SU1073874A1 - Способ стабилизации активной мощности тиристорного регул тора и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ стабилизации активной, мощности тиристорного регул тора,при котором измер ют выходной ток рбгул тора ,.выпр мл ют и интегрируют измеренное значение в течение интервала протекани  тока через тиристорный регул тор, сравнивают полученную в результате интегрировани  контролируемую величину с пороговым уровнем и в момент их равенства формируют один из фронтов сигнала управлени  тиристорным регул тором, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности стабилизации активной выходной мощности тиристорного регул тора, снижени  уровн  высокочастотных помех, и повышени  коэффициента мощности., измер ют среднее значение входного напр жени  тиристорного регул тора, измер ют величину указанного порогового уровн  обратно пропорционально измеренному среднему значению входного на- пр жени , формируют первые импульсы в моменты1Йзменени  пол рности входного напр жени ,формируют вторые импульсЫ с частотой следовани  в tr раз меньшей частоты первых импульсов, синхронизируют ими начало указанного интегрировани , и передний фронт указанного сигнала управлени , задний фронт которого формируют в указанный момент равенства контролируемой величины и порогового уровн . 2. Устройство дл  осуществлени  способа по П.1, содержащее регулирующий элемент на тиристорах, включенный силовыми выводами между входными и выходными выводами регул тора через датчик выходного тока, а управл надим входом подключенный к выходу формировател  сигнала управлени , первый вйпр митель , подключенный входом к вы- g ходу датчика выходного тока, а вых.о (Л дом - к первому входу интегратора, выходом соединенного с первым входом блока сравнени , соединенного вторым, входом с выходом формировател  порогового уровн , а.выходом - со входом блока управлени , и синхронизатор, от ли чающий с  тем, что, с -j-j. целью повышени  точно ги стабилизации активной мощности На выходе регул то- ра, снижени  уровн  высокочастотных помех и повышени  коэффициента мощ00 ности, оно снабжено делителем частоты , выходом-подключенным к второму 00 входу указанного интегратрра, а входом - к первому выходу указанного NP синхронизатора, подключенного входом к входным выводам регул тора, а вторым выходом - к первому входу введенного блока совпадени , выходом подключенного к входу указанного формировател  сигнала управлени , а вторым входом - к выходу введенного триггера, первым входом соединенного с выходом указанного блока сравнени , а вторым входом - с выходом делител  частоты и вторым выпр мителем, который через введенный фильтр подключен к входу указанного формировател  порогового уровн .

