Способ автоподстройки частоты источника питания резонансной колебательной системы Советский патент 1989 года по МПК H02M7/523 

o HKi-9D

00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания током повышенной частоты. Цель - повышение точности автоподстройки частоты источника питания. Устройство, реализующее способ автоподстройки частоты, состоит из блока 1 выделения фазы напряжения нагрузочного параллельного контура, блока 2 выделения фазы выходного напряжения источника питания. Сумматор 3 подсоединен к выходу блока 1. Схема сравнения 4 входами связана соответственно с выходом блока 2 и сумматора 3, а выход подключен к входу усилителя-преобразователя 5 сигнала рассогласования, выход которого связан с входом управляемого задающего генератора 6. Повышение точности автоподстройки частоты повышает мощность источника питания, снижает его загрузку реактивными токами и, соответственно, улучшает КПД и массо-габаритные показатели. 2 ил.

Фиг.2

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам автоподстройки частоты источника питания резонансной колебательной системы, и может быть использовано в устройствах электропитания током повышеной частоты.

Цель изобретения - повышение точности автоподстройки частоты источ- ника питания.

На фиг. 1 приведена схема источника питания, в котором используется предлагаемый способ автоподстройки частоты; на фиг. 2 - функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Источником питания служит автоном ньш инвертор (фиг. 1), выполненный п мостовой схеме с диодами встречного тока, подключенный по входу к источнику постоянного напряжения. К вы- ходу шшерторного моста подключена колебательная система, состоящая из последовательно соединенных коммути- рующего ЬцС|,-контура и параллельного нагрузочного Ь ВС„-контура.,

Устройство для осуществления автоподстройки по предлагаемому способу (фиг. 2) состоит из блока I вьщелени фазы напряжения U, нагрузочного параллельного Lj,RC,-контура, блока 2 вьщеления фазы выходного напряжения источника питания, сумматора 3, схе- мь1 4 сравнения, усилителя-преобразов теля 5 сигнала рассогласования и управляемого задающего генератора б. .

Инвертор осуществляет преобразование постоянного напряжения в переменное напряжение и ву к прямоугольной формы, для которого

242Е Г . .., . 1

и

0ЫХ

2-12Е Г . , , IsinUt

+ -sin3cot

+ - sln505t

.... .

Таким образом,, на колебательную

систему воздействуют напряжение пер- Г

вой гармоники U, sincot и 6ecf

50

конечный ряд напряжений высших гар- . i,

МОНИК. Каждая составляющая напряжения Ugbiji вызывает соответствующь Ю гар- монику выходного тока инвертора, и форма выходного тока инвертора отлич- гс на от синусоидального. Однако фор- ма напряжения на параллельном контуре близка к синусоидальной, так- как высшие гармоники проходят, в

JQ

5

20 моники U К 25

основном, через конденсатор нагрузочного контура, почти не вызывая в нем падение напряжения. Цель автоподсТ- ройки заключается в получении максимальной мощности в нагрузке путем согласования работы источника питания и реактивных элементов колебательной системы. Для фиксированного значения активного сопротивления R максимальная мощность соответствует максимальной величине выходного напряжения Ugy . Поскольку Ug является синусоидальным, то для обеспечения точной подстройки необходимо изменять частоту таким образом, чтобы обеспечивалось максимальное значение коэффициента передачи по напряжению К колебательной системы для первой гарбых

т.е.

УИ

и.

макс.

(1)

ики U К

Выражение для К определяется слеUК

образом: I

8ЫХ

ик

Z

у НК бК

(2)

1

.R,|(i.)l|(j«Lj

.Г Т 3tiq-K,

(3)

где (j)| - выходная частота источника питания;

- - коэффициент расст- 03, ройки параллельного контура;

h,,

1|)„ arctg RC U,(h,-I);

Решая совместно уравнения (l)-(4)j получаем

К.

1

()(ь

.,).j«.h(hll)

i-tgCf.K-tgq--jtgCf,,

515

Параметры колебательной системы выбирают таким образом, что незначительное изменение частоты Cx)| приводит к сильному изменению к пре небрежительно малому изменению tgCfj, Таким образом, можно считать, что реактивный член в выражении для К не зависит от частоты. В этом случае для данных параметров колебательной системы при изменении частоты Q, , когда I - tgtfjj. tgq О, имеем

1 1

макс.

и ijtgtf,, fgcf;,

Сомножитель 1 означает, что напряжение на параллельном контуре и„ сдвинуто относительно напряжения U на 90 эл.град. Таким образом, для получения максимального напряжения и„, что равносильно получению максимальной мощности в нагрузке, необходимо так изменять выходную частоту источника питания резонансной колебательной системы, чтобы обеспечивался фазовый сдвиг между первыми гармониками питающего напряжения U, и напряжения на параллельном нагрузочном контуре Uy, равный 90 эл.град.

Аналогичный результат можно получить и для других колебательных систем, когда, например, последовательно с параллельным нагрузочным контуром включен только дроссель L. или только конденсатор С.

Устройство (фиг. 2) для осуществления автоподстройки частоты по предлагаемому способу работает следующим образом.

На вход первого блока I выделения фазы подается напряжение нагрузочного параллельного контура U, на выходе образуется сигнал tfц 1 , пропорциональный фазовому сидвигу этого напряжения. Сигнал подается на первый вход сумматора 3, на второй вход которого подается сигнал -90 , пропорциональный фазовому сдвигу в 90 эл град. На выходе сумматора образуется сигнал 90°, который подается на первый вход схемы 4 сравнения, на второй вход которой подается сигнал Ср, пропорциональный фазовому сдвигу выходного напряжения инверторного моста U. j( и получаемый с помощью блока 2 выделения фазы. Блок 5 осущест- :вляет преобразование сигнала рассог- :ласования, равного qi Ц((+90° , в напряжение управления UN, , которое так

0

5

0

18346

изменяет частоту выходного напряжения и задающего генератора 6, а следовательно, и частоту Bcei o источника пиг тания, чтобы между напряжением на параллельном контуре и и выходным напряжением источника обеспечивался фазовый сдвиг, равный 90 эл. град.

Таким образом, способ обеспечивает точную автоподстройку частоты источника питания резонансной колебательной системы. Это позволяет повысить выходную мощность источника, снизить его з агрузку реактивными токами. Последнее, в свою очередь, приводит к повышению КПД системы и снижению габаритов. Предлагаемый способ характеризуется простотой реализации. Он исключает необходимость использования специального датчика фазы питающего напряжения, так как можно использовать фазу выходных импульсов задающего генератора источника питания. Последняя совпадает с первой. Для

5 получения фазы напряжения параллельного контура можно использовать напряжение обратной связи, которое снимается с нагрузки в системах автоматического регулирования для стабили0 зации электрического режима, нагрузки. Формула изобретения Способ автоподстройки частоты источника питания резонансной колебательной системы, состоящей из парал,- лельного колебательного контура, включающего в себя цепь нагрузки, и дру- , гих реактивных элементов, включенных с упомянутым контуром последовательно, заключающийся в том, что формируют опорный сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу выходного напряжения источника питания, формируют сигнал обратной связи, последний сравнивают с опорным, а из сигнала рассогдс ласования формируют напряжение управления, которым воздействуют на задающий генератор источника питания, о т- личающийся тем, что, с целью повьшения точности автоподстройки частоты источника питания, формируют сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу напряжения на параллельном колебательном контуре, формируют сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу в 90 эл. град., последний сформированный сигнал вычитают из предпоследнего и полученную разность сигналов используют в качестве сигналя обратной связи.

0

50

5

0Фие. I