SU1552153A1 - Controllable consumer of active current - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  введени  зондирующего сигнала в систему переменного тока, в частности, при экспериментальной оценке ее динамических свойств. Цель изобретени  - повышение быстродействи  и увеличение запаса устойчивости устройства. Управл емый потребитель активного тока содержит мостовой выпр митель 1, датчик тока 2, несколько параллельно включенных цепочек 3, состо щих из последовательно соединенных резистора 4 и управл емого ключа 5, суммирующий усилитель 6, фазовращатель на 90° 7, формирователь коротких импульсов 8,  чейку пам ти 9, дополнительный выпр митель 11, компаратор 12, элементы И 13 и 14 и реверсивный счетчик 17. Благодар  введению аналого-цифрового преобразовател  (АЦП) 10, счетчика с предустановкой 15 и генератора импульсов 16 каждые полпериода входного напр жени  непосредственно после момента измерени  сигнала рассогласовани  его величина оцифровываетс  с помощью АЦП, а полученный код заноситс  в счетчик с предустановкой, который обуславливает формирование генератором импульсов необходимого дл  требуемого состо ни  реверсивного счетчика количества импульсов. 1 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used to introduce a probe signal into an AC system, in particular, in the experimental evaluation of its dynamic properties. The purpose of the invention is to increase the speed and increase the stability of the device. The controlled active current consumer contains a bridge rectifier 1, a current sensor 2, several parallel-connected chains 3, consisting of a series-connected resistor 4 and a controlled switch 5, a summing amplifier 6, a phase shifter of 90 ° 7, a shaper of short pulses 8, a cell memory 9, additional rectifier 11, comparator 12, elements 13 and 14, and a reversible counter 17. By introducing an analog-to-digital converter (ADC) 10, a counter with a preset 15 and a pulse generator 16, each half-period of the input voltage immediately after the measurement of the error signal, its value is digitized using an ADC, and the resulting code is entered into a counter with a preset that causes the pulse number required for the required state to be generated by a pulse generator. 1 il.

Description

Изобретение относите  к электронике и может быть использовано дл  введени  зондирующего сигнала в систему переменного тока, в частности при экспериментальной оценке ее динамических свойств.The invention is electronically related and can be used to introduce a probe signal into an AC system, in particular in the experimental evaluation of its dynamic properties.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и увеличение запаса устойчивости устройства.The purpose of the invention is to increase the speed and increase the stability of the device.

На чертеже представлена функциональна  схема предлагаемого устройства .The drawing shows a functional diagram of the device.

Управл емый потребитель активногоManaged consumer active

10ten

суммирующим и вычитающим входами р версивного счетчика 17, выходы кот рого включены на входы управл емых ключей 5, при этом более старший п весу выход реверсивного счетчика 1 св зан через управл емый ключ 5 с более меньшим по величине резистором 4.The summing and subtracting inputs of the versatile counter 17, the outputs of which are connected to the inputs of the controlled keys 5, while the higher output of the reversible counter 1 is connected via the controlled key 5 with a smaller resistor 4.

Управл емый потербитель активно го тока работает следующим образомThe controlled active current attenuator works as follows.

Входное напр жение синусоидальной формы, подаваемое на силовой вход потребител , преобразуетс  сThe sinusoidal input voltage applied to the consumer’s power input is converted from

тока содержит подключенный к силовому помощью мостового выпр мител  1 вcurrent contains connected to the power using the bridge rectifier 1 in

