Стабилизатор постоянного регулируемого тока Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

подключен к выходу блока развязки, управляющий вход фазового детектора через второй ключ соединен с вьпсодоМ удвоенной частоты генератора возбуждения, а через третий ключ - с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу удвоенной частоты генератора возбуждения, выход датчика насыщения магнитопровода-подключен к входу блока управления, выход которого соединен с yпpaвляю ци n входами ключей.

2, Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что в датчике тока связь между выходом фазового детектора и входом усилителя постоянного тока осуществлена через введенный блок суммирования и коррекции, к входу которого подключена введенная обмотка обратной связи.

1. СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО РЕГУЛИРУЕМОГО ТОКА, содержащий силовой регулятор, соединенный через датчик тока с клеммами для подключения нагрузки, управляющий вход силового регулятора подключен к выходу измерительно-усилительного блока, входы которого соединены соответственно с источником опорного напряжения и выходом датчика тока, который выполнен на базе Цифрового переключателя, усилителя постоянного тока, генератора возбуждения, эталонного резистора и магнитомодуляциоНного узла, включающего магнитопроводы с обмотками возбуждения, первичной и компенсационной, а также демодулятор, при этом первичная обмотка подключена к токовым зажимам датчика тока, а состоящая из отдельных секций с разным числом витков компенсационная обмотка через эталонный резистор и цифровой переключатель подсоединена к выходу усилителя постоянного тока, управляющий вход цифрового переключателя подключен к выходу блока программного управления, потенциальные зажимы датчика тока соединены с соответствующими зажимами эталонного резистора, отличающийс я тем, что, с целью повышения его точности путем уменьшения динамической ошибки, в устройство введены магнитный экран, первый, второй и третий ключи, блок управления, датчик насыщения магнитопроводов, инвертор, блок развязки, последовательный LC-контур, первый и второй электрические вентили, резистор и потенциометр, демодулятор выполнен в виде фазового детектора, генератор возбуждения вьшолнен с выходами основной и удвоенной частот, первьй зажим выхода основной частоты генератора возбуждения соединен с его вторым зажимом через резистор и обмотки возбуждения, которые соединены между собой последовательновстре шо, к выводам обмоток возбуждения подключены соответственно входные зажимы датчика насыщения магнитопроводов и выводы потенциометра, подвижньй контакт которого соединен с одним из входных зажимов блока развязки, второй входной зажим которого соединен с общим выводом обмоток возбуждения, параллельно резистору подключена посзедовательная це почка, состоящая из последовательного LC-контура и первого электрического вентиля, последовательный LC контур через второй электрический вентиль, включенный встречно первому, и первый ключ соединен с выходом основной частоты генератора возбуждения, выход фазового детектора связан с входом усилителя постоянного тока, сигнальный вход фазового детектора

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам тока.

Известны стабилизаторы постоянного регулируемого тока Л и 2.

Известно устройство, содержащее силовой регулятор, измерительноусилительный блок, датчик тока и источник опорной величины, в качестве которого используется прецизионный цифроаналоговый преобразователь обеспечивающий возможность управления стабилизатором с помощью ЭВМ Щ

Наиболее существенный недостаток известного устройства заключается в том, что это устройство теряет способность-управляться от ЭВМ при использовании в нем датчиков тока с S-образной выходной характеристикой, которой обладает ряд перепективных датчиков тока, например, датчики магнитомодуляционного типа или основанные на использовании явлений ядерного и электронного резонанса.

