Стабилизатор переменного напряжения

Стабилизатор переменного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<>802944

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительнов к авт, свид-ву (22) Заявлено 23.10,78 (21) 2690522/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 070281, Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 090? 81 (51)М. Кл 3 с 05 C 1/44

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316.

722 1 (088 8) Л 7

/

7 ")

У

1

Научно-исследовательский институт авЖциатики и электромеханики при Томском институте автоматизироваттных систем уп)давления и радиоэлектроники (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизаторам переменного напряжения с ключевым регулирующим органом,н может найти применение в стабилизаторах мгновенного .значения переменного напряжения там, где необходимо стабилизировать не только среднее, эффективное или амплитудное значения переменного напряжения, но и поддерживать заданную форму выходного напряжения с высоким значением КПД, характерным для ключевых регулирующих органов, а также в генераторах напряжения специальной формы (треугольной, тра- пецеидальной и т.д) синхронного с напряжением сети.

Известны стабилизаторы перемениого напряжения, осуществляющие стабилизацию среднего, эффективного или амплитудного значений переменного напряжения, однако они не позволяют осуществить стабилизацию мгновенного зна чения переменного напряжения, так как выдают информацию о контролируемом напряжении только в конце каждого полупериода (1) .

Известен также стабилизатор пере- менного напряжения, содержащий ключевой регулирующий орган с силовым и управляющим входами, связанный с выходным фильтром, причем его силовой вход подключен к зажимам сети, а управляющий — к схеме .сравнения, генератор стабильного переменного напряжения, синхронизирующие входы которого соединены с сетевыми зажимами, измерительный орган, входом подключенный к зажимам контролируемого напряжения (21

Однако такой стабилизатор имеет низкую точность, что обусловлено изменением коэффициента передачи регулирующего органа в пределах полуволны напряжения, и ограниченные функ циональные возможности, выражающиеся в том, что стабилизатор не может рабо тать в режиме управления по возмущению, так как в .этом случае система становится разомкнутой и на вход широтно-импульсного модулятора поступает синусоидальное напряжение.

При этом скважность его выходных импульсов модулируется синусоидой, что приводит к искажению выходного напряжения.

Установившееся значение стати".еской ошибки dXq для замкнутой системы регулирования определяется через

802944

Передаточный коэффициент регулирующего элемента совместно с фильтром есть отношение выходной величины

U ê входно и U Bx

Вью . о ах

Поскольку при постоянном входном сигнале U8< =U напряжение на выходе будет синусоидально 0 sin out, то

КРЭ = - — — — 3.О. 9>и uu+ — Uz - &м<оь и

Передаточные коэффициенты остальных звеньев постоянны. Поэтому ошибка замкнутой системы выразится,как

25 дx - XP зо

"+"о ш io ""

Из последнего выражения видно, что точность стабилизации, характеризующаяся статической ошибкой замкнутой системы регулирования, непостоянна и зависит от фазы стабилизируемого напряжения, вблизи нуля переменного напряжения определяется точностью разомкнутой системы регулирования. 40

При управлении таким стабилизатором по возмущению, а главным возмущаюшим фактором в стабилизаторах является изменение напряжения сети, необходимо вход схемы сравнения переключить с выхода стабилизатора на

его вход. Однако в этом случае на вход широтно-импульсного модулятора будет подаваться разность напряжений генератора стабильного переменного напря>кения U> =U s i n ug t и входного

2 2n> переменного напря>кения сети. Паже, если напряжение сети не будет искажено по форме, а будет отличаться

ЛИШЬ ПО аМПЛИтуДЕ UC =ОС s i nuu то на вход широтно-импульсного модулятора будет подаваться также синусоидальное напряжение (разность двух синусоидальных величин всегда даст третью синусоидальную величину) . 60

Таким образом, стабилизатор в режиме управления по возмущению не только не выполняет своей функции, но и приводит к искажению напряжения сети. 65 ошибку ЬХр для разомкнутой системы регулирования как Х

3 ->+к где К вЂ” передаточный коэффициент разомкнутой системы.

