Способ управления преобразователемна базе пьезоэлектрического трансформа-topa

Способ управления преобразователемна базе пьезоэлектрического трансформа-topa

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ Св ИТИЛЬСТВУ

Союъ Советских

Социалистических

Республик

<11,799052 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 020479 (21) 2752441/18-25 с присоединением заявки (1о (23) Приоритет—

Опубликовано 230181. Бюллетень HQ 3

Дата опубликования описанию 23.01. 81 (51)М. Кл 3

Н 01 Ь 41/08

Государствениый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 537. 226.1 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.À.Åðoôååâ и A.À.Óøàõoâ

{71) Заявитель (54) СПОСО

ПЬЕЗО

Б УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ HA БАЗЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Д о .-@:„ т)4 з,. (;, (g (gp контуру, з аключающееся в воэ бужденйй пьеэотрансформатора на частоте, близкой к его электромеханическому резонансу, и сдвиг частоты от номинальной в сторону компенсации сигнала ошибки. В стабилизаторе, использующем этот способ управления, применен высокостабильный генератор с мостовыми времязадающими цепями (3).i

К недостаткам способа относится ограниченная точность в широком диапазоне изменений сети питания, низкая устойчивость работы при значительном изменении температуры окружающей среды иэ-за воэможности инверсии управления, связанной с уходом нижней границы частоты генератора и температурным дрейфом амплитудно-частотной характеристики ПЭТ.

Цель изобретения — увеличение точности устойчивости работы и улучшение температурной стабильности.

Цель достигается тем, что в способе| управления преобразователем на базе пьезоэлектрического трансформатора, включающем частотное управление по частотному контуру, заключающееся в возбуждении пьеэотрансформатора на частоте, близкой к его электромеханиИзобретение относится к области пьезоэлектроники, а более конкретно к способам управления преобразовате тями напряжения на базе пьезоэлектрических трансформаторов (ПЗТ),и может быть применено для построения вторичных источников питания, например бортовой радиоэлектронной àïïàратуры. 10

Из вестны способы управления выходным напряжением преобразователей на базе пьеэотрансформаторов (1) и (2), основанные на изменении, соответственно, амплитуды, частоты или фазы напряжения возбуждения ПЭТ в сторону компенсации сигнала ошибки,определяемого разностью между заданным и текущим значениями выходного напряжения, 20

Недостатком этих способов является ограниченный динамический диапазон регулирования параметров ПЭТ, и, как следствие, небольшой диапазон стабилизации напряжения на выходе и невысокая точность стабилизации.

Известен способ управления преобразователем на базе пьезоэлектрического трансформатора, включающий частотное управление по частотному

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И. Калинина

799052 ческому резонансу, и сдвиг частоты от номинальной в сторону компенсации сигнала ошибки осуществляют дополнительно фазовое управление напряжением возбуждения, взаимосвязанное с частотным, для чего определяют угол сдвига фаз между входным и выходным напряжениями,в момент перехода рабо.чей точки на фаэо-частотной характеристике трансформатора через ноль размыкают частотный контур, формируют управляющий сигнал, с помощью которого изменяют частоту напряжения возбуждения, возвращая рабочую точку на рабочий клон характеристики, после чего замыкают частотный контур управления.

На фиг. 1 приведена функциональная схема пьезополупроводникового стабилизатора, реализующая способ управления; на фиг.2 — графики, иллюстрирующие сущность способа.

Пьезополупроводниковый фазочастотный-управляемый стабилизатор напряжения содержит усилитель мощности 1, нагруженный на ПЭТ 2, соединенный через выпрямитель 3 с нагрузкой 4. Усилитель мощности управляется двуполярным, модулированным по частоте сигналом, пос: пающим от управляемого задающего генератора (УЗГ) 5 с формирующей схемой. УЗГ управляетсн напряжением U4, поступа.ющим с выхода системы управления.

Система управления состоит иэ регулятора 6, соединенного одним своим входом стабилизатора, другим входом— с опорным сигналом Un, а выходом через резистор (диод) 7 — с входом

УЭГ.5. Ко входу УЭГ через диод 8 также подключен выход 9 выявления фазового сдвига k(pi содержащей последовательно соединенные фазовый детектор и усилитель (регулятор) .

Один из входов схемы 9 подключен ко входу, а другой — к выходу ПЭТ.

