Источник питания электромагнита постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК H05H7/04 

I

Изобретение от осйтся к технологическому оборудованию ускорителей заряженных частиц и термоядерных установок, в частности к источникам питания электромагнитного оборудования постоянного тока.

Целью изобретения является повышение плавности регулировки тока при ступенчатом изменении задающего сигнала в широком диапазоне.

Изобретение поясняется чертежом, где приведена упрощенная схема предложенного устройства.

Выход задатчика 1 тока подключен к вторбму входу схемы 2 сравнения, выход которой подключен к входу усилителя 3 постоянного тока. Нелинейный элемент 4 и выход управляемого интегратора 5 подключены к входам трехвходового сумматора 6, к выходу

сл

с

которого подключен вход компаратора 7 и управляющий вход вьшрямителя 8, к выходу которого подключен датчик 9 выходного тока.

Устройство работает следующим образом.

Вид передаточных функций узлов источника питания электромагнита и обозначения сигналов приведены на на чертеже. Аппроксимация выпрямителя 8. в постоянное звено с передаточной функцией W(S)Knp оправдана. также в том случае, если выпрямитель 8 включает в себя пассивные фильтры пульсаций и внутренние подчиненные контуры стабилизации напряжения. Дело в том, что при Т .

50 мс из-за .энергетических огНчраничений в сочетании со сложностью

1

СП

ел

реализации нецелесообразно делать полосу пропускани я контура сгаб1ши эации тока выше 10-15 Гц. На таких частотах практически не проявляются как .особенности динамики собствен™ но.силового элемента преобразователя, так и влияний фильтров и внутренних контуров, которые имеют,как правило, полосу равномерного пропускания до частот не менее, чем в десять раз больше, чем частота среза контура стабилизации тока.

с учетом сказанного передаточная функция

(8) К.1 UPT(S) TS+1

где Т g-, f,p.K дт-Кц

Передаточную функцию регулятора

К 12 тока зададим как W К + д

что обеспечит наклон логарифмической амплитудно-частотной характеристики разомкнутого контура стабили- заиди тока - 20 дБ/дек во всем диапазоне частот.

Обозначим максимально допустимое .значение сигнала Up, при котором система на}содится в линейном режиме как Up-r „скс При этом коэффициенты системы всегда устанавливаются таким образом, что если ирт находится .в линейной зоне, то и все другие сигналы находятся в линейной зоне. Тогда значению Upj ««не , выходе вьшря- мителя 8 будет соответствовать напря жение }j максимальное напряжение которое может быть на выходе преобразователя.

Характеристика нелинейного элемента 4 имеет вид

0,

если Up

UpT . макс

К

а-Ь -Un , если U. У/

ирт. глакс

- о

к

. ГДе

- UpTiuanc 1-К-К,

b

к

1-К-К,

Порог срабатывания смещенного компаратора 7 устанавливается равным

рт мако

Uo

Если уровкгнь сигнала задатчика .i«2H- А. то изменение сигК

Л

нала UPT соответствует линейному режиму работы. При этом включение интегратора 5 происходит в момент подачи задающего сигйала, а на выходе нелинейного элемента 4 в течение всего времени будет нулевой сигнал. Тогда передаточная функция по упU4T(S) 1

равлешш

Ф(8)

идз)

К

S+1

и процесс изменения тока во времени списывается выражением (t)

. Uo (t)Uo(1 - e-| t),

15

из которого видно, что выход тока на эаданньй уровень U, носит монотонный характер.

При и„ .

А в начальный

момент времени на выходе 11 регулятора 12 устанавливается напряжение UpT- больше, чем и интегратор 5 находится в занулениом состоянии. Т.е. начальная часть фронта импульса тока формируется фактически по разомкнутому циклу, когда к нагрузке приложено напряжение

Uj

Aiaicc

В момент, когда ошибка

уменьшится до такого значения, что

станет меньше U

pTwckc

Срабатывает

компаратор 7 и включает в работу интегратор 5. При этом в момент включения интегратора 5 на выходе нелинейного элемента 4 будет установлено

напряжение, соответствующее значению тока, при котором произошло включение интегратора. Далер выход на заданное значение U плоской вершины импульса тока нагрузки происходит

при замкнутом контуре стабилизации тока с пропорционально-интегральным регулятором.

По сравнению с прото гипом эффективность предложенного устройства ;

заключается в том, что применение устройства позволяет уменьшить перерегулирование в выходном токе при ступенчатом изменении задающего сигнала во всем диапазоне. Тем самым

при использовашш предложенного устройства в электрофизических комплексах повьшшется удобство эксплуатации, как следствие, сокращается время, затрачиваемое на физические исследованиг.

Формула,изобретения Источнлк питания электромагнита I

постоянного тока, содержащий управляемый выпрямитель с цепью от1)ицательной обратной спязи из .включенных последовательно датчика выходного постоянного тока, схемы сравнения управляемого интегратора и первого входа трехвходового сумматора, компаратор, выход которого подключен к управляющему входу интегратора, задатчик тока, выходом подключенный к второму входу схемы сравнения, усилитель постоянного тока, подключенный входом к выходу схемы сравнения, а выходом - к треть1455987 6

ему входу сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения гишвности регулировки тока при ступенчатом изменении задающего сигнала в широком диапазоне, введен нелинейный элемент с зоной нечувствительности, вю1юче гный одним вывод к точке соединения задатчика тока и 0 схемы сравнения, а другим выводом- к второму входу трехвходового сумматора, к выходу которого подклю- чен вход компаратора.

Изобретение относится к источникам питания электромагнитного оборудования постоянного тока для ускорителей заряженных частиц. Цель изобретения - повышение плавности регулировки тока при ступенчатом изменении задающего сигнала в широком диапазоне. В источник питания, содержащий управляемый выпрямитель 8 с целью отрицательной обратной связи, введен нелинейный элемент 4 с зоной нечувствительности, что позволило уменьшить нерегулирование в выходном токе выпрямителя 8 при ступенчатом изменении задающего сигнала на входе схемы 2 сравнения и повысить удобство эксплуатации уа. 1 ил.