Источник питания электромагнита постоянного тока Советский патент 1991 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электргг- технике, а именно к технологическому оборудованию ускорителей заряженных частиц и термоядерных установок, в частности к источникам питания электромагнитного оборудования постоянного тока.

Целью изобретения является повышение быстродействия при отработке Оеэ перерегулирования в выходном токе ступенчатого задающего сигнала большой величины.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

к вьшоду 1 подключения задающего . сигнала UQ подключен второй вход первого узла сравнения 2, выход которого через блок нелинейности 3 с характеристикой типа насыщения соединен с первьм входом второго устройства сравнения 4, выход которого через пропорционально-интегральный регулятор 5 подключен к управляющему входу преобразователя 6 переменного напряжения и в постоянное U. Выход датчика 7 тока соединен с первьм входом первого узла сравнения 2. К вЪгходу пропорционально-интегрального регуля:л

-J

а

(

тор 5 подкличен блок нелинейности 8 . с характеристикой типа зоны нечувствительности, выход которого через апериодическое звено 9 связан с вторьм входом второго узла сравнения it. Вы- оД преобразователя 6 через датчик 7 тока соединен с обмоткой электромагнита 10.

На чертеже и далее в описании Няты следующие обозначения:

t) «e-Ht) Sr(t)

15

20

r(t) U,,i,(t)

tJ(t)

KM.

задающий ступенчатый сигнал амплитуды UB

сигнал на выходе пропорционально- интегрального регулятора (управляющий сигнал для преобразователя); сигнал на выходе датчика тока; напряжение и ток на выходе преобра- 25 зователя; сигнал на выходе апериодического . звена;

30

- Уц(5) - передаточная функ- ция нагрузки, где

Т L,/R,KH-l/Rt,, где Ьц,КцГ индукт i тивность и актив-

.JciS) iufS)

ное сопротивление нагрузки (электромагнита) ;

. . p(.b;

B U e np

у ,;).

Otc

передаточная функция датчика регулируемого тока;

передаточная функ- ция пропорционально-интегральногорегулятора тока; передаточная функция преобрааовате- О ля;

передаточная функция усилительного апериодического « звена;

порог зоны нечувствительности бло

ка нелинейности 8 с характеристикой типа зоны нечувствительности и уровень ограничения блока нелинейности 3 с характеристикой типа насьпцення, соответствующий максимальному напряжению UH на , выходе преобразова-f теля 6.

Устройство работает следующим образом.

Если принять, не нарушая общности, что Кпр К„« Ко It то коэффициент К связан с круговой частотой CJ ср,г среза линейной части разомкнутого контура стабилизации тока соотнощением К Т W

ср,т

где Т постоянная времени нагрузки.

Значение К много больше 1, т,е, частота среза сОср.и линейной части разомкнутого контура, охватьшающего регулятор тока 5, много больше .

В качестве выходного сигнала принят сигнал с выхода датчика тока U(t), который повторяет форму вы- ходного тока 1„(Ь), так как U(t) « K,-i«(t).

Если уровень задающего сигнала

мал - и.

. .НА к

где U(v, - уровень

ограничения блока нелинейности 3, К - коэффициент усиления (пропорциональности) на линейном участке блока нелинейности 3, то изменение всех сигналов соответствует линейному режиму и наличие блоков нелинейности 3 и 8 никак не проявляется. Передаточная функция замкнутого контура стабилизации тока будет иметь вид:

ф(8) - -WiSl идз) i+w(s)

т

-i- sгде W(S) К

К„

Кн

TS+l

- g--Nnp- Ts+j

передаточная функция разомкнутого контура стабилизация тока и принято.

не нарушая общности. К,

К,

пp и .

Тогда процесс изменения напряже щя

5,3

на выходе датчшса тока 7 при малом ступенчатом сигнале U носит

монотонный характер и описьтается выражением U(t) Ug(l-e r-). Изменение также носит монотонный характер. Видно, что при малых сигналах процессы в известном и предлагаемом устройствах совпадают.