Description

Изобретение отнсхзитс  к электротехнике и может быть использовано дл  питани  систем накала генератор ных ламп и различных нагревательных устройств. Стабилизаци  температуры таких п требителей электроэнергии осуществл етс  путем стабилиэсщии активной мощности, выдел н кейс  на нагрузке и регулируемой с помощью тиристорно го или магнитного регул тора, устанавливаемого в цепи переменного ток Известен способ стабилизации выходной мощности подобного регул тор состо щий в измерении мгновенных зн чений выходного напр жени  и тока, их перемножении, сравнении произведени  с эталонной величиной, выделе нии сигнала рассогласовани , его усилении и преобразовании в сигнал управлени  регулирующим элементом fl Недостатком этого способа  вл ет с  его сложность. Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ стабилизации активной мощности тиристорного регул тора , при которой измерйют выходной ток регул тора, выпр мл ют и интегрируют измеренное значение в течени интервала протекани  тока через тиристорный регул тор, сравнивают полученную в результате интегрировани контролируемую величину с пороговым уровнем и в момент их равенства фор мируют один из фронтов сигнала управлени  тиристорным регул тором С21 Однако этот способ не может быть применен дл  питани  накала генераторных ламп из-за высокого уровн  высокочастотных помех, вызванных искажением формы напр жени  на нагрузке и низкой точности стабилизации активной мощности, вьвдел лощейс  на нагрузке и определ емой, как Т Известный способ f23 обеспечивает стабилизацию только части активной мощности, равной произведению средних за полупериод значений напр жени  и тока 4r При фазовом регулировании синусоидального напр жени , примененном в ГЗЗ р /1 « Singp) 2 2Jr Н-1 О Iji () где d- угол регулировани . , 0; R R ; Р„. ..,K-.0,.-.. Следовательно, при изменении сопротивлени  нагрузки в 4 раза и стабилизации мощности Рц2 мощность, нагревающа  нагрузку Рн-tf измен етс  в 2 раза, что недопустимо дл  питани  накала генераторных ламп и других нагревательных установок. Кроме того, недостатками указанного способа  вл ютс  низкий коэффициент мощности даже при активной нагрузке из-за сдвигов между током и напр жением, больша  инерционность установлени  угла of- и сложность обеспечени  высокой устойчивой системы из-за регулировани  мощности по отклонению . Цель изобретени  - повышение точности стабилизации активной выходной мощности регул тора, снижение уровн  высокочастотных помех и повышение коэффициента мощности. Цель достигаетс  тем, что согласно способу стабилизации активной мощности тиристорного регул тора, при котором измер ют выходной ток регул тора , выпр мл ют и интегрируют измеренное значение в течение интервала Протекани  тока через тиристорный регул тор, сравнивают полученную в результате интегрировани  контролируемую величину с пороговым уровнем и в момент их равенства формируют один из фронтов сигнала управлени  тиристорным регул тором, измер ют среднее значение входного напр жени  тиристорного регул тора, измен ют величину указанного порогового уровн  обратно пропорционально измеренному среднему значению входного напр жени , формируют первые импульсы в моменты изменени  пол рности входного напр жени , формируют вторые импульсы с частотой следовани  в р раз меньшейчастоты первых импульсов , синхронизируют ими начало укаванного интегрировани , и передний фронт указанного сигнала управлени , задний фронт которого формируют в указанный момент равенства контролируемой величины и порогового уровн . На фиг.1 показаны осциллограммы, иллюстрирующие предлагаемый способ. На фиг.1 обозначено: U2 - входное напр жение регул тора; 1р - последовательность первых импульсов; ij - выходной ток регул тора после выпр млени ; IT- последовательность вторых импульсов/ Ц - напр жение на выходе инте ратора; пор пороговый уровень; Ua, - напр .кение на выходе регу л тора. Основные теоретические положени позвол ющие регшизовать пред)1агаем способ (питание регул тора осущест л етс  от однофазной синусоидально «сети переменногд тока, следующие ««Т ml р rl-l u(t|i(tidt-.(-tb-(tMt L ТкгИ - I 2 , Л. соэ ujtdt и :j -2 mm m .,,-, m .-, п1.,,,пс+-д . „из---д-и Э р -.con3t./4, где .DCP среднее за полупериод се . значение тока нагрузки ( Vfl )о -Отсюда тuft .i Л ( iT.e. амперсекундный интервал тока должен быть обратно пропорционален среднему значению.питающего напр жени  (). ). Так как напр ж ние питани  отклон етс  от своего номинального значени  только в небольших пределах (д0 t () щг1)(1тк|,.к),: ( гдеиср.о номинальное среднее за п лупериод сети значение н пр жени , l ul /lcp o-,.o ; в соответствии с приведенными н фиг.1 осциллограммами и приведенны соотнодени ми формируют последовательность первых .импульсов,tg, осу ществл ют деление частоты в ,Праз, формиру  тем Самым последовательно вторых импульсов i, каждый из ко торых  вл етс  запускающим дл  интегратора . Первые импульсы подаютс  на упр л кнций вход регул тора в течение промежутка времени, когда напр жение tl(, не достигает порогового уровн  4f,jp.c.Uf,pp 2 I или пом-Как только напр жение -Jlt превышает пороговый уровень, запрещают первым импульсам проходить на вход регул тора . Таким образом осуществл ют широтно-импульсную модул цию напр жени  на частоте вторых импульсов. Поскольку кажда  полуволна входного напр жени , проход  через регул тор, не искажаетс , то на входе и выходе регул тора уменьшаетс  уровень радиопомех , а также повышаетс  коэффициент мощности тиристорного регул тора как потребител . Известны устройства, содержащие измерители мгновенных значений выходного напр жени  тиристорного регул тора и выходного тока, выходами подключенные к блоку умножени , выход КОТОРОГО подключен к первому входу блока сравнени , подключенного вторым входом к источнику ЭТсШОННОго напр жени , а выходом, через усилитель и формирователь сигнгша управлени  - к управл н цему йходу тиристорного регул тора . Недостатком этих устройств  вл етс  сложность. Наиболее близким к изобретению  вл етс  тиристорный регул тор, содержащий регулирующий элемент на тиристорах , включенный силовыми выводами между входными и выходными .