Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1984 года по МПК H02M7/04 

00 41

О5 4ii

Фиг.1 Изобретение относится к электрот нике и может быть использовано, нап мер, в стабилизированных вьтрямител ных устройствах, к которым предъявл ются высокие требования по качеству вьтрямленного напряжения и по быстр действию в переходных режимах. Известны устройства для преобразования переменного напряжения в по стоянное, в которых использован при цип компенсации пульсаций выпрямлен го напряженияt1J. Недостатком устройства, содержаще го линейную индуктивность и быстроде ствующий активный фильтр, является возможность возникновения затухающих колебаний напряжения на нагрузке при скачкообразном изменении напряжения на входе. Если же процесс установления напряжения на нагрузке в указа ных режимах выполнить апериодически то существенно возрастет инерционность схемы. Наиболее близким к изобретению по д-ехнической СУЩНОСТИ является устппй ство, содержащее выпрямитель, подключенный к его выходу сглаживающий фильтр низкой частоты, усилитель переменного напряжения и сумматор, первый вход которого соединен с выходом, а второй - с входом усилителя переменного напряжения и с выходом сглаживающего фильтра низкой частоты 2 Д. Недостатком известного устройства является сравнительно низкое быстродействие, обусловленное инерционностью сглаживающего фильтра низкой частоты и усилителя переменного напряжения. Так как к усилителю предъя ляются высокие требования по точности передачи фазы переменной составляющей входного напряжения, его входная цепь выполняется с большой постоянной времени. Например, для частоты пульсации 100 Гц требуется Т г,02 с. Целью изобретения является повышение быстродействия при скачкообразных изменениях (увеличении или уменьшении) входного напряжения. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий выпрямитель, выход которого подключен ко входу сглаживающего фильтра, выходом подключенного не юсредственно к одному входу первого сумматора и - через усилитель 42к другому входу указанного сумматора, дополнительно введены дифференциатор и второй сумматор, один вход которого подключен к выходу, а другой - к входу дифференциатора и к выходу первого сумматора. На фиг.1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг.2 - эпюры напряжений на выходах блоков, поясняющие его работу. Устройство содержит выпрямитель 1, подключенный к сглаживающему фильтру 2, выходом подключенного к входу усилителя 3 и одному входу первого сумматора 4, другой вход которого подключен к выходу усилителя 3. Выход первого сумматора 4 подключен к входу дифференциатора 5, выход которого подключен к одному входу второго сумматора 6, другой вход которого соединен с выходом первого сумматора 4. Сочетание дифференциатора 5 и второго сумматора 6 образует форсирующее звено. Устройство работает следующим образом. В нормальном установившемся режиме пульсирующее напряжение с выхода выпрямителя 1 поступает на фильтр 2 низкой частоты, в котором осуществляется частичное поглощение переменной составляющей напряжения при сохранении неизменной постоянной составляющей. Из этого напряжения в усилителе 3 осуществляется выделение переменной состаляющей с инвертированием знака. Параметры усилителя 3 выбираются таким образом, чтобы обеспечить фазовый сдвиг переменной составляющей напряжения как можно ближе к 180. В первом сумматоре 4 осуществляется компенсация переменной составляющей в напряжении. Чем ближе к 180 фазовый сдвиг переменной составляющей напряжения на выходе усилителя 3, тем более полную компенсацию можно выполнить в первом сумматоре А, Так как изменения уровня входного напряжения нет, то не изменяется и напряжение на выходе первого сумматора 4, поэтому на выходе дифференциатора 5 напряжение .равно нулю и второй сумматор 6 работает как повторитель напряжения с выхода первого сумматора 4. При скачкообразном.изменении(увеичении или уменьшении ) напряжения на входе устройства, напряжения на выодах фильтра 2 низкой частоты и усилителя 3 устанавливаются с их постоянными времени, что приводит к затягиванию процесса выделения постоянной составляющей напряжения на выходе первого сумматора 4. В интервалах 5 изменения напряжения на выходе первого сумматора, дифференциатор формирует напряжение, пропорциональное скорости изменения напряжения на его входе. Во втором сумматоре 6 напряже-10 ния с выхода первого сумматора 4 и дифференциатора 5 суммируются (со своими знаками), в результате чего на выходе- устройства формируется постоянная составляющая напряжения с бо- 15 лее крутым фронтом, т.е. уменьшается время переходного процесса.

Из эпюр на фиг.2, где номера кривых соответствуют..номерам блоков, видно, что при увеличении входного напря- 20 жения на выходе второго сумматора 6 напряжение соответствует арифметической сумме напряжений с выхода первого сумматора 4 и дифференциатора 5, а при снижении напряжения входа - ари-25 метической разности, в результате чеjro обеспечивается высокое быстродействие в обоих режимах.

YYYYYVYV1

Использование предлагаемого устройства в стабилизированных управляемых выпрямителях позволит снизить инерционность их цепей управления в 3-4 раза по сравнению с известным устройством.При этом сохраняется высокая степень компенсации пульсаций выходного напряжения.

При 3toM следует отметить, что указанный положительный зффект от использования форсирукнцего звена, т.е. повышение быстродействия без увеличения пульсаций вькодного сигнала,-достигается лишь в известном преобразователе, так как в нем применен компенсационный метод устранения пульсаций выпрямленного напряжения путем вычитания из полного выпрямленного напряжения его переменной составляющей, выделяемой на выходе усилителя переменного напряжения. Если же снижение пульсаций-выполняется только фильтрами низкой частоты, являкицимися в области рабочих частот фактически интеграторами, то введение форсирующего звена приведет к частичному или полному восстановлению пульсаций и ожидаемого эффекта не будет.

4/

j. -AL j

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий вьшрямитель, выход которого подключен к входу сглаживающего фильтра, выходом подключенного непосредственно к одному входу первого сумматора и через усилитель - к другому его входу, о тличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены дифференциатор и второй сумматор, один вход которого подключен к выходу, а другой - к входу дифференциатора и к выходу первого сумматора.ko