Способ преобразования постоянного тока в постоянное напряжение Советский патент 1984 года по МПК H02M3/335 

t. TTtt

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, пропорциональное величине этого тока, при котором изменяют частоту переключений магнитно-транзисторного преобразователя путем подмагничивания сердечника его трансформатора указанным постоянным током, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения полосы пропускания, указанное напряжение определяют путем измерения . среднего значения тока, потребляемого магнитно-транзисторным преобразователем. со 00 О5

-и1

Изобретение относится в основном к способам преобразования постоянного тока в постоянное Напряжение,пропорциональное величине этого тока, и может быть использовано дпя авторегулирования и контроля тока в промьшшенных электроприводах и преобразовательных установках.

Известен способ преобразования постоянного тока, при котором напряжение, снимаемое с шунта, Модулируют, усиливают и демодулируютС1 3Однако такой способ является относительно сложным и не обеспечивает достаточно надежную гальваническую развязку.

Известен также способ, при котором преобразуют постоянный ток с помощью трансформаторов постоянного тока, уравновешивают магнитодвижу11(ук силу постоянного тока магнитодвижущей силой переменного тока постоянной частоты С 2 .

Однако в основном способ применим дпя преобразования больших токов и его применение для регулирования и защиты ограничено.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ преобразования постоянного тока, заключающийся в том, что этим током подмагничивают сердечник трансформатора магнитно-транзисторного автогенератора и изменяют частоту его переключений (автоколебаний) , а выходное напряжение прямоугольной формы преобразуют в пилообразное напряжение и по изменению амплитуды последнего судят,о величине контролируемого тока С 33.

Недостатком известного способа является то, что при формировании пилообразного напряжения конденсаторы должны быть разряжены до нуля при каждом цикле переключения магнитно-транзисторного преобразователя что накладывает ограничение по частоте, а следовательно, и по полосе пропускания преобразователя. Кроме того, способ имеет недостаточн по надежность из-за промежуточных преобразований и возможен сбой процесса заряд-разряд конденсаторов при Hanttчии помех.

Целью изобретения является повышение надежности способа и увеличение полосы пропускания путем исключения промежуточных преобразований.

1101986

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования постоянного тока в постоянное напряжение, пропорциональное величине этого тока, при котором изменяют частоту переключений магнитно-транзисторного преобразователя путем подмагничивания сердечника его трансформатора указанным постоянным током указанное напряжение определяют путе измерения среднего значения тока, потребляемого магнитно-транзисторным преобразователем.

На г. 1 представлены временные диаграммы; на фиг.2 - пример выполнения устройства, реализующего способ.

На диаграммах (фиг.1) обозначены входной контролируемьй ток 1, ко-торын подмагничивают сердечник трансформатора преобразователя, 2 напряжение, пропорциональное току, потребляемому преобразователем, выходное напряжение 3 (среднее значение или результат преобразования).

Устройство, реализующее способ, содержит магнитно-транзисторный преобразователь 4, источник 5 смешения, фильтр 6. Контролируемый Ток 1 пропускается по отдельному проводнику 7, который проходит через окно сердечника 8 преобразователя А. Преобразователь питается от источника 9 через общий резистор 10 и представляет собой мультивибратор, например с резисторными коллекторбазовыми связями, причем коллекторы транзисторов 11 и 12 соединены с источником через обмотки трансформатора .

Способ осуществляется следукицим образом.

Изменяют частоту переключений магнитно-траизисторного преобразователя путем подмагничивания сердечника его трансформатора постоянным KOHTponHpyetOiiM током.

Выходное напряжение получают путем измерения среднего значения тока, потревпяемого магнитно-транзисторн1А4 преобразователем.