Наиболее близким техническим решением к. предлагаемому является устройство содержащее силовой регулятор, соединенный через датчик тока с клеммами для подключения нагрузки управляющий вход силового регулятора подключен к выходу измерительноусилительного опорного напряжения и выходом датчика тока, который выполнен на базе цифрового переключ теля, усилителя постоянного тока, генератора возбуждения, этапонного резистора и магнитомодуляционного узла, включающего магнитопроводы с обмотками возбуждения, первичной

и компенсационной, а также демодулятор, при этом первичная обмотка подключена к токовым зажимам датчика тока, а состоящая из отдельных секций с разным числом витков компенсационная обмотка через зталонньм резистор и цифровой переключатель подсоединена к выходу усилителя постоянного тока, управлянщий вход цифрового переключателя подключен к выходу блока программного управления, потенциальные зажимы датчика тока соединены с соответствующими зажимами эталонного резистора 2. Недостатком прототипа является больщая динамическая ошибка, т.е. быстрые изменения тока нагрузки отрабатываются стабилизатором с большой погрешностью. Причина состо ит в том, что между первичной и компенсационной обмотками датчика тока прототипа, благодаря наличию массивных сердечников трансформатора постоянного тока (ТПТ), существует прямая магнитная связь, обеспечивающая передачу без существенных искажений быстрых флюктуации тока нагрузки на выход датчика тока, т.е. в принципе датчик тока является широкополосным. Однако на выход датчика тока также хорошо передаются и интенсивные коммутационные провалы,и выбросы напряжения, обусловленные работой ТПТ, частота их кратна или равна частоте напряжения возбуждения ТПТ. Дпя подавления указанных провалов и выбросов выходного напряжения датчика тока приходится существенно сужать полосу пропускания тракта 3 усиления сигнала ошибки стабилизато ра, что и приводит к увеличению динамической ошибки устройства, Цель изобретения - повьпиение точ ности стабилизатора путем уменьшенйя динамической ошибки. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного регулируемого тока, содержащий силовой регулятор, соединенный через датчик тока с клеммами для подключения нагрузки, управляющий вход силового регулятора подключен к выходу измерительно-усилительного блока, входы которого соединены соответственно с источником опорного напряжения и выходом датчика тока, который выполнен на базе цифрового переключателя, усилителя постоянного тока, генератора возбуждения, эталонного резистора и магнитомодуляционного узла, включающего магнитопроводы с обмотками возбуждения, первичной и компенсационной, а также демодулятор, при этом первичная обмотка подключена к токовым зажимам датчика тока, а состоящая из отдельных секций с разным числом витков компенсационная обмотка через эталонный резистор и цифровой Переключатель подсоединена к выходу усилителя постоянного тока, управляющий вход цифрового переключателя подключен к выходу блока программно го управления, потенциальные зажимы датчика тока соединены с соответствующими зажимами эталонного резисто ра, введены магнитный экран, первый второй и третий ключи, блок управления ключами, датчик насыщения магнитопроводов, инвертор, блок развязки, последовательный LC-контур, первый и второй электрические вентили, резистор и потенциометр, демодулятор выполнен в виде фазового детектора, генератор возбужден выполнен с выходами основной и удвоенной частот, первый зажим выхода основной частоты генератора возбуждения соединен с его вторым зажимом через резистор и обмотки возбуждения, которые соединены межд собой последовательно-встречно, к вьшодам обмоток возбуждения подключены соответственно входные зажимы датчика насыщения магнитопроводов и вьшоды потенциометра, подвижный контакт которого соединен с одним 534 из входных зажимов блока развязки, второй входной зажим которого соединен с общим выводом обмоток возбуждения, параллельно резистору подключена последовательная цепочка, состоящая из последовательного LC-контура и первого электрического вентиля, последовательный