Способ стабилизации предразрядного напряжения емкостного накопителя с зарядным ключом Советский патент 1990 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для создания стабилизированных систем заряда мощных емкостных накопителей, ра-- ботающих в частотно-импульсном режиме.

Цель изобретения - повышение точности стабилизации за счет компенсации влияния инерционности тиристорного или диодного ключа,

На фиг.1 представлены временные диаграммы; на фиг.2 - схема, реализующая способ..

В момент времени to (фиг.1), когда напряжение заряда емкостного накопителя достигает напряжения уставки Uy, начинается принудительное запирание зарядного тиристорного или диодного ключа. Зарядный ток с момента времени to быстро уменьшается и достигает нулевого значения в

момент времени ti. Длительность интервала to - ti определяется конкретной схемой и параметрами узла принудительной коммутации зарядного тиристорного или диодного ключа. На интервале to - ti через емкостный накопитель протекает заряд, равный

ti Qi / i2 -dt,

.to

a напряжение емкостного накопителя ста- жовится больше напряжения уставки Uy на величину

AUi Qi Сн,

где 2 - зарядный ток емкостного накопителя.

С момента времени ti до момента te через зарядный тиристорный или диодный

Оч

D Х

ключ протекает обратный ток, а через емкостный накопитель - заряд, равный заряду восстановления QB тиристорного или диодного ключа. Напряжение емкое; мого нако- Пителя уменьшается на величину

AU2 QB- См.

i После полного запирания зарядного ти- р|исторного или диодного ключа напряже- Н41.е емкостного накопителя в з{ависимости от соотношения величин AUi / AUz становится больше или меньше напряжения уставки Uy. Только при Л Ui Л U2 и, соответственно, Qi QB напряжение ёмкостного накопителя равно напряжению уставки Uy. В последнем случае инерцион- ность зарядного тиристорного или диодного К(люча не влияет на точность стабилизации г редразрядного напряжения.

Для компенсации отклонения напряже1ИЯ заряда емкостного накопителя за время 3 апирания зарядного тиристорного или диодного ключа напряжение уставки Uy необходимо корректировать на величину возникшего отклонения. Напряжением коррекции UK является результат интегрирова- ния и последующего усиления в 1/Сн раз зарядного тока на интервале запирания тиристорного или диодного ключа

1

и к / i2 Н 1Г,

to

(QI-QB /Сн AUH,

где UH - величина отклонения напряжения аряда емкостного накопителя от напряже- ия уставки Uy.

Скорректированное значение напряжения уставки Uy определяется вычитанием полученного напряжения коррекции UK из Заданного значения напряжения уставки Uy

Uy Uy-UK Uy- дин.

В результате очередная коммутация за- ||)йдного тиристорного или диодного ключа (начинается в момент совпадения напряжения заряда емкостного накопителя с пол- ученным значением уставки Uy .

При QI QB напряжение коррекции UK положительно, Uy Uy, а емкостный накопитель за время коммутации тиристорного или диодного ключа дозаряжается от напря- жения Uy до напряжения заданной уставки Uy. При Qi QB напряжение коррекции UK отрицательно, Uy Uy, а емкостный накопитель за время коммутации тиристорного или диодного ключа разряжается от напря- жения Uy до заданной уставки Uy.

Устройство (фиг.2) содержит источник 1 зарядного напряжения, к зажимам которого Подключены последовательно соединенные реактор 2, шунтированный тиристорным

5

10 15

0 5

0

5

ключом 3, зарядный диодный ключ 4 и емкостный накопитель 5 с датчиком 6 зарядного напряжения. Датчик 7 зарядного тока через управляемый ключ 8 подключен к интегратору 9, выход которого через пропорциональный усилитель 10 связан с запоминающим конденсатором 11. Напряжение уставки Uy и напряжение запоминающего конденсатора 11 подаются на блок 12 вычитания, выход которого соединен с одним из входов блока 13 сравнения. Второй вход блока 13 сравнения, подключен к датчику 6 зарядного напряжения, а выход соединен с управляющими входами тиристорного ключа 3 и управляемого ключа 8.