входу мостовой выпр митель 1, нагруженный через датчик 2 тока на п параллельно включенных цепочек 3, состо щих из последовательно соединенных взвешенных по двоичному закону резис- JQ тора 4 с управл емыми ключами 5, суммирующий усилитель 6, инвертирующий вход которого подключен к входу датчика 2 тока, а неинвертчрующий - к выводам дл  подключени  источника уп- 25 равлени , фазовращатель 7 на 90 , формирователь 8 коротких импульсов,  чейку 9 пам ти, аналого-цифровой преобразователь (А1Ш) 10, дополнитель- ный выпр митель И, компаратор 12, JQ первый 13 и второй 14 элементы И, счетчик с предустановкой 15, генератор 16 импульсов, и реверсивный счетчик 17, причем вход фазовращател  7 90the input of the bridge rectifier 1, loaded through the current sensor 2 on n parallel-connected chains 3, consisting of a binary-weighted resistor JQ torus 4 with controllable keys 5, a summing amplifier 6, the inverting input of which is connected to the input of the sensor 2 current, and non-inverting - to terminals for connecting the control source, phase shifter 7 by 90, shaper 8 short pulses, memory cell 9, analog-to-digital converter (A1Sh) 10, additional rectifier And, comparator 12, JQ first 13 and in The second 14 elements And, the counter with preset 15, the generator 16 pulses, and a reversible counter 17, and the input phase shifter 7 90

подключен к силовому входу уст35connected to the power input of the device 35

4040

наon

ройства, а его выход через формирователь 8 коротких импульсов - к управл ющему входу  чейки 9 пам ти и входу запуска АЦП 10, аналоговый вход  чейки 9 пам ти соединен с выходом суммирующего усилител  6, а к ее выходу подключены входы дополнительного выпр мител  11 и компаратора 12, выход последнего соединен с первым пр мым-входом первого 13 и первым . инверсным входом второго 14 элементов И, аналоговый вход АЦП 10 св зан с выходом дополнительного выпр мител  31, цифровой и синхронизирующий выходы АЦП 10 подключены соответственно к входам предустановки и записи счетчика с предустановкой 15, выход которого включен на вход останова генератора 16 импульсов, выход генератора 16 импульсов подключен к вычитающему входу счетчикл с предустановкой 15 и к вторым пр мым входам элементов И 13 и 14, выходы этих эле- ментрв соединены соответственно сand its output through the shaper of 8 short pulses to the control input of memory cell 9 and the trigger input of the ADC 10, the analog input of memory cell 9 is connected to the output of summing amplifier 6, and the output of the additional rectifier 11 and comparator are connected to its output 12, the output of the latter is connected to the first direct input of the first 13 and the first. the inverse input of the second 14 elements And, the analog input of the A / D converter 10 is connected to the output of the additional rectifier 31, the digital and synchronizing outputs of the A / D converter 10 are connected respectively to the inputs of the preset and the counter recording with the preset 15, the output of which is connected to the input of the generator 16 pulses, the output of the generator 16 pulses are connected to the subtractive input of the counter with preset 15 and to the second direct inputs of the elements 13 and 14, the outputs of these elements are connected respectively to

