РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
ALTERNATE VOLTAGE CONTROLLER

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания технологического оборудования, в частности нагревателей прецизионных электропечей.
Известен регулятор переменного напряжения, содержащий включенный между входными и выходными зажимами регулирующий орган дискретного действия, управляющие входы которого подключены к выходу сумматора, соединенного первым входом с управляющими входами регулятора, старшими разрядами второго входа - с источником сигнала логического нуля, а его младшим разрядом - с выходом компаратора, первый вход которого через цепочку из каскадно-соединенных умножителя частоты, формирователя импульсов и двоичного счетчика подключен к входным зажимам регулятора, и формирователь синхроимпульсов, вход которого соединен с входом регулятора, а выход - с установочным нулевым входом двоичного счетчика (А.с. 1396127, МПК G05F 1/14 от 15.05.1988 г.).
Недостатком такого регулятора является большая дифференциальная нелинейность его регулировочной характеристики, обусловленная разбросом параметров ключей регулирующего органа дискретного действия и приводящая к возникновению погрешности регулирования.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является регулятор переменного напряжения, содержащий включенный между входными и выходными зажимами регулирующий орган дискретного действия, управляющие входы которого подключены к выходу сумматора, соединенного первым входом с управляющими входами регулятора переменного напряжения, старшими разрядами второго входа - с источником сигнала логического нуля, а его младшим разрядом - с выходом компаратора, первый вход которого через цепочку из каскадно соединенных формирователя синхроимпульсов и двоичного счетчика подключен к входным зажимам регулятора (А.с. 1325431, МПК G05F 1/20 от 23.07.1987 г.).
Недостатком такого регулятора также является большая дифференциальная нелинейность его регулировочной характеристики, приводящая к возникновению погрешности регулирования.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение дифференциальной нелинейности регулировочной характеристики.
Поставленный технический результат достигается тем, что в известный регулятор переменного напряжения, содержащий включенный между входными и выходными зажимами регулирующий орган дискретного действия, управляющие входы которого подключены к выходу сумматора, соединенного первым входом с управляющими входами регулятора переменного напряжения, старшими разрядами второго входа - с источником сигнала логического нуля, а его младшим разрядом - с выходом компаратора, первый вход которого через цепочку из каскадно-соединенных формирователя синхроимпульсов и двоичного счетчика подключен к входным зажимам регулятора, введен преобразователь кодов, подключенный входом к управляющему входу регулятора, а выходом - ко второму входу компаратора.
R
m
Схема предложенного регулятора переменного напряжения приведена на фиг.1. На фиг.2 изображены диаграммы изменения во времени за цикл регулирования T=T2,
где Т-период следования импульсов с формирователя синхроимпульсов 5, равный удвоенной частоте сети:
а) - функции приращения кода  счетчика 6,
б) - логического сигнала r с выхода компаратора кодов 4,
в) - коэффициента k передачи напряжения регулирующего органа дискретного действия.
1
2
3
Фиг.3 и фиг.4 иллюстрируют принцип коррекции дифференциальной нелинейности на примере регулирующего органа дискретного действия 1 с тремя коэффициента передачи k, k, k. На фиг.3 представлена столбцовая диаграмма фиксированных уровней коэффициента k передачи регулирующего органа дискретного действия 1 от управляющего кода, представленного функцией , а на фиг.4 - диаграммы изменения во времени (за цикл регулирования) этого коэффициента, при различных управляющих кодах для случая компенсации дифференциальной нелинейности.
Регулятор переменного напряжения (фиг.1) содержит включенный между входными и выходными зажимами регулирующий орган дискретного действия 1, выполненный на трансформаторе, вторичная обмотка которого секционирована, причем числа витков секций, включенные по схеме суммирования, относятся как целые степени числа два.
1
2
n
Управляющие входы регулирующего органа дискретного действия подключены к выходу сумматора 2, соединенного первым входом с управляющими входами регулятора переменного напряжения Z=[z, z,…, z],
старшими разрядами второго входа - с источником 3 сигнала логического нуля, а его младшим разрядом - с выходом компаратора 4 с входами R и P, осуществляющего логическую функцию
Первый вход компаратора через цепочку из каскадно-соединенных формирователя синхроимпульсов 5 и двоичного счетчика 6 подключен к входным зажимам регулятора. Формирователь синхроимпульсов 5 формирует импульсы s, соответствующие моментам перехода входным напряжениям сети е нулевого уровня. Он выполнен на трансформаторе, в первичную обмотку которого включено активное сопротивление, а к вторичной обмотке подключена мостовая выпрямительная схема.
1
2
m
Двоичный счетчик 6 имеет m разрядов. Он осуществляет счет синхроимпульсов s, формируя m-разрядный двоичный код R=[r, r, …, r].
1
2
m
Второй вход компаратора 4 через преобразователь кодов 7, который может быть выполнен на микросхеме ПЗУ К573РФ4, подключен к управляющему входу регулятора. Функцией преобразователя является формирование из управляющего кода регулятора Z m-разрядного кода компенсации дифференциальной нелинейности P=[р, p… p].
Работа регулятора переменного напряжения происходит следующим образом. Двоичный счетчик 6 осуществляет подсчет синхроимпульсов s, следующих с удвоенной частотой сети.
i
i+1
В момент равенства кода двоичного счетчика R коду Р, сформированному преобразователем кодов 7, происходит изменение выходного сигнала r компаратора 7 с уровня лог.1 до уровня лог.0. Это приводит к уменьшению на единицу кода [L r] второго входа сумматора 2 и, следовательно, к изменению в сторону уменьшения на один уровень коэффициента передачи регулирующего органа дискретного действия 1. В результате осуществляется периодическое изменение коэффициента передачи регулирующего органа дискретного действия во времени на двух смежных фиксированных уровнях k(t)=[k, k]. Уровень напряжения на выходных зажимах регулятора определяется средним значением коэффициента передачи за период регулирования, которое зависит от кода Р
i
i
i+1
i
Для каждого уровня коэффициента передачи k регулирующего органа дискретного действия преобразователем 7 формируется такой код P, который обеспечивает равномерное приращение среднего за период регулирования значения коэффициента передачи регулирующего органа, т.е. q-q=const, чем и обеспечивается уменьшение дифференциальной нелинейности. Преобразователь кодов устанавливает следующее соответствие между множеством фактических k(Z) и средних q(Z) уровней коэффициентов передачи
q(Z)=d(Z)γ,
где в силу одного знака коррекции нелинейности (всегда происходит только уменьшение коэффициента трансформации)
1
2
3
1
2
3
2
2
Параметр γ численно равен углу наклона характеристики регулирования q(Z), как это показано на фиг.3 для регулирующего органа с тремя фиксированными уровнями коэффициентов передачи k, k, k. Им соответствуют три уровня средних значений коэффициентов передачи q,q, q. При этом для одного из управляющих кодов имеет место совпадение фиксированного уровня с его средним значением (на фиг.3 это второй код q=k). Необходимый уровень среднего значения коэффициента передачи обеспечивается режимом широтно-импульсной модуляции, диаграммы которой изображены на фиг.4.
Таким образом, неравномерность приращений уровня коэффициента передачи регулирующего органа в предложенном устройстве компенсируется путем изменения длительности модулирующего импульса, сформированной схемой управления.