СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ СТАБИЛИЗАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА Российский патент 1994 года по МПК G05F1/10 

Описание патента на изобретение RU2025762C1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания электроаппаратуры.

Известны различные способы стабилизации напряжения и устройства их реализации, основанные на регулировании выходного напряжения стабилизатора с помощью регулирующего элемента, как импульсного, так и непрерывного типа, управляющий сигнал которого пропорционален разности выходного напряжения и напряжения уставки, сформированного с помощью дополнительного источника опорного напряжения [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ стабилизации напряжения, включающий регулирование выходного напряжения с помощью последовательного регулирующего элемента, управляющий сигнал которого пропорционален сигналу рассогласования выходного и опорного напряжений, выделенному в измерительном элементе и усиленному с помощью усилителя постоянного тока [2].

Недостатком данного способа является либо низкая точность стабилизации выходного напряжения, либо малая область устойчивой работы для различных величин нагрузки. Это обусловлено тем, что ошибка поддержания выходного напряжения на заданном уровне зависит как от коэффициента усиления разомкнутой системы, так и от величины нагрузки. Чем выше указанный коэффициент усиления и чем меньше нагрузка, тем выше точность. Однако увеличение коэффициента усиления разомкнутой системы ограничено условиями устойчивой работы стабилизатора, то есть тем самым ограничена предельно достижимая точность стабилизации выходного напряжения. Таким образом обеспечение точности стабилизации напряжения нагрузка связано с сужением области его устойчивой работы, а расширение указанной области снижает точность стабилизации.

Цель изобретения - повышение точности при расширении области устойчивой работы.

Цель достигается тем, что в способе управления регулирующим элементом стабилизатора электрического сигнала, заключающемся в подаче управляющего сигнала на управляющий вход регулирующего элемента, указанный управляющий сигнал формируют пропорциональным отношению этого сигнала к выходному сигналу стабилизатора.

Не известны технические решения, имеющие признаки, сходные с признаками, отличающими описываемое решение от прототипа.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего описываемый способ стабилизации напряжения.

Устройство содержит вывод 1 для подключения источника входного напряжения, регулирующий элемент 2, нагрузку 3, узел 4 деления напряжения, причем вывод 1 соединен с входом регулирующего элемента 2, выход которого объединен с нагрузкой 3 и с входом узла 4, вход делимого этого узла объединен с его выходом и с управляющим входом регулирующего элемента 2.

Согласно приведенной схеме включения узла 4 деления напряжения, его выходное напряжение Uрэ можно представить в виде
Uрэ = , (1) где Uн - напряжение на нагрузке; К - коэффициент пропорциональности.

Произведя в равенстве (1) сокращение правой и левой частей на Uрэ≠ 0, в итоге получим
1 = или Uн = К. (2)
Согласно формуле (2) выходное напряжение стабилизатора в точности равно коэффициенту пропорциональности К и не зависит от коэффициентов усиления регулирующего элемента и величины нагрузки.

Рассмотрим условия устойчивой работы описываемого устройства, при этом ограничимся рассмотрением линейных регулирующего элемента и нагрузки. Отношение Uн/Uрэ описывается функцией, преобразование Лапласа которой
W(p) = .

Также учтем, что реальный узел деления напряжений обладает некоторой инерционностью с постоянной времени Т. Тогда для Uрэ(t) с учетом сказанного и формулы (1) можно записать
T + Uрэ(t) = или
T + Uрэ(t)1- = 0 (3)
С другой стороны Uрэ(t)L где L-1(.) - обратное преобразование Лапласа. Представим W(p) в виде
W(p) = KрэW'(p), (4) где КРэ - коэффициент усиления регулирующего элемента и нагрузки; W'(p) = A(p)/B(p), где А(p), B(p) - степенные полиномы от р, свободный член которых равен 1. Тогда, в соответствии со свойствами преобразования Лапласа:
Uрэ(t) = L. (5)
Подставляя (5) в (3) и сократив при этом левую и правую части полученного равенства на ≠ 0 , окончательно получим:
TL + L1 - = 0. (6)
Формула (6) является нелинейным дифференциальным уравнением, описывающим динамику работы устройства.

