Источник питания переменным напряжением
Патент 699505
Авторы
Классы МПК
Источник питания переменным напряжением
Иллюстрации
Реферат
Союз Советскик
Социалистически к
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 i ) Дополнительное к а вт. с вид-ву (22) Заявлено 20. 12.7 6 (2 l ) 2431084/24-07
G 05 F 1/44 с присоединением заявки ЭЙ
Государственна1й квинтет
СССР
Ilo делан нзабретвнкй н открытей (23) Приоритет
Опубликовано25.11.79, Бюллетень М 43 (53) УДК621.316..722. 1 (088.8!
Дата опубликования описания 28.11.79 (72) Авторы изобретения
А. В. Кобзев и Ю. М. Лебедев
Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПЕРЕМЕННЫМ
НАПРИКЕНИЕМ
Изобретение отнск:ится к электротехнике в частности, к стабилизаторам переменного напряжения и может быть использовано в качестве источника питания электротехнических, радиотехнических и других устройств.
Известны источники питания переменным напряжением (11, (2)., Известно устройство содержащее блок контроля выходного напряжения в видефаз,м".двигающей цепи, установленной на выходе резонансного фильтра репейный усилитель, а источник задающего напряжения представляет собой парометрический стабилизатор переменного напряжения (11.
Недостатком такого источника питания является его низкие быстродействие и точность стабилизации выходного наприжения в динамических режимах, что обусловлено релейным принципом построения системы регулирования.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является источник питания, содержащий регулирующий орган, входом подключенныи к входным выводам, выходом через фильтр — к выходным выводам, а управляющим входом — к выходу высокочастотного широтно-импульсного модулятора, тактовымвходом подсоединенного квыходу задающего ге нератора, управляющий вход которого подключен к входным выводам, а управляющий вход высокочасто в ного широтно-импульсного модулятора подсоединен к выходу узла сравнения, входами подключенного к соответствуютцим выходам источника задающего напряжения и измерительного органа, входом подключенного к выходу суммирующего органа (2), Недостатком известного источника питания переменного напряжения является его низкие быстродействие и точность стабилизации.
Hem. изобретения — повышение быстродействия и точности стабилизации.
Поставленная цель достигается тем, что в источнике питания переменным на9505 4
1О
20 первых последовательных ключей 6,7, 30
5О
55. 3 69 пряжением, измерительный орган выполнен в виде выпрямителя, сумматора с двумя входами и двух одинаковых каналов, каждый из которых состоит из интегратора с памятью, входом подключенного через первый последовательный ключ к выходу вьптрямитепа, а выходом, зашунтированным параллельным ипочом подсоединенным уцравлающим входом к выходу формирователя импульсов — ко входу согласующего блока, выход которого через другой последовательный ключ соединен с одним из входов упомянутого сумматора, а источник задающего напряжения состоит из стабилизатора постоянного напряжения, инвертора, по крайней мере, двух полупериодных вьптрямителей,. .ячейки ИЛИ и распределителя импульсов, причем выход стабилизатора постоянного напряжения через инвертор и двухполупериодные выпрямители подключен к соответствующим входам ячейки ИЛИ, выход которой подключен к выходу источника задающего напряжения, а управляющие входы подсоединены к выходам распределителя импуль- 5 сов, при этом цепи управления последовательных ключей, ключевых элементов инвертора, а входы формирователей импульсов и распределителя импульсов подключены к соответствующим выходам задающего генератора.
На фиг. 1 приведена функпиональная схема источника шгтания переменным напряжением, а на фиг. 2,3 показаны временнь1е диаграммы,,поясняющие его работу.
Источник питания переменного напряжения iio фиг. 1 содержит регулирующий орган 1, входом подсоединенный к входным выводам, а выходом через фильтр
2 — к выходным выводам нагрузки 3.