выводами регул тора через датчик выходного тока, а управл ющими входами подключенный к выходу формировател  сигнала управлени , первый выпр митель, подключенный входом к выходу датчика выходного тока, а выходом - к первому входу интегратора , выходом соединенного с первым входом блока сравнени , соединенного вторым входом с выходом формировател  порогового уровн , а выходомсо входом блока управлени , и синхронизатор Сз. Недостатками устройства  вл ютс  невысока  точность стабилизации активной мощности..на выходе регул тора, высокий уровень помех и низкий коэффициент мощности, что обусловлено искажением формы тока в каждом полупериоде питающего напр жени . Цель изобретени  - повышение точности стабилизации активной мощности на выходе регул тора, снижение уровн  высокочастотных помех и повышение коэффициента мощности. Цель достигаетс  тем, что устройство дл  реализации способа стабилизации активной мощности тиристорного регул тора, содержащее регулирующий элемент на тиристорах, включенный силовыми выводами между входными и выходными выводами регул тора через датчик выходного тока, а управл кшшм входом подключенный к выходу формировател  сигнала управлени . первый выпр митель, подключенный вхо дом к выходу датчика выходного тока а выходом - к первому входу интегратора , выходом соединенного с первым входом блока сравнени , соединённого вторим входом с выходом формировател  порогового уровн , а выходом - со входом блока управлени , и синхронизатор , снабжено делителем частоты, выходом подключенным к второму входу указанного интегратора, а входом к первому выходу указанного синхронизатора , подключенного входом к J5 входным выводам регул тора, а вторым выходом - к первому входу введенного блока совпадени , выходом подключенного к входу указанного формировател  сигнала управлени , а вторым входом - к выходу введенного триггера, первым входом соединенного с выходом указанного блока сравнени , а вторым входом - с выходом делител  частоты вторым выпр мителем, который через введенный фильтр подключен к входу указанного формировател  порогового уровн . На фиг.2 приведена структурно-фун кциональна  схема устройства, .реализующего предлагаемый способ стабилизации мощности, на фиг.З - устройство , предназначенное дл  установки трех пороговых уровней. Устройство (фиг.2) содержит тирис торный регул тор 1, включенный между входныгчи выводами 2 и нагрузкой 3, причем в цепи регул тора установлен трансформатор 4 тока, к которому подключен выпр митель 5 тока нагрузки . Ток выпр мител  5 подаетс  на вход интегратора б, синхронизированного сигналами, поступающими с выхода делител  7 частоты сетевого питающего напр жени  в п раз. Делитель 7 частоты подключен к синхронизатору 8, выдающему импульсы в моменты изме нени  пол рности питающего напр жени К входным выводам 2 подключен выпр митель 9 с индуктивным фильтром 10, напр жение на выходе которого в блоке 11, форг.шровани  порогового уровн  сравниваетс  с р дом эталонных напр жений . Сигналы с выхода интеграто ра 6 и формировател  11 поступают на вход схемы 12 сравнени , работающей в импульсном режиме. Выход схемы 12 подключен к одному входу, -а выход делител  7 частоты - к другому входу триггера 13 с раздельным входом. Выход триггера 13 вместе с выходом синхронизатора 8 подключен к входам схемы 14 совпадени , управл ю щей формирователем 15 сигналов управлени  регул тора 1. Изменение порогового уровн , обратно пропорционального среднему зна чению питающего напр жени , можно осуществить с помощью устройства, изображенного на,фиг.З, предназначенгного дл  установки трех пороговых уровней. Устройство работает следующим образом . Среднее значение питающего напр жени  сравниваетс  с двум  эталонными напр жени ми i и причем UjTf 372 Если Оср п2 ° (nopi to1- 02 -(о Если UjTi UCP то транзистор 1 открываетс  ч Unopz U,+U(72 Uн«cv Если , то открываетс  транзистор 2 и пороговое напр жение становитс  еще меньшим , т.е. Unop5 (, элементов можно подобрать таким образом , чтобы повышение среднего значени  питающего напр жени  на 5 и 10% по отношению к, минимальному, вызывало соответствующее снижение порогового уровн  тоже на 5 и 10%. Работа устройства, изображенного на фиг.1-3, протекает следующим об- разом. В момент подключени  регул тора 1 к источнику 2 сетевого напр жени  синхронизатор 8 начинает формировать импульсы управлени  тиристорами регул тора 1 Б моменты изменени  пол рности питающего напр жени  (кривые Uj , Ie / фиг., а выпр митель 9 с фильтром 10 - выпр мл ть и фильтровать это напр жение..Открываютс  тиристоры регул тора 1, ток нагрузки , снимаемый с трансформатора 4 тока , выпр мл етс  выпр мителем 5, ин.тегрируетс  интегратором 6, синхронизированным делителем 7 частоты и поступает на узел 12 сравнени  вместе с пороговым напр жением с формировател  11 порогового уровн . Пока проинтегрированный выпр мленный ток нагрузки меньше порогового уровн  сигнал на выходе узла 1 отсутствует и по вл етс  только в момент их равенства. На выходе триггера 3с раздельным входом формируетс  импульс, передний фронт которого совпадает с моментами подачи сигналов на триггер с делител  7 частоты, а задний - с моментом по влени  сигнала на выходе блока 12. Сигналы с выхода триггера 13 и синхронизатора 8 поступают на блок 14, откуда в моменты их совпадени  на блок 15. Б результате сигналы управлени  поступают на тиристоры регул тора 1 только вомоменты изменени  пол рности питающего напр жени  и только в ту часть периода низкой частоты, когда проинтегрированный- выпр мленный ток нагрузки меньше порогового уровн . Технико-экономический эффект, Обусловленный предлагаемым способом стабилизации мощности.заключаетс  в повышении точности стабилизации актив ной. выход ной мощности регул тора, полезно используемой дл  нагревани 

