 - Arrangement for pulsed regulating of power in m-phase network without neutral wire

Info

Publication number: SU596930A1
Application number: SU762362444A
Authority: SU
Inventors: Петр Иванович Кравец; Николай Александрович Оболенцев; Владимир Антонович Скаржепа; Константин Владимирович Шелехов
Original assignee: Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1976-05-21
Filing date: 1976-05-21
Publication date: 1978-03-05

Description

Предлагаемое устройство предназначено дл дискретного регулировани мощности электротермических установок, подключенных к трехфазной сети переменного тока без нейтрали . Известно устройство импульсного, регулировани мощности в цеп х переменного тока 1, 2. Из известных устройств наиболее близкими по технической сущности к изобретению вл етс устройство цифрового регулировани мощности 2. Это устройство содержит последовательно соединенные св занный с сетью синхронизатор , формирователь импульсов управлени , схемы И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами синхронизатора, управл емые вентили и нагрузку. Недостатком этого устройства вл етс то, что регулирование мощности в нагрузке производитс без учета мощностей, потребл емых нагрузкой от различных фаз сети. В случае трехф)азной сети без нейтрали это приводит как к возникновению несимметричных режимов ра ,боты, так и к импульсным перегрузкам сети, которые отрицательно вли ют на подключенное к сети электрооборудование. Кроме того, известное устройство обеспечивает при максимальном сигнале управлени значение мощности в нагрузке, равное величине мощности пр мого (нерегулируемого) подключени нагрузки к сети, что сужает возможную область его применени , поскольку обычно электротермические установки работают при наибольших значени х мощности, которые значительно меньше мощности пр мого подключени нагревателей . Применение известного устройства дл управлени такими установками приводит к сужению диапазона регулировани мощности и снижению эффективности регулировани . Целью изобретени вл етс обеспечение равномерной загрузки фаз трехфазной сети без нейтрали и расширение функциональных возможностей устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве между синхронизатором и формирователем импульсов дополнительно включен счетчик, между схемами совпадени п входами управл емых вентилей включен шифратор, а между формирователем импульсов управлени и схемами совпадени включены т-тактпый распределитель и триггер. Выходы распределител подключены ко вторым входам соответствующих схем совпадени , а пр мой выход триггера подключен к третьим входам всех схем совпадени . Вход триггера «установка 1 подключен к выходу формировател импульсовThe proposed device is intended for discrete power control of electrothermal installations connected to a three-phase AC network without a neutral. A device for pulse, power control in AC circuits 1, 2 is known. Of the known devices, the device for digital power control 2 is the closest to the technical essence of the invention. This device contains a synchronizer connected to a network, a control pulse shaper, AND circuits connected in series with a network. , the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the synchronizer, controllable gates and load. A disadvantage of this device is that the power regulation in the load is performed without taking into account the power consumed by the load from the various phases of the network. In the case of a three-phase network without a neutral, this leads to the emergence of unbalanced operating modes, bots, and to impulse network overloads, which negatively affect the electrical equipment connected to the network. In addition, the known device provides, at a maximum control signal, a power value in the load equal to the power value of a direct (unregulated) load connection to the network, which limits the possible scope of its application, since usually electrothermal units operate at the highest power values direct heater connection. The use of a known device for controlling such installations leads to a narrowing of the range of power control and a decrease in the effectiveness of the control. The aim of the invention is to ensure uniform loading of the phases of a three-phase network without neutral and to expand the functionality of the device. The goal is achieved by the addition of a counter in the device between the synchronizer and the pulse shaper, an encoder between the matching circuits and control inputs, and a t-stroke distributor and a trigger between the driver of the driving pulses and the matching circuits. The outputs of the distributor are connected to the second inputs of the respective matching circuits, and the direct output of the trigger is connected to the third inputs of all the matching circuits. The trigger input "set 1 is connected to the output of the pulse shaper

управлени , а вход триггера «установка нул соединен с выходом другого счетчика, подключенного через схему ИЛИ к выходам всех схем совпадени .control, and the trigger input, the zero setting is connected to the output of another counter connected via the OR circuit to the outputs of all the matching circuits.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства импульсного регулировани мощности в тфазной сети без нейтрали; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. FIG. 1 shows a block diagram of a pulsed power control device in a non-neutral phase network; in fig. 2 - timing charts of the device.

