Устройство для ослабления пульсаций напряжения постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H02M1/14 

Изобретение относится к электротехнике, преобразовательной технике и предназначено преимущественно для уменьшения величины пульсаций напряжения и системах питания постоянным током, применяемых в экспериментальной ядерной Физике и ускорительной технике, которые должны обладать широким диапазоном регу|лирования тока и обеспечивать малый 1уровень пульсаций. Известные устройства для компенсации пульсации выпрямленного напряжения содержат сглаживающий дроссель, включенный последовательно с нагрузкой , и усилител с выходным трансформатором, вход усилителя через дат чик пульсаций подключен к выходным выводам устройства, к которым через конденсатор подключена также вторичная обмотка выходного трансформатораСД или содержат ifTi резонансных контуров, каждый-из которых выполнен на трансформаторе, причем первичные обмотки этих трансформаторов включены последовательно между входными и выходными выводами, а в цепь каждо вторичной обмотки включен усилитель между выходом и одним из входов которого включен конденсатор,, а другой его вход через преобразователь частоты и напряжения подклю.чен к входным выводам устройства 2 J. Однако применение этих устройств - в системах питания большой мощности неперспективно ввиду их низкой эффективности и громоздкости. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для ослабления пульсаций напряжения постоянного тока,содержаще входной ,выходной и общий выводы для под ключения соответственно источника вхо ного напряжения и нагрузки, трансформатор с компенсационной, измерительной и регулирукнцей обмотками, делитель напряжения, вход которого подключен к выводам измерительной обмотки трансформатора, блок сравне ния с двумя входами и одним выходом усилитель мощности и предлагаемый усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а его выход через усилитель мощности соединен с выводами регулирующей обмотки трансформатора, причем компенсационная обмотка трансформатора включена между входным и выходным выводами устройства, а выход делителя напряжения подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с входными вывода ми устройства З. Недостаток известного устройства состоит в снижении коэффициента сглаживания, если происходит измене ние коэффициентов передачи элементо контура отрицательной обратной связ обусловленное, например, изменением режима работы, старением или воздействием дестабилизирующих факторов. Цель изобретения - повьопение коэффициента сглаживания устройства. Поставленная цель достигается тем, что в стройство для ослабления пульсаций напряжения постоянного тока, содержащем входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника входного напряжения и нагрузки, трансформатор с компенсационной, измерительной и регулирующей обмотками, делитель напряжения, вход которого подключен к выводам измерительной обмотки трансформатора, блок сравнения с двумя входами и одним выходом, усилитель мощности и предварительный усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а его выход через усилитель мощности соединен с выводами регулирующей обмотки трансформатора, причем компенсационная обмотка трансформатора Включена между входным и выходным выводами устройства, а выход делителя напряжения подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с входными выводами устройства, делитель напряжения выполнен управляемым и дополнительно введены усилители постоянного и переменного тока, сглаживающий фильтр и преобразователь напряжения с двумя входами и одним выходом, подключенным через сглаживающий фильтр к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с управляющим входом делителя напряжения, причем первый и второй входы преобразователя напряжения подключены соответственно к входным выводам устройства и через усилитель переменного тока - к выходным выводам, а величина и полярность его выходного напряжения соответствуют величине и фазе переменных составляющих входных напряжений. Введение указанных элементов в сочетании с управляемым делителем напряжения, включенным в основной контур отрицательной обратной связи, позволяет компенсировать нежелательные изменения параметров элементов этого контура, поддерживать в процессе эксплуатации высокое значение коэффициента сглаживания устройства. - На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства. Устройство содержит входные выводы 1 для подключения источника входного напряжения, выходные выводы 2,нагрузку 3,трансформатор 4, блок 5 сравнения, предварительный усилитель б, усилитель 7 мощности, регулирующую 8, компенсационную 9 и измерител1: кую 10 обмотки трансформатора 4, де.читель 11 напряжения/, преобразователь 12 напряжения,сглаживающий фильтр 13,усилители постоянного 14 непеременного 1 токов Причем источник входного напряжения подключен к входным выводам 1 а нагрузка 3 - к выходным выводам 2. Вход делителя 11 напряжения подключен к выводам измерительной обмотки 10 трансформатора 4. Вход предварительного усилителя б соединен с выходом блока 5 сравнения, а выход предварительного усилителя 6 через усилитель 7 мощности соединен с выводами регулирующей обмотки 8 трансформатора 4, компенсационная обмотка 9 которого включена между соответствующими входным 1 и выходным 2 выводами ус тройства. Выход делителя 11напряжения: подключен к первому входу блока 5 сравнения, второй вход которого соединен с вхо ными выводами устройства. Преобразо ватель 12 напряжения через сглаживаю щий фильтр 13 подключен к входу уси лителя 14 постоянного тока, выход которого соединен с управляющим входом делителя 11 напряжения, причем первый и второй входы преобр зователя напряжения подключены соот ветственно к входным выводам 1 и через усилитель 15 переменного тока к выходным выводам 2. Устройство работает следующим образом. Пульсирующее напряжение Ц, содержащее постоянную и переменную и 8 составляющие( + 1),поступает на входные выводы 1, к которым подключен один из входов блока 5 сравне ния. На другой вход этого блока поступает напряжение отрицательной обратной связи Ug,,. Hai выходе блока 5 сравнения действует разностное напряжение и,-Upj. , переменная составляю щая которого (сигнал ошибки --U усиливаемся усилителями 6 и 7 и поступает на регулирующую обмотку 8 трансформатора 4, возбуждая на его обмотках 9 и 10 компенсирующее напряжение и и пропорциональное U напряжение Up .(п о след нее после делени его делителем 11 напряжения поступает на один из входов блока 5 сравне ния в качестве напряжения отрицатель ной обратной связи Uoc-0ppj./n , где п коэффициент делителя 11 напряжения) При отсутствии искажений в элементах устройства компенсирующее напряжение и по величине и форме практически повторяет напряжение и направлено навстречу последнему, благодаря чему достигается существенное уменьшение напряжения пульсаций на нагруз ке и,:(.и,-и. Можно показать, что коэффициент сглаживания, определенный как гл 1 2Вхт/и2нт1 . ( , где и,.., . и и.т- соответственно комплексные амплитуды основной гармоники частоты пульсаций входного на пряжения и напряжения пульсаций на нагрузке; К - текущее (мгновенное J значение коэффициента усиления разомкнутого контура отрицательной обратной связи; m(U nplrn() коэффициент деления управляемого делителя 11 напряжения, являющийся функцией управляюц.его напряжениясоответственно и Wooc количества витков обмоток 9 и 10. При регулировке устройства величина коэффициента усиления разомкнутого контура отрицательной обратной связи устанавливается равной Кц ,а значение m(Uv(np.)mo,причем значение WQ должно удовлетворять условию O (V/H. что обеспечивает полное подавление пульсаций, т.е. , здесь значение т( Отметим, что при U2H 0 только на один из входов преобразователя 12 напряжения поступает сигнал поэтому 0 . Однако режим полного подавления пульсаций может сохраняться лишь ограниченное время, так как под действием дестабилизирующих факторов. происходит хотя и медленное, но непрерывное изменение параметров элек ентов контура отрицательной обратной связи, 4-SO и приводит к нарушению условия полного подавления. Если выходе преобразователя 12 напряжения появляется напряжение, величина и полярность постоянной составляющей которого соответствует величине и фазе переменных составляющих его входных напряжений. Указанная постоянная составляющая проходит через фильтр 13, усиливается усилителем 14 постоянного тока и как управляющее напряжениеи прпоступает на управлякяций вход делителя 11 напряжения. Под действием и,р коэффициент деленияn(Uynp) делителя 11 напряжения изменяется таким образом.