Для стабилизатора прототипа передаточный коэффициент разомкнутой 5 системы определяется по выражению

Крз Кши ИО где К вЂ” передаточный коэффициент регулирующего элемента совместно с фильтром;

К,„, - передаточный коэффициент широтно-импульсного модулятора;

К вЂ” передаточный коэффициент измерительного органа. 15

Целью изобретения являются повышение точности стабилизации и расширение функциональных возможностеи.

Это достигается тем, что в известный стабилизатор, солер>кащий ключевой регулирующий орган с силовым и управляющим входами, связанныи с выходным фильтром силовым входом, подключенным к сетевым за>кимам сети, а управляющим — к схеме сравнения, генератор стабильного переменного напряжения, синхронизирующие входы которого соединены с зажимами сети, измерительный орган, входом подключенный к зажимам контролируемого напряжения, введено делительное устройство, выходом соединенное со схемой сравнения, вход делимого которога соединен с выходом измерительного органа, а вход делителя — с выходом генератора стабильного переменного напряжения, причем второй вход упомянутой схемы сравнения подключен к источнику опорного напряжения, вход измерительного органа соединен с з3а >>кKи»мMа мMи H с еeти и с выходом фильтра.

На чертеже приведена схема предлагаемого стабилизатора.

Устройство состоит из ключевого регулирующего органа 1 с силовым 2 и управляющим 3 входами, выходного фильтра 4, подключенного на выход органа 1, измерительного органа 5, входом связанного с зажимами контролируемого напряжения, генератора

6 стабильного переменного напряжения, делительного устройства 7, вход делимого 8 которого соединен с выходом органа 5, а вход делителя 9 соединен с выходом генератора 6, синхронизирующий вход 10 которого связан с зажимами сети, схемы 11 сравнения, один из входов которой подключен к выходу устройства 7, а другой — к источнику 12 опорного напря>кения, причем выход схемы сравнения соединен с управляющим входом органа 1.

Если стабилизатор работает в режиме стабилизации по отклонению, то вход органа 5 подключен к выходу фильтра

4. В случае режима стабилизации по возмущению вход органа 5 подключен к силовому входу 2 органа 1 (на чертеже соединение показано пунктиром).

Принцип работы предлагаемого стабилизатора сводится к следующему.

Частота работы ключевого регулирующего органа 1 выбирается намного выше частоты сети, при этом на вход фильтра 4 поступают импульсы, огибающая которых представляет собой синусоиду, частота которой равна частоте сети. Регулируя скважность импульсов, можно регулировать величину выходного напряжения. Выходное напряжение с выхода фильтра 4 подается через орган 5 на вход делимого

8 устройства 7, на вход делителя 8 которого подается стабильное перемен802944

15

AК

1+К К К

ЙО

К

ДХр

50 где К

ОО

I п0

60 ное напряжение с генератора б, синхронное с напряжением сети.

Устройство 7 позволяет получить напряжение, пропорциональное частному от деления мгновенного значения одного переменного напряжения на мгновенное значение другого. На выходе устройства 7 имеется напряжение, пропорциональное частному от деления мгновенного значения выходного переменного напряжения U U Э,»

sin t на мгновенное значение эталонного переменного напряжения с генератора 6.

U = Usm ° s in

Upped„= Upton f (t) s incog t где f(t) — некоторая произвольная модулирующая функция, определяющая отклонение выходного напряжения от синусоиды, если f(t)=const, то выходное напряжение синусоидально.

Таким образом, на выходе устройства 7 имеем

НВ,„ fjЕ) Sinai Ua>n

u sinu.t

9Al ЭМ постоянное напряжение, пропорциональ- .. ное мгновенному значению выходного переменного напряжения, котОрое сравнивается с постоянным напряжением источника 12. Если напряжение U ) Ut>n, то скважность выходных импульсов регулирующего органа увеличивается, если U7 (UO, то скважность выходных имйульсов регулирующего органа уменьшается, приводя соответственно к уменьшению или увеличению выходного напряжения, которое таким обра- 40 зом поддерживается постоянным.