LC-контур через второй электрический вентиль, включенный встречно первому, и первый ключ связан с выходом основной частоты генератора возбуждения, выход фазового детектора связан с входом усилителя постоянного тока, сигнальный вход фазового детектбра подключен к выходу блока развязки, управляюпдай вход фазового детектора через второй ключ связан с выходом удвоенной частоты генератора возбуждения, а через третий ключ - с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу удвоенной частоты генератора возбуждения, выход датчика насыщения магнитопроводов подключен к входу блока управления ключами, выход которого соединен с управляющими входами ключей. При этом связь выхода фазового детектора с входом усилителя постоянного тока может осуществляться через введенный блок суммирования и коррекции, к входу которого подключена обмотка обратной связи. На фиг. 1 и 2 представлены принципиальные электрические схемы стабилизаторов. Стабилизатор (фиг.1) содержит силовой регулятор 1, измерительноусилительный блок 2, источник 3 опорного напряжения, датчик 4 тока, блок 5 программного управления и нагрузку 6. Магнитомодуляционный узел 7 включает магнитопроводы 8 и 9, которые с обмотками 10 и 11 возбуждения помещены в магнитный экран 12, поверх которого размещаются компенсационная 13 и первичная 14 обмотки, а также фазовый детектор 15, блок 16 развязки и потенциометр 17. Датчик 4 тока включает еще ряд элементов: цифровой переключатель 18,усилитель постоянного тока (УПТ) 19,эталонный резистор 20, генератор 21 возбуждения, первый 22, второй 23 и третий 24 ключи, блок 25 управления, датчик 26 насыщения магнитопроводов, инвертор 27, последовательный LC-контур 28, первый 29 и 5 второй 30 электрические вентили, резистор 31. В стабилизаторе (фиг.2) кроме перечисленных выше элементов датчик А тока включает обмотку 32 обратной связи и блок 33 суммирования и коррекции сигналов. Стабилизатор работает следующим образом. В рабочем режиме открыт только ключ 23 и на управляюпскй вход фазового детектора 15 поступает на- пряжение удвоенной частоты с соответствующего выхода генератора 21 возбуждения. Конденсатор LC-контура 28 заряжен до амплитудного значения напряжения основной, частоты генера тора 21 возбуждения, постоянное напряжение указанного конденсатора приложено в обратном направлении к. электрическому вентилю 29 и запирает его. Поэтому к последовательно соединенным обмоткам 10 и 11 возбуж дения магнитомодуляционного узла 7 через резистор 31 подводится переменное напряжение с выхода основной частоты генератора 21 возбуящения. Магнитомодуляционный узел 7 при таком возбуждении действует как магнитный модулятор с удвоением час тоты. Характерной особенностью магнитного модулятора является генерирование им напряжения удвоенной час тоты, если uIW Ф О, это напряжение может быть снято, в частности, с общего вьшода обмоток 10 и 11 возбуждения и подвижного контакта балансировочного потенциометра 17. Че рез блок 16 развязки (обеспечивает гальваническую развязку) напряжение удвоенной частоты поступает на сигнальный вход фазового детектора 15. Изменение постоянной составляющей тока нагрузки или тока компенсации приводит к появлению разбалан са ампервитков ДIW, что в соответст вии со статической характеристикой узла 7 вызывает появление на его выходе некоторого напряжения Ugbtx которое поступает на вход УПТ 19. Магнитомодуляционный узел 7 и УПТ 1 образ тот замкнутую систему автоматического регулирования следящего . типа.Выходной ток УПТ 19, который явля ется током компенсации и протекает через эталонный резистор 20 и включенные с помощью цифрового переключ теля 18 секции компенсационной обмо ки 13, под действием напряжения 3 изменяется до тех пор, пока разбаланс ампервитков не уменьшится до величины действующего рассогласования uIWp замкнутой следящей системы. При большом коэффициенте усиления УПТ 19 значение uIWp стремится к нулю. Так как компенсационная обмотка 13 закорочена на небольшое сопротивление (последовательно соединенные эталонный резистор 20 и выходное сопротивление УПТ 19), то трансформатор, включающий магнитный