Рассмотрим работу магнитно-транзистсфного преобразователя в режиме двойного намагничивания его сердечника трансформатора: переменным магнитньм потоком в результате поочередного протекания коллекторных токов через транзисторы 11 и 12 и обмотки трансформатора и постоянным магнитны потоком от протекания, входного контролируемого тока 1 через проводник При отсутствии тока 1 сердечник 8 перемагничивается в каждом цикле переключений и преобразователь работает с частотой, определяемой в основном параметрами трансформатора В момент времени to открывается,например, транзистор 11, и ток через него увеличивается до мтента ty с определенной постоянной времени и до уровня, определяемого напряжением источника 9 и параметра в{ цепи, включшощей резистор 10« На участке возрастания коллекторного тока к базе транзистора 11 прикладьшается плюсовое, т.е. способствупцее открыванию, напряжение через .коллектор-базовый резистор за счет магнитно-связанных обмоток трансформатора При достижении коллекторный током максимального значения транзистор пе реходит в активную область работы. ЭДС самоиндукции коллекторной обмотки начинает изменять свой знак (прек ращение положительной обработкой свя зи) и транзистор 11 закрывается. В момент времени t он полностью закрывается отрицательным напряжением на его базе, Ив то же время положительньй потенциал на базе транзистора 12 достигнет определенного уровня, при котором он откроется, и т.д. Таким образом, в режиме токо ограничения резистором 10 транзисторы 11 и 12 работают в активном режиме, а преобразователь - в режим переключателя тока. В этом случае то через обций резистор 10 протекает не прерывно, т.е. нижний уровень пульс ций коллекторных токов не достигает нулевого значения. При подмагничивании сердечника трансформатора преобразователя 4 постоянным током 1 (время и далее, фиг.1) частные циклы перемагничивания сердечника сокрацаипгся а частота переключений преобразователя увеличивается. В этом случае коллекторные токи также достигают своих максимальных значений, а нижний уровень пульсаций увеличивается Это происходит потому, что ток через один транзистор не успевает сни зится до прежнего уровня к моменту включения другого транзистора, в результате, нижняя граница пульсащи коллекторных токов устанавливается на другом более высоком уровне (время tj-t), пока величина тока 1 не изменится и т.д. Соответственно и среднее значение тока, потребляемое преобразователем, увеличивается. Если вместо резисторных коллекторно-базовых связей взять емкостные (фиг.2,пунктир), то характер фронтов пульсаций тока, потребляемого преобразователем, изменится (фиг.1, ток 2, пунктир) ввиду форсированного открывания транзисторов 11 и 12, а среднее значение тока 2 будет изменяться аналогичньо4 образом. Важно только, чтобы во всех случаях хотя бы один из фронтов пульсаций был линейным для пропорционального изменения напряжения 3 в зависимости от тока 1. Поскольку преобразователь потребляет ток и в отсутствии тока 1, т.е. напряжение 2 имеет при зтом определенное значение, при необходимости его можно скомпенсировать источни-, , ком 5. Выходное отфильтрованное напряжение 3 (.1) тем точнее передает информацию о входном токе 1, чем больше начальная частота переключений преобразователя, чем и определяется полоса пропускания,которую предложенный способ позволяет повысить на порядок путем исключения промежуточных преобразований. При зтом, поскольку сердечник трансформатора преобразователя не чувствителен к направлению постоянного потока подмагничивания, предложенным способом можно контролировать и переменный токдостаточно высокой частоты. В случае контроля больших токов (свыше 10А) подмагничивание сердечника трансформатора преобразователя производят частыо тока, т.е. силовой проводник расщепляют и в окио сердечника пропускают проводник меньшего сечения с учетом его дпию, дпины основного проводника и величины тока. Таким образом, преобразование постояиибго тока в постоянное напряжение осуществляется сравнительно просто, с большей полосой пропускания и более надежно что расширяет область применения способа как в импульсных, так и непрерывных системах регулирования и контроля тока в промшменных электроприводах

S11019866

постоянного тока и преобразователь- разователей, например с индуктивными ных установках. Предлагаемый способ коллектор-базовыми связями, включая реализуется и на других типах преоб- однотактные схемы.