Астатический регулятор-стабилиза-top постоянного напряжения

Астатический регулятор-стабилиза-top постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сотоэ Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е „„,8@260

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Дополнительное к а вт. свил-ву (22) Заявлено 07. 05. 79 (21) 2763021/24-07 (51)М. Кл.

Н 02 P 13/22 с нрисоеяинениеги заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 07.07 ° 81. Бюллетень №25 до делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314. .1(088.8) Яата опубликования описания 1 7 . 07 . 81 (72) Лг1то(ты изобретения

А.Б ° Баэилевский, 11.В.Лукьяттенко, B.À.Ñàðû÷åâ и Г.Д.Эвенов (71} Заявитель (54) АСТАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР-СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение,.в частности, в автономньгх электроэнергетических системах гтостоянного тока.

Известны устройства аналогичного назначения, используемые для регулирования или стабилизации гзыходного напряжеттия методом широтно-цм11уттьсной модулг!цигт 11, 1 2). о

Эти регуляторы содержат два канала — задающий (или ведущий) и ведомый, а формирование широтно-модулированного сигнала и, следовательно, регулироваттие выходного напряжения осуществляется фаэосдвигающим устройством, что неизбежно приводит к появлению статической ошибки в системе регул|троваттия.

Известны также астатические преобразователи с Ш1И, у которых частота коммутации выходного напряжения

I равна удвоенной частоте задающего генератора, однако это не приводит к существенному улучшению дина» мических показателей качества при прежнем уровне пульсаций в выходном напряжении, а при установке двухзвенного фильтра, второе звено которого находится вне контура обратной связи, теряются достоинства системы как астатической, Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения с астатическим регулированием напряжения, содержащий ведущий и ведомый каналы, причем, ведущий (задающий) генератор питается стабилизированным напряже-. нием, а ведомый генератор выходным напряжением преобразователя 13).

Прицип работы устройства исключает появление статистической ошибки, а стабильность его выходного напряжения определяется стабильностью напряжения питающего задающий генератор ведущего канала.

45260 4

40 — 50

3 8

Однако это устройство имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, частота пульсаций на выходе преобразователя равна частоте задающего генератора, вследствие чего амплитуда пульсаций напряжения на выходе даже при условии установки фильтра делают его непригодным для питания ряда потребителей; вовторых, увеличение постоянной времени фильтра с целью обеспечения допустимого уровня пульсаций выход- . ного напряжения приводит к резкому снижению динамических показателей качества (перерегулированию, колебательности и т.д,) преобразователя, как системы регулирования, и даже к потере устойчивости; в третьих, ограниченныи диапазон регулирования выходного напряжения, в четвертых регуляторы с ШИМ являются существенно-нелинейными, поэтому при расширении диапазона регулирования выходного напряжения динамические показатели качества также сильно отличают ся.

Цель изобретения — улучшение динамических показателей качества при обеспечении заданного уровня пуль саций на выходе регулятора во всем диапазоне напряжений,.

Достигается это тем, что в астап тический регулятор-стабилизатор постоянного напряжения, содержащий задающий и ведомый генераторы, выходы которых присоединены к входам соответствующих усилителей мощности, а выходы усилителей мощности объединены и подключены к входу выходного фильтра дополнительно введены два сумматора, масштабирующий усилитель постоянного тока, функциональный преобразователь и звено с регулируемым .коэффициентом усиления, причем выход регулятора соединен с входами масштабирующего усилителя постоянного тока и функционального преобразователя, выход масштабирующего усилителя постоянного тока соединен с инверсным входом пер вого сумматора, выход первого сумматора соединен с входом звена с регулируемым коэффициентом усиления, а его выход с прямым входом второго сумматора, второй прямой вход которого соединен с источником опорного напряжения и с управляющим вхо,дом задающего генератора, выход вто25

45 рого сумматора соединен с управляющим входом ведомого генератора, второй вход функционального преобразователя соединен с соответствующей клеммой первичного источника питания, а выход функционального преобразователя соединен с управляющим входом звена с регулирующим коэффициентом усиления.

На чертеже представлена блок-схема данного устройства, Астатический регулятор-стабилизатор постоянного напряжения состоит из первого сумматора 1, на прямой вход которого подается управляющее воздействие, а его выход соединен с входом звена с регулируемым коэффициентом усиления 2, вход которого соединен с прямым входом второго сумматора 3. Выход сумматора 3 соединен с управляющим входом ведомого генератора 4, а его второй прямой вход соединен с источником опорного напряжения и с управляющим входом. задающего генератора 5. Выход генератора

4 соединен с входом усилителя мощности 6, а выход генератора 5 — с входом усилителя r:oùíoñòè 7. Выходы усилителей мощности объединены и подключены к входу выходного фильтра 8. Выход регулятора соединен с входом масштабирующего усилителя постоянного тока 9 и одним из входов . функционального преобразователя 10.

Выход масштабирующего усилителя постоянного тока 9 соединен с инверсным входом сумматора I. Второй вход функционального преобразователя 10 соединен с соответствующей клеммой первичного источника питания и другими входами усилителей 6 и 7, а его выход — с управляющим входом звена с регулируемым коэффициентом усиления 2.

