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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Digitaler Leistungsregler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Regler für Strom, Spannung, Leistung Dieses Gerät ist für die Phasenleistungssteuerung in dreiphasigen elektrischen und thermischen Anlagen bestimmt. Die zulässige Lastleistung hängt in erster Linie von der Leistung der Schaltelemente des Reglers ab. Mit nicht weniger Erfolg kann es sowohl in einphasigen Netzen als auch bei geringeren Leistungslasten eingesetzt werden. Die Besonderheit des Reglers besteht darin, dass der Steuerwinkelwert digital eingestellt werden kann; mit anderen Worten, die Lastleistung kann durch einen Mikroprozessor gesteuert werden. Der Regler verwendet eine Impulssteuerungsmethode mit Schaltelementen – symmetrischen Thyristoren. Die Phasenregelzeit bestimmt die Anzahl der Bits im Zähler der Steuereinheit und die Periodendauer der Netzspannung. Das Blockschaltbild der dreiphasigen Version des Reglers ist in Abb. 1 dargestellt.
Der digitale Steuercode vom Steuermikroprozessor wird dem Eingang von drei identischen Steuerknoten zugeführt – den Kanälen A, B und C. Die für den Betrieb jedes Kanals erforderlichen Phaseninformationen stammen aus dem dreiphasigen Laststromversorgungsnetz. Jeder Kanal erzeugt ein Steuersignal für seinen eigenen Triac. Zur Versorgung der Kanalkreise wird eine separate stabilisierte Spannungsquelle von 5 V verwendet. Ein schematisches Diagramm eines der Kanäle ist in Abb. 2 dargestellt. Die sinusförmige Phasenspannung wird über den Widerstand R1 der Synchronisationseinheit zugeführt, die auf einem Doppel-Optokoppler U1 basiert.
Bei einer positiven Halbwelle fließt Strom durch die LED des Optokopplers U1.1 und der Transistor dieses Optokopplers ist geöffnet, sodass an den Eingängen des Logikelements DD1.1 der Signalpegel niedrig ist. Bei einer negativen Halbwelle ist der Optokoppler-Transistor U1.2 geöffnet und die Eingänge des Elements DD1.1 sind ebenfalls Low. In den Momenten, in denen die Netzspannung den Nulldurchgang durchläuft, erlöschen jedoch beide LEDs, die Optokoppler-Transistoren sind geschlossen und an den Eingängen des DD1.1-Elements erscheint für kurze Zeit der Pegel 1. Am Ausgang dieses Elements Rechteckige Synchronimpulse werden in den Momenten gebildet, in denen die Phasennetzspannung Null ist. Synchronisationsimpulse werden gleichzeitig an den Schreibfreigabeeingang des PE-Zählers DD2, an einen der Eingänge des auf den Elementen DD3.1, DD3.2 montierten RS-Triggers und an den Steuereingang des Impulsgenerators (an einen der Eingänge des Elements DD1.3). Wenn am PE-Eingang des Zählers DD2 eine Spannung mit niedrigem Pegel ankommt, wird der zuvor an den Paralleleingängen D1-D4 des Zählers aufgezeichnete Code unabhängig von den Signalen an den Takteingängen in ihn geladen, d. h. der parallele Ladevorgang ist asynchron. In der Ausgangsstellung am Ausgang >=15 befindet sich der Zähler auf einem High-Pegel. Wenn der Zählerstand das Maximum erreicht hat, erscheint mit der nächsten negativen Taktflanke am +1-Eingang des Zählers an seinem Ausgang der Pegel 0. Somit werden an den Eingängen des RS-Triggers Low-Pegel-Impulse empfangen DD3.1, DD3.2: ein Taktimpuls vom logischen Element DD1.1 und der Ausgangsimpuls des Zählers DD2, relativ zum Taktimpuls um eine Zeit verschoben, die durch den digitalen Code an den parallelen Eingängen D1-D4 des Zählers bestimmt wird Schalter. Am Ausgang des RS-Triggers erscheint ein Signal mit hohem Pegel, das den Durchgang von Generatorimpulsen zum Ausgang des Anpassungselements DD4.1 ermöglicht. Dieses Element bildet Pakete kurzer Impulse, die über den Impulstransformator T1 in den Steuerübergang des Kanal-Triacs gelangen und diesen öffnen. Der Impulstransformator ermöglicht eine galvanische Trennung der Kanalkreise vom Netzwerk. Der von allen drei Kanälen aufgenommene Strom aus einer stabilisierten Spannungsquelle von 5 V beträgt etwa 100 mA. Der Impulsgenerator basiert auf den Logikelementen DD1.2-DD1.4. Die Generatorimpulsfrequenz fg wird gemäß der Abhängigkeit fg=2Fc(2n-1), Hz ausgewählt, wobei Fc die Frequenz des Versorgungsnetzes, Hz ist; n ist die Anzahl der Zählerstellen. Für den betrachteten Fall ist fg=2*50*(24-1)=1500 Hz. Der Impulstransformator T1 ist seriell, MIT-4, mit drei identischen Wicklungen mit jeweils 100 Windungen. Beim Einrichten eines Leistungsreglers wird die erforderliche Generatorfrequenz eingestellt.
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