К выходу регулирующего органа 1 подключен измерительный орган 4, состоящий„фз выпрямителя 5, и двух одинакоebg каналов, содержащих первые последовательные ключи 6,7, интеграторы с памятью 8,9, выходы которых зашунтированы параллельными ключами 10, 11 и соединены со входами согласукяцих блоков 12, 13. Цепи управления ключей
10, 11 подключены z выходам формирователей импульсов.14, 15, а выходы согласующих устройств 12, 13 через другие последовательные ключи 16, 17 и двухвходовой сумматор 18 соединены с узлом сравнения 19 задающего напряженна и напряжении с выхода измеритель. ного органа 4. Источник задающего напряжения состоит из инвертора 20, выполненного на трансформаторе 21, первичные обмотки 22, 23 которого через ключевые элементы 24, 25 подключены
z выходу стабилизатора постоянного напряжения 26. Выходные обмотки 27, 28, 29 трансформатора 21 черездвухполупериодные вьптрямители 30, 31, 32 и ячейку "ИЛИ 33, выполненный на ключах
34, 35, 36 и промежуточном сумматоре
37 подсоединены также ко входу упомянутого узла сравнения 19. Выход последнего подключен к управляющему входу широтно-импульсного модулятора 38, выходом соединенного с регулирующим органом 1, а тактовым входом — с выходом синхронизированного с сетью задающего генератора 39. Другие выходы задающего генератора соединены с цепями управления других последовательных ключей 16, 17, ключей .24, 25 инвертора 20, входами формирователей импульсов 14, 15 и входом распределителя импульсов 40. Выходы распределителя импульсов 40 подключены z цепям управления ключей 34, 35, 36 ячейки ИЛИ 33.
Источник питания работает следующим образом.
Напряжение питающей сети поступает на вход регулирующего органа 1 и на
его выходе. с помощью высокочастотной широтно-импульсно и м одуляции прео бразуется в напряжение 41, которое через фильтр 2 прикладывается к нагрузке 3.
С новременно напряжение 41 подается на вход выпрямителя 5, преобразуясь на его выходе в напряжение . 42, поступающее через первые последовательные ключи
6, 7 на выходы интеграторов с памятью °
8,9 измерительного органа 4. Ключи 6,7 поочередно замыкаютса выходным напряжением 43 задающего генератора 39, синхронизированного с напряжением питающей сети, причем ключ 5 замыкается по« ложительной полуволной напряжения 43, а ключ 7 — отрицательной. Напряжение
43 подается также на входы формиро— вателей импульсов 14, 15, дифференцнруись формирователем 14 по положительному фронту, а формирователем 15 — по отрицательному. Выходные напряжения
44, 45 формирователей 14, 15 поступают в пепи управлении параллельных ключей 10, 11 и замыкают их на время своей длительности. В результате этого выходные напряжения 46, 47 интеграторов с памятью 8,9 на интервалах замк995 05 6 напряжения, синфазпые с напряжением
43. Обмотки 27, 28, 29 выполнены с различным коэффициентом трансформации, который подбирается так, чтобы амплитуда выходного напряжения каждой из этих обмоток была пропорциональна среди му. значению выходного напряжения регулятора. Так, например, при синусоидальном напряжении величины существует
> o соотношение
htW
К
U slhuutgt=
I (и-()< к т 1
TUâ ки Г %(и-1) ь 11 cos cas —, 2Ле М -,-Т фб (4. ( 1 1
Ф21 ь„.
U, (И И, . . - 11 ..
Ir
1де ; - ко ф 1шциент передачи интег раторов с памятью, — величина тактового пнтерваТ ла работы каналов измерительного органа (полупериод выходного папряже пм 44 задающего генератора), — 0,1,2,3... — номер тактового интервала., ®)- функция выходного напряжения регулирующего органа.
Из формул (1), (2) видно, что зафиксированные уровни напряжений 46, 47 зю пропорциональныо среднему значенщо выходного напряжения 41 регулирующего
DpI BHB 1.
Наприжеши 46, 47 через согласующие блоки 12, 13, последовательные клю35 чи 16, 17, замыкаемые напряжением 42 в противофазе по отношепщо к последовательным ключам 6,7, подаются на входы сумматора 18 выхода согласующих устройств 12, 13. В резущ:тате этого на сумматоре 18 выделяется ступенчатый сигнал обратной связи 48, уровень каждой ступеньки которого определяется зафиксированными уровнями напряжений
46, 47 (средним значением напряжения
41, вычисленным на предыдущем тактоВоМ интервале}, а ее длительность - величиной выбранного тактового интервала.
Формирование задающего напряжения происходит следующим образом. Ключи
24, 25 инвертора 20, управляемые в противофазе выходным напряжением 43 задаклцего генератора 39, поочередно через первичные обмотки 22, 23 трансформатора 21 коммутируют выход стабилизатора постоянного напряжения 26.