Работает устройство следующим образом.

В установившемся режиме в астатическом регуляторе сигнал ошибки на выходе первого сумматора 1, а также звена с регулируемым коэффициентом усиления 2 равен нулю. При этом напряжение на выходе второго сумматора 3, питающее ведомый генератор 4, равно опорному напряжению U он питающему задающий генератор 5. При выполнении этих генераторов идентичными их частоты равны, а фазовый сдвиг будет постоянным. Суммарное напряже84526

5 4

Формула изобретения

45

t ние на выходе усилителей мощности

6 и 7 имеет ступенчатую форму, а дейФ ствующая величина его определяется сдвигом по фазе между генераторами

4и5.

Это пульсирующее напряжение сглаживается фильтром 8 до требуемой величины, причем произведение выходного напряжения. на коэффициент усиления масштабирующего усилителя постоянного тока 8 ло абсолютной величине равно противоположному по знаку входному напряжению регулятора О, В переходном режиме (при управляющем воздействии, либо при возмущении со стороны нагрузки) на выходе первого сумматора 1 появляется сигнал ошибки и через звено с регулируемым коэффициентом усиления 2 складывается во втором сумматоре 3 с, 20 опорным напряжением Ц . При этом частота ведомого генератора 4 станет отличной от частоты задающего генератора 5, так как мультивибратор с . индуктивной связью по своей сущно-,25 сти является преобразователем напряжение — частота, При этом для задающего генератора 5

U =КШ, ол 5 30 для ведомого генератора Ц +ЬΠ— Êö) а

bU следовательно, he> =, где U — напряжение опорного источника;

g U — приращение напряжения генератора ведомого канала за счет сигнала ошибки;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами трансформаторов;

Ю,И3б — частоты первой гармоники соответствующих генераторов, Изменение частоты ведомого генератора приводит к накоплению во времени фазового сдвига Р между генераторами по зависимости

0 б ния выходного напряжения разностной частотой генераторов 4 и 5дu3 .

Введением в обратную связь масштабирующего усилителя постоянного тока 9 с коэффициентом К (! достио.с, гается =hlo К т.е. коэффиос. циект усиления разомкнутой системы при приведении ее к единичной обратной связи уменьшается в К,раз соответственно возрастают и запасы устойчивости, однако астатизм систем

t сохРанЯетсЯ ° KîсР=Кос Ф ° а ошиб ка из-эа дрейфа усилйт ля постоянного тока при коэффициенте К (1 пренебрежимо мала.

С целью улучшения динамических показателей качества во всем диапазоне регулирования выходного напряжения в устройство введены функциональный преобразователь 10 и звено с ре-. гулируемым коэффициентом усиления, 2. Так как нелинейность определяется параметрами схемы усилителей мощности и внешней характеристикой первичного источника питания, то она заранее может быть достаточно точно рассчитана. Функциональный пре-, образователь 10 реализует компенсирующую нелинейность, причем, входными его величинами являются выходное напряжение и напряжение первичного источника питания, а выход функционального преобразователя 10 соединен с управляющим входом звена с регулируемым коэффициентом усиления 2 °

Астатический регулятор-стабилизатор постоянного напряжения, содержащий задающий и ведомый генераторы, выходы каждого из которых присоединены к одному из входов соответствующих усилителей мощности, а выходы усилителей мощности объединены и подключены к входу выходного фильтра, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических показателей качества при обеспечении заданного уровня пульсаций на выхо де регулятора во всем диапазоне на55

Таким образом, величина выходного напряжения регулятора, зависящая от схемного решения усилителей мощности 6 и 7, определяется сдвигом по фазе Р, а скорость изменепряжений, дополнительно введены два сумматора, масштабирующий усилитель постоянного тока, функциональный преобразователь и звено с регулируемым коэффициентом усиления, при-! чем, выход регулятора соединен с ф„»

Д

1 а а е

Составитель JL). ÀíäðååB

Редактор Е.Гончар Техред С. Мигунова 1(орректор С.Щомак

Заказ 4208/6 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", т. Уагееел, ул. Проентнан, 4 входами масштабирующего усилителя постоянного тока и одним из входов функционального преобразователя, выход масщтабирующего усилителя постоянного тока соединен с инверсным входом первого сумматора, выход первого сумматора .соединен с входом . звена с регулируемым коэффициентом усиления, а его выход с прямым входом второго сумматора, второй прямой вход которого соединен с источником опорного напряжения и с управляющим входом задающего генератора, выход второго сумматора соединен с управляющим входом ведомого генера, тора второй вход функционального

845260 преобразователя соединен с соответствующей клеммой первичного источника питания и другими входами усилителей мощности, а влгход функционального преобразователя соединен с управляющим входом звена с регулируемым коэффициентом усиления °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Ф 131791, кл. Н 02 М 7/48, !960, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 143889, кл. Н 02 M 7/48, 1962.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 199244, кл. Н 02 М 7/48, 1967.