5050

5555

двухполупериодное, что исключает и версный режим работы управл емых к чей 5. Величина потребл емого тока определ етс  текущими значени ми входного напр жени  и суммарного с противлени , образованного набором резисторов 4. При этом подключение того или иного набора резисторов 4 осуществл етс  с помощью управл емых ключей 5 в зависимости от пода ного на них двоичного кода с выход реверсивного счетчика J 7. Напр жен с датчика 2 тока, пропорциональное двухполупериодному выпр мленному п требл емому току,поступает на инв тирующий вход суммирующего усилите 6. На неинвертирущщий вход этого у лител  подаетс  напр жение задани  зондирующего сигнала с входа управ лени  устройства, соответствующее буемой амплитуде потребл емого ток Полученна  арифметическа  разность этих напр жений с выхода суммирующ усилител  6 подаетс  на аналоговый вход  чейки 9 пам ти, где происход фиксирование напр жени  рассогласо ни  по поступлению синхроимпульса Формируемого формирователем 8 коро ких импульсов в моменты перехода ч рез нуль входного напр жени s сдви нутого на 90° фазовращателем 7. Та ким образом, запоминаемое на полпе да в  чейке 9 пам ти напр жение ра согласовани  представл ет собой ра ность амплитудных значений требуем го и действительного потребл емого тока. Знак отклонени  вы вл етс  к паратором 12, который с помощью эл ментов И 13 и 14 подготавливает со ответствующий режим работы реверси ного счетчика 17 (режим сложени , если напр жение рассогласовани  по жительно, или режим вычитани , есл оно отрицательно). Модуль величиfull-wave, which excludes the versatile operation mode controlled by whose 5. The current consumption is determined by the current values of the input voltage and the total from the resistance formed by a set of resistors 4. In this case, a particular set of resistors 4 is connected via control depending on the binary code supplied to them from the output of the reversible counter J 7. The voltage from the current sensor 2, proportional to the full-wave rectified p current, is fed to the inverting input sum Amplifier 6. At the non-inverting input of this player, the voltage is supplied to specify the probing signal from the control input of the device, corresponding to the amplitude of consumed current. The resulting arithmetic difference of these voltages from the output is summed up by amplifier 6 and is fed to the analog input of memory cell 9, where fixing the voltage mismatch on the arrival of the sync pulse generated by the shaper of 8 short pulses at the moments of transition of the output voltage of the shifter s shifted by 90 ° by the phase shifter 7 time, is remembered for Polpe and 9 in the memory cell voltage matching pa pa is NOSTA amplitude values and the actual demand of the consumed current. The deviation sign is revealed to the parator 12, which with the help of And 13 and 14 elements prepares a corresponding operation mode of the reversing counter 17 (addition mode, if the error voltage is positive, or subtraction mode, if it is negative). Module is large

суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 17, выходы которого включены на входы управл емых ключей 5, при этом более старший по весу выход реверсивного счетчика 17 св зан через управл емый ключ 5 с более меньшим по величине резистором 4.the summing and subtracting inputs of the reversible counter 17, the outputs of which are connected to the inputs of the controllable keys 5, while the weight of the output of the reversing counter 17 is higher by means of the control key 5 with a smaller resistor 4.

Управл емый потербитель активного тока работает следующим образом.The controlled active current attenuator operates as follows.

Входное напр жение синусоидальной формы, подаваемое на силовой вход потребител , преобразуетс  сThe sinusoidal input voltage applied to the consumer’s power input is converted from

Q 5 Q Q 5 Q

5five

00

. .

00

5five

двухполупериодное, что исключает инверсный режим работы управл емых ключей 5. Величина потребл емого тока определ етс  текущими значени ми входного напр жени  и суммарного сопротивлени , образованного набором резисторов 4. При этом подключение того или иного набора резисторов 4 осуществл етс  с помощью управл емых ключей 5 в зависимости от поданного на них двоичного кода с выходов реверсивного счетчика J 7. Напр жение с датчика 2 тока, пропорциональное двухполупериодному выпр мленному потребл емому току,поступает на инвертирующий вход суммирующего усилител  6. На неинвертирущщий вход этого усилител  подаетс  напр жение задани  зондирующего сигнала с входа управлени  устройства, соответствующее требуемой амплитуде потребл емого тока. Полученна  арифметическа  разность этих напр жений с выхода суммирующего усилител  6 подаетс  на аналоговый вход  чейки 9 пам ти, где происходит фиксирование напр жени  рассогласовани  по поступлению синхроимпульса, Формируемого формирователем 8 коротких импульсов в моменты перехода через нуль входного напр жени s сдвинутого на 90° фазовращателем 7. Таким образом, запоминаемое на полпериода в  чейке 9 пам ти напр жение рассогласовани  представл ет собой разность амплитудных значений требуемого и действительного потребл емого тока. Знак отклонени  вы вл етс  компаратором 12, который с помощью элементов И 13 и 14 подготавливает соответствующий режим работы реверсивного счетчика 17 (режим сложени , если напр жение рассогласовани  положительно , или режим вычитани , если оно отрицательно). Модуль величиныfull-wave, which eliminates the inverse mode of operation of controlled keys 5. The current consumption is determined by the current values of the input voltage and total resistance formed by a set of resistors 4. In this case, a particular set of resistors 4 are connected using controlled keys 5 depending on the binary code supplied to them from the outputs of the reversible counter J 7. The voltage from the current sensor 2, proportional to the full-wave rectified current, goes to the inverting stroke summing amplifier 6. In neinvertiruschschy input of this amplifier is applied probing voltage specifying signal input from the control device corresponding to the desired amplitude of the consumed current. The resulting arithmetic difference of these voltages from the output of summing amplifier 6 is fed to the analog input of memory cell 9, where the mismatch voltage is detected by the arrival of the sync pulse generated by the shaper 8 short pulses at the moments of zero crossing of the input voltage s shifted by 90 ° by the phase shifter 7 Thus, the mismatch voltage stored in a half-period in memory cell 9 is the difference of the amplitude values of the required and actual consumed a. The deviation sign is detected by the comparator 12, which, using elements 13 and 14, prepares the corresponding operation mode of the reversible counter 17 (addition mode, if the error voltage is positive, or subtraction mode, if it is negative). Magnitude modulus