что1п( /К и, следовательно, Кспл в процессе функционирования устройства автоматически поддерживается высокий коэффициент сглаживания. ЕСЛИ -0 .ixoU,, и могут быть либо синфазны либо противофазны, 5 этим же свойством обладают и напряжения на входах преобразователя 12 напряжения, если усилитель 15 перегленного тока не вносит искажений. Преобразователь 12 напряжения может Ю

быть выполнен в виде блока аналогового деления напряжений, блока аналогового перемножения напряжений и др.

Предлагаемое техническое решение позволяет существенно снизить вредное влияние дестабилизирующих факторов на качество работы устройства, обеспечить улучшение основного параметра устройства, а именно повысить коэффициент сглаживания.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника входного напряжения и нагрузки, трансформатор с компенсационной, измерительной и регулирующей обмоткак|и, делитель иапряжения, вход которого подключен к выводам измерительной « трансформатора, блок сравнения р двумя входами и одним выходом, усилитель мощности и предварительный усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а его выход через усилитель мощности соединей с выводами регулирующей обмотки трансформатора, причем компенсационная обмотка трансформатора включена между входным и выходным выводами устройства, а шлход делителя напряжения подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с входными выводами устройства, отличающееся тем, что,с целью повышения коэффициента сглаживания, делитель напряжения выполнен управляеквлм и дополнительно введены усилители постоянного и переменного тока, сглаживающий фильтр и преобразователь напряжения с двумя входами и одним выходом, подключенным через сглаживающий фильтр к входу усилителя постоянного (Л тока, выход которого соединен с управляющим входом делителянапряжения , причем первый и второй входы преобразователя напряжения подключены соответственно к входным выводам устройства и через усилитель переменного тока - к выходным выводам, а величина и полярность его выходного напряжения соответствуют вели ине и фазе переменных составляющих входных напряжений. а 1