Фазовый сдвиг можно выявить между входными и выходными напряжениями или токами а также между входным или выходным током и соответствующим напряжением. Схема 9. выявления фазового сдвига построена так, что при переходе рабочей точки с правого склона АЧХ ПЭТ. на левый, напряжение с выхода схемы U> растет, при эу ом сдвиг фаэ Ауменяет знак в точке резонансной частоты ПЭТ 2.

Работа пьезополупроводникового стабилизатора напряжения, реализующего способ управления, осуществляется следующим образом.

Рабочая точка стабилизатора выСирается на правом склоне АЧХ ПЕТ (фнг. 2, точка О). В режиме стабилизации U b,, при действии слабых воз.мущений (изменение тока нагрузки, температуры окружающей среды, и т. п.), их компенсации производятся регулятором б, который сигналом U4, соответствующим сигналу рассогласования

0 -()ос изменяет частоту генерации

УЗГ 5, и следовательно, смещает рабочую точку на АЧХ ПЭТ до тех пор, пока U b, íå станет равным задающему значению.

При действии сильных возмущений рабочая точка может перейти на левый склон АЧХ, при этом знак обратной связи меняется на противоположный, от абилиз ация нарушается, а част рта

УЗГ 5 становится минимальной. При переходе рабочей точки с правого склона АЧХ на левый выходное напряжение U схемы 9 (при достаточно большом коэффициенте усиления усн лителя) скачком изменения от Uym, ä до 0 щ „(фиг. 2) . С помощью диода 8 и резистора (диода) 7 на левом склоне АЧХ частотой УЗГ 5 управляет только сигнал 0 Р, на правом — сигнал

26 Up c регулятора 6. Тогда, например, если частота УЗГ 5 и ниже 1кР, то выходное напряжение регулятора 6

Up — минимально, а выходное «апряжение схемы 9 U — максимально (частота э < iö,) . Диод 8 открыт, и U >U

Частота УЗГ х под действием сигйала увеличивается, и когда 1 > ц, выходное напряжение регулятора Резко меняется до максимального значения; частота УЗГ продолжает расти. При прохождении точки т т выходное напряжение схемы 9 уменьшается до минимального значения., диод 8 закрывается, и фазовый канал перестанет влиять на процессы в схеме. После прохождения точки 1 1 Р знак обратной связи в частном канале стабилизации становится отрицательным, и процессы далее протекают в схеме так, как это описано при действии слабых возму40 щений. Введение фазового канала позволяет отказаться от использования в схеме высокостабильного УЗГ.

Нижняя граница УЗГ выбирается ниже резонансной частоты, вблизи нее, 4$ так, чтобы температурные изменения не вывели ее на правый склон АЧХ ПЭТ.

Применение предлагаемого способа. управления преобразователем на базе пьезоэлектрического трансформатора обеспечивает по сравнению с известным способом следующие преимущества: высокую точность стабилизации напряжения при действии сильных температурных, нагрузочных и др. возмущений (суммарная нестабильность U >< не более 0,5%) > расширенный диайаэон регулирования U>b z, повышенную надежность и стабильность работы схемы при ее достаточной простоте.

Формула изобретения

Способ управления преобразователем на базе пьезоэлектрического трансформатора, включающий частотное

799052 а„

Фиг.2

ВНИИПИ Заказ 10084/79а, Тираж 795 Подписное

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 управление по частотному контуру, заключающее в возбуждении пьЕэотрансформатора на частоте, близкой к его электромеханическому резонансу, и сдвиг частоты от номинальной в сторону компенсации сигнала ошибки,о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности, устойчивости работы и улучшения температурной стабильности, осуществляют дополнительно фазовое управление напряже нием возбуждения, взаимосвязанное с частотным, для чего определяют угол ! сдвига фаэ между входным и выходным напряжениями,в момент перехода рабо-. чей точки на фаз -частотной характе,ристике трансформатора через ноль .размыкают частотный контур, формируют управляющий сигнал, с помощью которо« го изменяют частоту напряжения возбуждения,возвращая рабочую точку на рабочий склон характеристики, после чего замыкают частотный контур управления, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Плужников В.М. и др. Пьеэокерамическое твердые схемы, М., Энергия".; 1971, с. 69-94.

2. Лавриненко В. Пьезоэлектрические -.ðàíñÔîðìàòîðû. М., Энергия, 1975, с. 80-95, 3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2616042/25, кл. Н 01 L 41/08, 1978 (прототип) °