5151

отклонени  выдел етс  дополниетльным выпр мителем 11 v подаетс  на аналоговый вход А1Ш 10, который по заднем фронту синхроимпульса, поступающего на вход запуска с формировател  8 коротких импульсов, формирует соответствующий напр жению рассогласовани  параллельный п разр дный двоичный КОД. К СИГНалу С СИНХРОНИЗИРУЮ- the deviation is allocated by an additional rectifier 11 v fed to the analog input A1Sh 10, which, on the falling edge of the sync pulse entering the trigger input from the driver 8 short pulses, generates a parallel n-bit binary code corresponding to the error voltage. TO SIGNAL WITH SYNCHRONIZED-

щего выход  А1Л1 10, свидетельствующему об окончании цикла преобразовани  и подаваемому на вход записи счетчика с предустановкой 15, сформированный код с цифрового выхода AUII 10 заноситс  в качестве исходной информаци  в счетчик с предустановкой 15. На выходе счетчика с предустановкой 5 возникает сигнал, разрешающий работу генератору 16 импульсов. По- следовательность высокочастотных пульсов с выхода генератора 16 импульсов поступает одновременно на один из входов реверсивного счетчика )7 (суммирующий или вычитающий) и на вычитающий вход счетчика с предустановкой 15. При достижении содержимым счетчика с предустановкой 15 нул  на его выходе по вл етс  сигнал, останавливающий генератор 6 импуль- сов. К этому моменту содержимое реверсивного счетчика 17 изменитс  на величину хода рассогласовани , причем так, что подключенный к силовому входу устройства через датчик 2 то- ка и мостовой выпр митель 1 с помощью управл емых ключей 5 набор резисторов 4 скомпенсирует возникшее отклонение амплитуды тока от заданной.output A1L1 10, indicating the end of the conversion cycle and fed to the recording entry of the counter with preset 15, the generated code from the digital output of AUII 10 is entered as initial information into the counter with preset 15. At the exit of the counter with preset 5, a signal is issued to enable the generator 16 pulses. The sequence of high-frequency pulses from the generator output 16 pulses simultaneously goes to one of the inputs of the reversible counter (7) (summing or subtracting) and to the subtracting input of the counter with a preset of 15. When the content of the counter reaches 15, the output signal appears stopping generator 6 pulses. At this point, the contents of the reversible counter 17 will change to the magnitude of the misalignment stroke, and so that the set of resistors 4 connected to the power input of the device via the current sensor 2 and the bridge rectifier 1 will compensate for the resulting current amplitude deviation from the specified one.