При больших уровнях Up --- посл

К

приложения задающего воздействия выходной сигнал блока нелинейности 3 с характеристикой типа насыщения устанавливается на ограничение и равен и. Сигнал, иpr(t) на выходе регулято рд 5 тока превьшает значение U зоны нечувствительности блока 8 нелинейности с характеристикой типа зоны нечувствительности и появляются сигнал на выходе блока 8 и сигнал iJA(t) на выходе апериодического звена 9. I Вследствие этого за очень малое время (так как частота среза 03 с контура, охватьгоающего регулятор 5 тока, большая - много больше частоты среза cOcpj. контура стабилизации выходного тока) сигнал UpT(t) на выходе регулятора 5 тока установится равным U) с высокой точностью, а к нагрузке будет приложено максимальное напряжение.

Сигнал Up(t) на выходе регулятора 5 тока будет поддерживаться рав- ньм и до тех пор, пока ошибка регулирования (и,- (t)) K , т.е. пока выход блока 3 нелинейности удерживается на огранич еник. В течение этого времени (пока Ug- tIдt)K U к нагрузке будет приложено максимальное напряжение U «щ изменение заряда на емкости в интегрирующей ч части регулятора 5 тока будет происходить с высокой точностью адекватно изменению тока нагрузки. После того, |как ошибка регулирования уменьшится до значения (Uo- U),, сигнал (t) на выходе регулятора 5 тока .уменьшится ниже уровня U, сигнал на выходе блока 8 нелинейности стагг нет равным нулю, а на выходе апери17М6

одического звена 9 сигнал Uд(t) будет спадать по экспоненте с уровня, v при котором Uot-Ct) стал меньше U..

Г W

Таким образом, в течение Времени, пока напряжение ид(Ь) на выходе датчиг ка тока (а значит и ток нагрузки) не достигло уровня

и,

К- Uo - U/V.

К

к нагрузке приложено максимальное напряжение и„ макс значит и скорость выхода максимальна.

Ф O -р мула изобретения

Источник питания электромагнита постоянного тока, содержащий преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого соединен с входными вьшодами, а выход через датчик тока подключен к вьтодам для подсоединения электромагнита, выход датчика тока связан с первым входом первого узла сравнения, второй вход которого соединен с вьюодом для подключения источника задающего сигнала, пропорционально-интегральный регулятор, выход которого соединен с управляющим входом преобразователя переменного, напряжения в постоянное, а также с входом блока нелинейности с характеристикой типа зоны нечувст вительности, выход которого подключен к входу апериодического звена, отличающийся тем, что, . с целью повьш1ения быстродействия при отработке без перерегулирования в выходном токе ступенчатого сигнала большой вепичины, в нега введены- блок нелинейности с характеристикой типа насьпдения и второй узел сравнения, причем выход первого узла сравнения через блок нелинейности с характеристикой типа насыщения подклю - чен к первому входу в торого узла сравнения, второй вход которого соединен с выходом апериодического звена, а выход второго узла сравнения , одключен к входу пропорционально- интегрального регулятора.

.

Изобретение относится к технологическому оборудованию ускорителей заряженных частиц и-термоядерных установок, в частности к источникам питания электромагнитного оборудования постоянного тока. Изобретение позволяет повысить быстродействие при отработке без перерегулирования в выходном токе задающего ступенчатого сигнала большой величины. Цель достигается введением вiсхему между первым узлом сравнения и пропорционально- интегральным регулятором последовательно включенных блока нелинейности с харак±еристикой типа насыщения и второго узла сравнения, причем выход цепи нелинейности обратной связи, охватывающий пропорционально-интегральный регулятор, подключен к второму входу второго узла сравнения. Это позволяет при больших уровнях задающего сигнала поддерживать на выходе пропорционально-интегрального регулятора сигнал с ВЙ1СОКОЙ точностью, соответствующий максимальному напряжению в нагрузке. Этот сигнал будет поддерживаться до тех пор, пока введенный блок нелинейности удерживается иа ограничении. 1 ил. а Ш (Л