экран 12 и обмотки первичную 1Д и компенсационную 13, работает в режиме трансформатора тока. Поэтому переменная составляющая тока в цепи эталонного резистора равНа i i W,/Wo -Н 1 ) где Wj и W |, - количество витков соответственно первичной и компенсационной обмоток, 1 - переменная составляющая тока нагрузки. Соотношение (1) не учитывает погрешности упомянутого трансформатора. Полный ток через эталонный резистор 20 равен к ifco Чк где IUQ постоянная составляющая тока в обмотке компенсации . Напряжение на выходе датчика 4 тока равно g- где R - номинальное значение эталонного резистора 20, S но где - постоянная составлянлцая тока нагрузки. В измерительно-усилительном блоке 2 выходное напряжение датчика 4 тока сравнивается с опорным напряжением Uoq, которое вырабатывается источником 3 опорного напряжения. При отклонении величины тока нагрузки от установленного значения на выходе измерительно-усилительного блока 2 появляется управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход силового регулятора 1 Под действием этого сигнала отклонение величины тока нагрузки от заданного значения .уменьшается до пренебрежимо мапой величины, при этом U % U, откуда с учетом (3) получаек in onW,/R,,W,. Из соотношения (4) очевидно, что величина тока нагрузки зависит от числа включенных витков W компенсационной обмотки 13. Включение требуе мого числа витков этой обмотки обеспечивается цифровым переключателем 18 по командам от блока 5 программно го управления. Работа стабилизатора, приведенного на фиг. 2 в рабочем режиме характеризуется небольшими отличиями. Здесь на вход УПТ 19 поступает напряжение с выхода блока 33 суммирова ния и коррекции сигналов. На входы блока 33 поступают два сигнала: напряжение fgbix выхода магнитомодуляционного узла 7 и напряжение с обмотки 32 обратной связи. В блоке 33 осуществляется также необходимая коррекция в области верхних частот. С помощью указанных элементов трансформатор тока, включающий магнитный экран 12 и обмотки 13 и 14, охвачен через УПТ 19 отрицательной обратной связью. Эта мера позволяет уменьшить погрешность трансформатора тока примерно в раз, поэтому переменная составляющая тока нагрузки более точно воспроизводится на выходе датчика тока, что, в конечном счете, повышает точность стабилноатора. Здесь К - коэффициент передачи от входа блока 33 к выходу УПТ 19. - число витков обмотки 32 обратной связи. Рассмотрим теперь работу стабилизатора в режиме ввода. При нарушении рабочего режима стабилизатора происходит частичное и полное насыщение магнитопроводов 8 и 9. При этом индуктивность обмо38ток 10 и 11 возбуждения уменьшается и, соответственно, изменяется переменное напряжение на обмотках 10 и 11. Это изменение напряжения регистрируется датчиком 26 насыщения магнитопроводов и на выходе последнего появляется сигнал, которьй поступает на вход блока 25 управления ключами. Под действием этого сигнала п блоке 25 вырабатываются управляющие сигналы, под действием которых ключ 23 запирается, а ключи 22 и 24 отпираются. При отпертом ключе 22 через обмотки 10 и 11 возбуждения протекают однополярные импульсы тока, формирующиеся в результате резонансного перезаряда конденсатора LC-контура 28, их полярность определяется направлением включения электрического вентиля 29. В течение второго полупериода напряжения генератора 21 возбуждения конденсатор LC-контура 28 перезаряжается от указанного генератора 21 через электрический вентипь 30, ключ 22 и индуктивность ЬС-конту1)а 28. Ток через резистор 31 мал и не оказывает влия1;ия на указанные процессы. Через открытый ключ 24 и инвертор 27 на управляющий вход фазового детектора 15 поступает напряжение удвоенной частоты с генератора 21 возбуждения. Пока ключи 22 и 24. открыты, статическая характеристика магнитомодуляционного узла 7 имеет линейный участок с двусторонним ограничением. Рабочая точка стаби.ггизатора быстро возвращается на линейный участок и п блоке 25 управления ключами вырабатываются сигналы, под действием которых ключи 22 и 24 запираются, а ключ 23 отпирпется. Стабилизатор перехолит в рабочий режим. yv pryvryv .n vv