В данную формулу коэффициент усиления регулирующего элемента и нагрузки не входит, что позволяет сделать вывод о том, что условия устойчивой работы устройства от этого параметра не зависят.

Работает устройство следующим образом. Допустим, в результате увеличения нагрузки выходное напряжение Uн уменьшилось. Согласно формуле (1) выходное напряжение узла деления Uрэ увеличится и посредством регулирующего элемента 2 начнет увеличивать напряжение нагрузки Uн до тех пор, пока оно не будет соответствовать формуле (2). Аналогично происходит и при увеличении напряжения Uн, только при этом Uрэ уменьшается, стремясь уменьшить Uн до тех пор, пока оно не станет равным заданному.

В итоге после первоначального запуска описываемое устройство поддерживает напряжение нагрузки постоянным и равным заданному коэффициенту передачи узла 4 деления напряжений, причем данная система является астатической, то есть ошибка стабилизации напряжения нагрузки равна нулю. Кроме того, область устойчивой работы устройства не зависит от коэффициента усиления регулирующего элемента и нагрузки.

Все электрические блоки устройства могут быть выполнены по известным электрическим схемам.

Таким образом, описываемый способ стабилизации напряжения позволяет повысить точность стабилизации напряжения нагрузки за счет астатизма получаемой системы стабилизации при одновременном расширении области ее устойчивой работы, которая не зависит от коэффициента усиления регулирующего элемента и нагрузки.

Похожие патенты RU2025762C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ЗАДАННОЙ ТОЛЩИНЫ 1991
  • Ковалков Н.В.
  • Кульков А.А.
  • Горовой Б.Н.
  • Ермолин И.К.
RU2036982C1
Стабилизатор переменного напряжения 1977
  • Ковалков Николай Васильевич
SU678468A1
Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения 1975
  • Круглов Владимир Васильевич
SU613310A1
Электропривод 1991
  • Ковалев Александр Михайлович
  • Кульков Александр Анатольевич
  • Круглов Владимир Васильевич
  • Ковалков Николай Васильевич
SU1814186A1
Устройство для деления 1977
  • Пучков Юрий Иванович
SU711584A1
Устройство для стабилизации скорости микроэлектродвигателя 1971
  • Нетушил Анатолий Владимирович
  • Лейтман Михаил Борисович
  • Рязанов Борис Петрович
SU738078A1
Способ управления многоячейковой системой электропитания 1981
  • Новикова Татьяна Николаевна
  • Новиков Александр Альбертович
SU983969A1
Измерительный преобразователь активной мощности 1985
  • Лейтман Михаил Борисович
SU1314276A1
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПЕРЕМЕННОГОНАПРЯЖЕНИЯ 1972
SU419875A1
Беспоисковая экстремальная система управления 1987
  • Рязанов Борис Петрович
  • Степанов Михаил Владимирович
SU1711116A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 025 762 C1

Реферат патента 1994 года СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ СТАБИЛИЗАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА

Область использования: во вторичных источниках электропитания. Сущность изобретения: управляющий сигнал, подаваемый на управляющий вход регулирующего элемента стабилизатора напряжения электрического сигнала, формируют пропорциональным отношению этого сигнала к выходному сигналу стабилизатора. Это повышает точность стабилизации электрического сигнала путем астатизма схемы при одновременном расширении области устойчивой работы, которая не зависит от коэффициента усиления регулирующего элемента и от изменений в нагрузке. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 025 762 C1

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ СТАБИЛИЗАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА, заключающийся в подаче управляющего сигнала на управляющий вход регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при расширении области устойчивой работы, управляющий сигнал формируют пропорциональным отношению этого сигнала к выходному сигналу стабилизатора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1994 года RU2025762C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Источники электропитания РЭА
Справочник под ред
Г.С.Найвельта
М.: Радио и связь, 1986, с.29.

RU 2 025 762 C1

Авторы

Кульков А.А.

Ковалев А.М.

Круглов В.В.

Даты

1994-12-30Публикация

1991-06-28Подача