Установившееся значение статической ошибки Ь)(для замкнутой системы стабилизации определяется через ошибку ьХр разомкнутой системы регулиро- 45 вания как передаточный коэффициент разомкнутой системы. К = К х

РО

К

":"nO "АЧ передаточный коэффициент регулирующего органа совмест- 55 но с фильтром» передаточный коэффициент измерительного органа; передаточный коэффициент делительного устройства.

Для ре гули рующе ro орган а совместно с фильтром входной величиной является постоянное напряжение 0.>2источника 12, а выходной — выходное . 65 напряжение стабилизатора, поэтому имеем

U x. rn ° Б1п 4>t

Р0 U

На входе и выходе измерительного органа напряжение HMpзт синусоидальную форму, но амплиту,>Ы напряжений разные, поэтому K<<=const. для делительного устройства имеем

К

i" BX

0 ык И Uyym . gjn UDt

i4" V

Выходное напряжение делительного устройства пропорционально частному от деления входного переменного напряжения на стабильное переменное напряжение генератора 12. Здесь К коэффициент пропорциональности.

Учитывая все сказанное, получаем

К=К S>ntt>t К вЂ”.-=К К К

К, О 5 Sinai О ИО и

Тогда ошибка замкнутой системы может быть сделана как угодно малой путем увеличения любого из передаточных коэффициентов и не зависит от фазы стабилизирующего переменного напряжения.

В режиме управления по возмущению вход б органа 5 подсоединяется к входным зажимам стабилизатора. Изменяющееся напряжение сети 0с =U f(t)x

С с >.

Xsinou t поступает на вход делимого

8 устройства 7, íà в <с-, .;;-: ."т :>ля 9 которого поступает высокостабильное по форме и амплитуде напряжение с генератора 6. На выходе устройст

7 действует напряжение 0 ч Uqm которое сравнивается с напряжением источника 12,а их разница воздействует на управляющий вход органа 1.

В результате сква>кность выходных импульсов органа 1 меняется таким образом, что мгновенное значение на- пряжения на выходе стабилизатора поддерживается стабильным и заданной формы. Причем форма выходного напряжения задается генератором б и может быть любой (например треугольной, трапецеидальной и т.д). Важно то, чтобы это напряжение переходило. через нуль синхронно с напряжением сети, что обеспечивается подключением синхронизирующих входов 10 генератора б к зажимам сети.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор позволяет повысить точность стабилизации мгновенного значения переменного напряжения. Кроме того, функциональные возможности такого стабилизатора расширены, что заключается в возможности обеспечения управления по возмущению и воэможностью стабилизации переменногэ

802944

Формула изобретения

Составитель В. Круглова

Техред А. Бабинец Корректор Г. Решетник

Редакто Г. Петрова

Заказ 0619/61 Тираж 951 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра шская наб. д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 напряжения произвольной формы, синхронного с напряжением сети.

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий ключевой регулирующий орган с силовым и управляющим входами, связанный с выходным фильтром, причем .его силовой вход подключен к зажимам сети, а управляющий к схеме сравнения, генератор стабильного переменного напряжения, синхрониэирующие входы которого соединены с сетевыми зажимами, измерительный орган, входом подключенный к зажимам контролируемого напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации и расширения функциональных возможностей, введено делительное устройство, выходом соединенное со схемой сравнения, вход делимого к;>то»го соединен с выходом иэмерителын>го органа, а вход делителя — с выходом генератора стабильного переменного напряжения, причем второй вход упомянутой схемы сравнения подключен к источнику опорного напряжения.

2. Стабилизатор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что вход измерительного органа соединен с зажимами сети.

3. Стабилизатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что вход измерительного органа соединен с выходом

Фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CI11A Р 3564394, кл. Ci 05 F 1/44., 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 472339, кл. G 05 F 1/44, 1972.