Устройство содержит синхронизатор 1, соединенный своими входами с шинами А, В, С сети 2, а выходом - со входом первого счетчика 3, выход которого соединен со входом формировател 4 импульсов управлени , а выхбд формировател 4 соединен со входом трехтактного распредедйел 5 и входом «установка 1 триггера 6. Вькбдь) распределител 5 соединены со вторыми входами соответствующих схем 7, 8, 9 И, первые входы которых подключены к соответствующим выходам синхронизатора 1, третьи входы - к пр мому выходу триггера б, а выходы - ко входам шифратора 10, выходы которого подключен ко входам управл емых вентилей 11, 12, Kl подключенных последовательно с част ми 14, 15, 16 нагрузки к сети 2. Кроме того, вход второго счетчика 17 соединен через схему 18 ИЛИ с выходами схем 7, 8, 9, а выход подключен ко входу «установка нул триггера 6. Шифратор 10 содержит схемы 19, 20, 21 ИЛИ, входы которых соединены с его входом, причем с первым входом соединены входы схем 19 и 20, со вторым входом - входы схем 20 и 21, с-третьим входом - входы схем 21 и 19, а выходы этих схем вл ютс выходами шифратора. Кроме того,: к формирователю 4 подключены щины 22 сигнала управлени .The device contains a synchronizer 1 connected by its inputs to buses A, B, C of network 2, and the output to the input of the first counter 3, the output of which is connected to the input of the driver 4, the control pulse, and the output of the driver 4 is connected to the input of the three-stroke distributor 5 and the input " installation 1 trigger 6. Vkbd) distributor 5 is connected to the second inputs of the respective circuits 7, 8, 9 And, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the synchronizer 1, the third inputs to the forward output of the trigger b, and the outputs to the inputs of the encoder 10, out The ports of which are connected to the inputs of controlled valves 11, 12, Kl connected in series with the load parts 14, 15, 16 to the network 2. In addition, the input of the second counter 17 is connected via circuit 18 OR to the outputs of circuits 7, 8, 9, and the output is connected to the input "setting zero of the trigger 6. The encoder 10 contains circuits 19, 20, 21 OR, the inputs of which are connected to its input, and the inputs of circuits 19 and 20 are connected to the first input, and the inputs to circuits 20 and 21 are connected to the second input, The third input is the inputs of the circuits 21 and 19, and the outputs of these circuits are the outputs of the encoder. In addition, control signal wiring 22 is connected to driver 4.

Устройство работает следующим образом. При по влении напр жени на шинах сетиThe device works as follows. When voltage is applied to the network bus

2синхронизатор 1 генерирует синхроимпульсы , совпадающие с моментами переходов через нуль напр жений фаз сети, которые поступают на вход счетчика 3 и на первые входы соответствующих схем совпадени 7, 8, 9. Счетчик2 synchronizer 1 generates sync pulses that coincide with the zero-phase transition times of the network, which are fed to the input of counter 3 and to the first inputs of the corresponding coincidence circuits 7, 8, 9. Counter

3формирует импульсы синхронизации формировател 4 делением частоты входных синхроимпульсов на целое число. Импульсы синхронизации поступают на вход формировател 4, который формирует интервал импульсного управлени мощностью и вырабатывает на своем выходе в течение этого интервала тактовые импульсы управлени , количество которых в течение интервала пр мо пропорционально величине сигнала управлени на щинах 22. Каждый тактовый импульс управлени на выходе формировател 4 коммутирует в нагрузку единичный импульс мощности с длительностью Тп кратной длительности полупериода сетевого напр жени (фиг. 2).3 forms the synchronization pulses of the driver 4 by dividing the frequency of the input clock pulses by an integer. The synchronization pulses arrive at the input of a generator 4, which forms a pulse power control interval and generates at its output during this interval clock control pulses, the number of which during the interval is directly proportional to the control signal in women 22. Each clock control pulse at the driver 4 output switches a single power pulse into the load with a duration Tn of a multiple of the half-period duration of the mains voltage (Fig. 2).