При этом HB вторичных обмотках. 27, 28, 29 трансформатора 21 возникают
5 6 нутого состояпия ключей 6,7 изме иются по интегральному закону, при их ража. канин запоминаются (фиксируются) на уровняхз полученных в результате интеуърирования напряженн 42, а перед каждым очередньгм интегрированием обнуляются. Величина зафпксированш и уровней напряжений 48, 47 (их горизонтальных участков) определяется по формулам: где k — заданный коэффициент пропор-
11 циональности, К вЂ” кратность квантования по времени сетевого напряжения, Т вЂ” период напряжения сети, 1 — помер обмотки (1 = 27,28,29).
Выходные напряжения обмоток 27, 28, 29 трансформатора 21 на выходах выпрямителей 30,31, 32 преобразуются в постоянные напряжения 49, 50, 51 и через ключи 34, 35, 36 и промежуточный сумматор 37 ячейки "И11И 33 подаются в узел сравнения 19 задающего напряжения и напряжения с выхода измерительного органа 4. Ключи 34, 35, 36, замыкаются выходными напряжениями 52, 53, 54 распределителя импульсов
40 и из напряжений 49, 50, 51 выбираются участки напряжений 55, 56, 57 при суммировании которых на выходе промежуточного сумматора 37 формируется ступенчатое задающее напряжение 58.
Сигнал ошибки 59, полученный в результате вычитания из задающего напряжения 58 сигнала обратной связи 48 на выходе узла сравнения 19 подается на управляющий вход широтно-импульсного модулятора 38. При его сравнении с на-. пряжением 60 (например, треугольныму, генерируемым широтно-импульсным модулятором 38, на выходе ШИМа 38 возникают прямоугольные импульсы напряжения 61, поступающие на. управление регулирующим органом 1. Ширина нмпульсов 61 определяет глубину модуляции сетевого напряжения регулирующим органом1.
Таким образом, предложенный источник питания переменным напряжением позволяет значительно повысить быстродействие регулирования выходного наФормула изобретения
Источники питания переменным на— пряжением, содержащий регулирующий орган, входом подключенный к входным выводам, выходом через фильтр — к выходным выводам, а управляющим входомк выходу высокочастотного широтно-импульсного модулятора, тактовым входом 1 подсоединенного к выходу задающего генератора, управляющий вход которого подключен к входным выводам, а управляю25 щий вход высокочастотного широтно-им— пульсного модулятора подсоединен к выходу узла сравнения, входами подключенного к соответствующим выходам источника задающего напряжения и измерительного
30 органа, входом подключенного к выходу суммирующего органа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения и быстродействия и точности стабилизации, измерительный орган выполнен в внде вы35 прямителя, сумматора с двумя входами
7 6995 пряжения. Оно определяется запаздыванием в контуре обратной связи, равным полупериоду выходного напряжения задающего генератора.
В результате сравнения двух ступечато-изменяющихся напряжений сигнал ошибки получается в виде сглаженного постоянного напряжения. Увеличение быстродействия регулирования повышает точность стабилизации выходного напряже- 10 ни я.
05 и двух одинаковых каналов, каждый из которых состоит из интегратора с памятью, входом подключенного через первый последовательный ключ к выходу выпрямителя, B выходом, зашунтированным параллельным ключом, подсоединенным управляющим входом к выходу формирователя импульсов — ко входу согласующего блока, выход которого через другой последовательный ключ соединен с одним из входов упомянутого сумматора, а источник задающего напряжения состоит из стабилизатора постоянного напряжения, инвертора, по крайней мере, двух двухполупериодных выпрямителей ячейки "ИЛИ" и распределителя импульсов, причем выход стабилизатора постоянного напряжения через инвертор и двухполупериодные выпрямители подключен к соответствующим входам ячейки ИЛИ, выход которой подключен к выходу источника задающего напряжения, а управляющие входы подсоединены к выходам распределителя импульсов, при этом цепи управления последовательных ключей, ключевых элементов инвертора, а входы формирователей импульсов и распределителя импульсов подключены к соответствующим выходам задающего генератора. .
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
J4 404172, кл. G 05 F 1/38, 1973.
2. Патент США _#_ 3564394, кл. G 05 .F 1/44, Кл. 323 — 22, 1969.
699505
Составитель А. Копокопкин
Редактор Д. Зубов Техред О. Андрейко Корректор М. Вигупа
Заказ 7227/52 Тираж 1015 Подписное
11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д..4/5
Филиал ППП "Патент", г, Ул.город, уп, Проектная, 4