нагрузки и стабилизации температуры, в снижении уровн  вы.сокочастотных помАх, создаваемых стабилизатором мощности, в повышении коэффициента мощности и в повышении устойчивости стабилиз атора.

Стабилизаци  активной мощности, нагревающей накал генераторной лампы , позвол ет резко повысить срок ее службы, так как изменение температуры катода лампы на 2,5% снижает срок ее службы, так как изменение температуры катода лампы на 2,5% снижает срок службу вольфрамовых торированны карбидйрованных катодов примерно в 3 раза.

Существенное снижение уровн  ра диопомех и повышение коэффициента мощности достигаетс  за счет ШИМ на низкой частоте, при которой включение и выключение тиристоров осуществл ют в мсменты изменени  пол рности питак цего напр жени . При таком регулировании высшие гармоники снижаютс  пропорционально квадрату их частоты, а cos V 1,0.

Повышение устойчивости стйбилиза тора достигаетс  регулированием по , двухкратному возмущению (входного напр жени  и тока нагрузки), а не по отклонен.ию выходной мощности.

Claims (2)

1. Способ стабилизации активной, мощности тиристорного регулятора,при котором измеряют выходной ток регулятора, выпрямляют и интегрируют измеренное значение в течение интервала протекания тока через тиристорный регулятор, сравнивают полученную в' ’ результате интегрирования контролируемую величину с пороговым уровнем и в момент их равенства формируют один из фронтов сигнала управления тиристорным регулятором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации активной выходной мощности тиристорного регулятора, снижения уровня высокочастотных помех, и повышения коэффициента мощности, измеряют среднее значение входного напряжения тиристорного регулятора, измеряют величину указанного порогового уровня обратно пропорциональна измеренному среднему значению входного напряжения, формируют первые импульсы в моменты[Изменения полярности входного напряжения, формируют вторые импульсй с частотой следования в П* раз меньшей частоты первых импульсов, синхронизируют ими начало указанного интегрирования, и передний фронт указанного сигнала управления, задний фронт которого формируют в указанный момент равенства контролируемой величины и порогового уровня.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее регулирующий элемент на тиристорах, включенный силовыми выводами между входными ' и выходными выводами регулятора через датчик выходного тока, а управляющим входом подключенный к выходу формирователя сигнала управления, первый выпрямитель , подключенный входом к вы- g ходу датчика выходного тока, а вых.о- Л дом - к первому входу интегратора, Ι/Λ выходом соединенного с первым входом блока сравнения, соединенного вторым входом с выходом формирователя поро- | гового уровня, а.выходом - со входом блока управления, и синхронизатор, от ли чающий ся тем, что, < целью повышения точности стабилизации активной мощности На выходе ре гулято-* ¹ ра, снижения уровня высокочастотных помех и повышения коэффициента мощности, оно снабжено делителем частоты, выходом подключенным к второму ; входу указанного интегратора, а входом - к первому выходу указанного синхронизатора, подключенного входом к входным выводам регулятора, а вторым выходом - к первому входу введенного блока совпадения, выходом подключенного к входу указанного формирователя сигнала управления, а вторым входом - к выходу введенного триггера, первым входом соединенного с выходом указанного блока сравнения, а вторым входом - с выходом делителя ^ск <1 оо оо <1 >

частоты и вторым выпрямителем, который через введенный фильтр подключен к входу указанного формирователя порогового уровня.