Таким образом, измерение и компен- саци  рассогласовани  производитс  в предлагаемом устройстве так же, как и у известного, один раз в полпериода входного напр жени , при достижении им амплитудного значени . Отра- ботка же этого отклонени  осуществл етс  значительно быстрее и определ етс  выбором тактовой частоты генератора 16 импульсов, котора  ограничиваетс  лишь частотными свойствами транзисторов, используемых в качестве управл емых ключей 5. Благодар  этому во врем  эксперимента устройство дает возможность подавать зондирующий сигнал типа ступенька. Thus, the measurement and compensation of the error is made in the proposed device in the same way as in the known, once every half-period of the input voltage, when it reaches an amplitude value. The processing of this deviation is carried out much faster and is determined by the choice of the clock frequency of the pulse generator 16, which is limited only by the frequency properties of the transistors used as control keys 5. Due to this, during the experiment, the device makes it possible to give a sounding signal like a step.

Кроме того, введение АЦП 10 счетчика с предустановкой 15 и генератора 16 импульсов позволило существенно увеличить запас устойчивости иIn addition, the introduction of the ADC 10 counter with a preset of 15 and a generator of 16 pulses made it possible to significantly increase the stability margin and

536536

тем самым исключить вознпсновение в работе устройства процесса динамического перерегулировани .thereby eliminating the occurrence of a dynamic overshoot process in the device.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Управл емый потребитель активного тока, содержащий мостовой выпр митель , входом подключенный к силовому входу, а выходом через датчик тока - к п параллельно включенным цепочкам, состо щим из последовательно соединенных резистора и управл емого ключа, суммирующий усилитель, инвертирующий вход которого подключен к входу датчика тока, а неинвертирующий - к выводам дл  подключени  источника управлени , фазовращатель на 90°, входом подключенный к силовому входу, а выходом соединенный с входом формировател  коротких импульсов , выход которого подключен к управл ющему входу  чейки пам ти, аналоговый вход которой соединен с выходом суммирующего усилител , a FM- уод - с входом дополнительного выпр мител  и входом компаратора, зы- ход которого подключен к первому пр мому входу первого элемента И и к инверсному входу второго элемента И, выход первого элемента И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика , вычитающий вход которого соединен с выходом которого элемента И, при этом выходы реверсивного счетчика подключены к входам соответствую- гаих управл емых ключей, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  быстродействи  и увеличени  запаса устойчивости , в него введены аналого-цифровой преобразователь, счетчик с предустановкой и генератор импульсов, причем вход запуска аналого-цифрового преобразовател  соединен с выходом формировател  коротких импульсов, а аналоговый вход - с выходом дополнительного выпр мител , цифровой и синхронизирующий выходы аналого-цифрового преобразовател  подключены соответственно к входам предустановки и записи счетчика с предустановкой, выход которого соединен с входом останова генератора импульсов, выход которого подключен к вычитающему входу счетчика с предустановкой , к второму пр мому выходу первого элемента И и пр мому входу второго элемента И.A controlled active current consumer containing a bridge rectifier, the input connected to a power input, and an output through a current sensor to parallel-connected chains consisting of a series-connected resistor and controlled key, a summing amplifier, the inverting input of which is connected to the sensor input current, and non-inverting - to the terminals for connecting the control source, the phase shifter by 90 °, the input connected to the power input, and the output connected to the input of the short pulse generator, the output cat It is connected to the control input of a memory cell, the analog input of which is connected to the output of the summing amplifier, and the FM input to the additional rectifier input and comparator input, the connection of which is connected to the first direct input of the first I element and to the inverse input the second element And, the output of the first element And is connected to the summing input of the reversible counter, the subtractive input of which is connected to the output of which element And, while the outputs of the reversible counter are connected to the inputs of the corresponding controlled keys, This is so that, in order to increase speed and increase the stability margin, an analog-to-digital converter, a preset counter and a pulse generator are entered into it, and the trigger input of the analog-to-digital converter is connected to the output of the imager short pulses, and the analog input - with the output of the additional rectifier, the digital and synchronizing outputs of the analog-digital converter are connected respectively to the inputs of the preset and recording of the counter with the preset, the output of which with the stop input of the pulse generator, the output of which is connected to the subtractive input of the counter with preset, to the second direct output of the first element And and the direct input of the second element I.