Тактовые импульсы управлени , поступают на вход распределител 5, чередующего пор док подключени схем 7, 8, 9 ко входам синхронизатора 1 во времени. Одновременно тактовые импульсы - поступают на входы «установка 1« триггера 6, переключа его в единичное состо ние. При этом сигнал пр мого выхода триггера Ue поступает на все схемы совпадени 7, 8, 9, снима запрет их включени . Дл включени любой схемы -7, 8, 9 необходимо совпадение во времени сигналов на всех ееThe clock pulses of control are fed to the input of the distributor 5, alternating the order of connecting the circuits 7, 8, 9 to the inputs of the synchronizer 1 in time. At the same time, the clock pulses arrive at the inputs of the installation 1 of trigger 6, switching it to one state. In this case, the signal of the direct output of the trigger Ue is applied to all coincidence circuits 7, 8, 9, and the prohibition of their inclusion is removed. To switch on any circuit -7, 8, 9, it is necessary that the signals coincide in time for all of its

входах. Например, если в.предыдущий момент времени до прихода тактового импульса была подключена схема 9, то после прихода импудьса распределитель 5 переключитс в последуюйцее состо ние и подключит схему 7, отключив схему 9. Последующий тактовый импульс подключит схему 8, отключив схему 7 (см. сигналы U /, Ug и и9 соответственно на фиг. 2) и т. д. В любом случае, на выходе каждой из схем 7, 8, 9, подключенной в данный момент распредели Q телем 5, последовательно во времени по вл ютс импульсы, синхронные с моментами перехода через нуль напр жений соответствующих фаз сети. Так, при включении схемы 7 на ее выходе по вл ютс импульсы, синхронные с напр жением Цдз сети, на выходе схемы 8 при ее 5 включении импульсы, синхронные с напр жением UBC . на выходе схемы 9 - импульсы, синхронные с напр жением UC,A . Количество импульсов в течение интервала Ту между двум тактовыми импульсами управлени определ етс длительностью включенного состо ни триггера 6, котора , в свою очередь, определ етс основанием счета счетчика 17, на вход которого через схему 18 ИЛИ поступают импульсы U ig с выходов схем 7, 8 или 9. Счетчик 17 подсчитывает число импульсов на выходах этих схем вentrances. For example, if the previous time point before the arrival of the clock pulse was connected to circuit 9, after the arrival of the impedance, the distributor 5 switches to the next state and connects circuit 7, disconnecting circuit 9. Subsequent clock pulse connects circuit 8, disconnecting circuit 7 (see signals U /, Ug and u9, respectively, in Fig. 2), etc. In any case, at the output of each of the circuits 7, 8, 9, which are currently connected, Q is distributed by telephone 5, pulses appear sequentially in time, synchronous with the moments of crossing the voltage zero corresponding their network phases. Thus, when circuit 7 is turned on, pulses appear at its output, synchronous with the voltage of the CDS network, and output 5 of the circuit 8 at its 5 start-up pulses synchronous with the voltage UBC. at the output of circuit 9, pulses are synchronous with the voltage UC, A. The number of pulses during the interval T0 between two clock control pulses is determined by the duration of the on state of flip-flop 6, which, in turn, is determined by the counting base of the counter 17, to the input of which through the circuit 18 OR pulses Uig from the outputs of the circuits 7, 8 or 9. Counter 17 counts the number of pulses at the outputs of these circuits in

5 соответствии с основанием его счета, после чего в момент окончани последнего импульса счета выдает сигнал U i/ на установку в нуль триггера 6, запира схемы 7, 8, 9 и ограничива число импульсов, пропускаемых в течение интервала Ту, т. е. длительность единичного импульса в5 in accordance with the basis of its counting, after which, at the moment of the end of the last counting pulse, it gives out a signal U i / to set to zero the trigger 6, to lock the circuit 7, 8, 9 and limit the number of pulses transmitted during the interval Tu, i.e. the duration single pulse in

нагрузке. В рассматриваемом случае основание счета счетчика 17 равно двум, что соответствует единичному импульсу мощности Тп длительностью в два полупериода сетевого напр жени Т(,/2, т. е. Т равен TC .load. In this case, the counting base of the counter 17 is equal to two, which corresponds to a single power pulse Tp with a duration of two half-cycles of the mains voltage T (, / 2, i.e. T is equal to TC.

5Импульсы с выходов схем 7, 8 или 9 поступают на входы шифратора 10, с его выходов подаютс на входы управл емых вентилей 11, 12, 13. Каждый импульс поступает на входы двух схем ИЛИ из трех, имеющихс в щифраторе , включа в течение полупериода сетевого5 The pulses from the outputs of circuits 7, 8 or 9 are fed to the inputs of the encoder 10, from its outputs are fed to the inputs of controllable gates 11, 12, 13. Each pulse arrives at the inputs of two OR circuits of the three that are in the diaphragm, including during half the network

0 напр жени два вентил из трех. Например, импульсы на выходе схемы 7, совпадающие по фазес моментами перехода через нуль напр жени Удй сети, поступают на входы схем 19 и 20, одновременно включа вентили 11 и 12 (сигналы Uii и и 15 на фиг. 2) и подключа части 14 и 15 нагрузки к фазам А и В сети в течение одного полупериода сети каждый. Импульсы на выходе схемы 8, синхронизированные с напр жением Ug(. сети, одновременно поступают на входы вентилей 12 и 13 (сигналы U|2 и Uis),0 voltage two valves out of three. For example, the pulses at the output of the circuit 7, coinciding in phase with the moments of voltage crossing the zero of the Ud network, arrive at the inputs of the circuits 19 and 20, simultaneously turning on the valves 11 and 12 (signals Uii and and 15 in Fig. 2) and connecting parts 14 and 15 loads to phases A and B of the network during one half period of the network each. The pulses at the output of the circuit 8, synchronized with the voltage Ug (network, simultaneously arrive at the inputs of the valves 12 and 13 (signals U | 2 and Uis),

0 подключа части 15 и 16 нагрузки к фазам В и С сети, а импульсы на выходе схемы 9 подключают аналогично части 16 и 14 нагрузки к фазам С и А сети. В рассматриваемом случае длительность подключени составл ет Т, что соответствует основанию счета счетчика 17, равному двум.0, the load parts 15 and 16 are connected to the phases B and C of the network, and the pulses at the output of the circuit 9 are connected similarly to the load parts 16 and 14 to the phases C and A of the network. In this case, the duration of the connection is T, which corresponds to the basis of the counter of the counter 17, equal to two.

Таким образом, устройство осуществл ет чередование пор дка использовани фаз сети и потреблени мощности от этих фаз во времениThus, the device alternates the order of use of the network phases and power consumption from these phases in time.

Claims

- RVS - РСА - РВА - Other (reverse) order of connection of phases Рд is also possible - - РВС - РА.Ь - -. what is achieved by changing the switch direction of the distributor 5. Expanding the functionality of the device is achieved by introducing counters 3 and 17, with which you can change the duration of the intervals TU and T ;, respectively, i.e., vary the highest value of power in the load with the maximum control signal in the case when the control pulses go with the highest frequency equal to the frequency of the pulses at the output of counter 3. So, for example, if it is necessary to provide the greatest power in the load P ;, at the maximum sig on the control tn .nogi where. K -f-41. m 0, 1, 2 ...; n 1, 2, 3 ...; Рт1 / .77од. -POWER of direct connection of the load to the network (in the absence of a controller), then the bases of the counters 3 and 17 are proportional to the numbers, respectively. By choosing the base of the counting of the counter 3, the shortest duration T is set, and the choice of the base of the counting of the counter 17 is the duration of a single power pulse Tn. For example, if necessary, provide PM 4- Pnp.n6g. , by a known device having N power control steps ranging from O to Pj, f, .noy, the control range is narrowed to N / 2, and the control resolution is When using the proposed device, also having N steps ranging from O to P, i.e. the control resolution is equal to. At the same time, auto-oscillations of power in the load are reduced and the quality of regulation is improved. for example temperatures in electrothermal installations. Consequently, the expansion of the functionality of the device with the introduction of two counters 3 and 17 in it is expressed in achieving a controlled limitation of the highest power value in the load, which allows to expand the control range and reduce the power control resolution. As counters 3 and 17, counters can be used modulo a non-u.ej; OH power of two. Thus, the described device performs a uniform loading of the network phases while simultaneously expanding the functionality, which is expressed in limiting the maximum power value in the load at the desired level without increasing the control resolution. Claims An impulse power control device in a T-phase network without a neutral, comprising controllable gates and a control system consisting of a series-connected synchronizer connected to the supply network and a pulse-width modulator, as well as m multi-input logic circuits, first the inputs of which are connected to the synchronizer, characterized in that, in order to ensure and extend the functionality, between the synchronizer and the pulse shaper a counter is turned on, between the circuits The R inputs of the controlled gates include an encoder, and between the pulse driver and the coincidence circuits, a t-stroke distributor and a trigger are included, the distributor outputs are connected to the second inputs of the coincidence circuits, the forward trigger output is connected to the third trigger inputs of the trigger circuits, the first trigger input is connected to the output of the pulse shaping device, and the second input of the trigger is connected to the output of the second counter, connected via the OR element to the outputs of all the matching circuits. Sources of information taken into account in the examination: 1. USSR Copyright Certificate., M 352265, cl. H 02 M 5/22, 1970.

2. Instruments and Control Systems, US No. 19, 1969, p. 71-72.

22

596930

P I