Устройство работает следующим образом.

В момент первого заряда емкостного накопителя 5 до напряжения уставки Uy срабатывает блок 13 сравнения и включает ти- ристорный 3 и управляемый 8 ключи. Поскольку заряд емкостного накопителя 5 осуществляется через реактор 2, напряжение уставки Uy выбирается больше напряжения источника 1 зарядного напряжения, Поэтому включение тиристорного ключа 3 сопровождается коммутацией зарядного тока и запиранием зарядного диодного ключа 4. Одновременно с началом коммутации с выхода датчика 7 зарядного тока на выход интегратора 9 поступает сигнал

U7 i2/K7,

где К - коэффициент передачи датчика 7 зарядного тока; пропорциональный зарядному току 2 на интервале коммутации. На выходе интегратора 9 к моменту полного запирания зарядного диодного ключа 4 устанавливается напряжение

0

5

0 5

IB

/ 12 dt

Ку

to

-(Qi-QB)/K7.

a на выходе пропорционального усилителя 10 - напряжение

UlO-K,0-U9- l: -н 1ч7

, Дин/К7,

где Кю 1 /Он - коэффициент усиления пропорционального усилителя 10.

Запоминающий конденсатор 11, установленный на выходе пропорционального .усилителя 10, заряжается до напряжения Uio, которое затем поступает на один из входов блока 12 вычитания. На входе блока 13 сравнения устанавливается скорректированное значение напряжения уставки, равное

Uy Uy-Uio Uy- Дин/К7.

После рэзряда емкостного накопителя 5 тиристорный ключЗ запирается, а зарядный диодный ключ 4 отпирается под действием напряжения источника 1 зарядного напряжения и начинается очередной зарядный цикл. Скорректированное значение напряжения уставки Uy в течение всего зарядного процесса поддерживается неизменным с помощью запоминающего конденсатора 11, поэтому включение тиристорного ключа 3 происходит в момент заряда емкостного накопителя 5 до напряжения Uy . После полного запирания диодного ключа 4 напряжение емкостного накопителя 5 при QI QB равно

Us Кб Uy + Д UH Кб Uy - Д UH ГК6/К-7+ Дин,

где Кб - коэффициент передачи датчика 6 зарядного напряжения.

При Qi QB напряжение емкостного накопителя 5 после полного запирания зарядного диодного ключа 4 устанавливается равным ,

Us Кб Uy - дин Кб -Uy +Д UH Кб/К7- дин

Как видно, при выполнении условия Кб К, т.е. при равенстве коэффициентов пе-; редачи датчиков 6 зарядного напряжения 7 зарядного тока, напряжение емкостного накопителя 5 после полного запирания диодного ключа 4 равно напряжению заданной уставки Uy.

Таким образом, за счет коррекции напряжения уставки обеспечивается компенсация инерционости процесса выключения зарядного ключа 4..

Если заряды Qi, QB в дальнейшем не изменяются, то на выходе пропорционального усилителя 10 и на зажимах запоминающего конденсатора 11 напряжение неизменно. Соответственно, не изменяются напряжение коррекции UK и скорректированное значение напряжения уставки Uy .

Изменение зарядов Qi, QB, вызванное, например, колебаниями напряжения источ- 5 ника 1 зарядного напряжения, установкой нового значения уставки Uy и другими причинами, сопровождается соответствующим изменением напряжения запоминающего конденсатора 11. Однако при сохранении

0 условия Кб К напряжение емкостного накопителя 5 будет всегда равно напряжению заданной уставки Uy, независимо от условий коммутации зарядного диодного ключа 4.

5 Таким образом, предлагаемый способ за счет коррекции напряжения уставки, обеспечивает компенсацию влияния инерционности процесса выключения зарядного тиристорного или диодного ключа при лю0 бой мощности емкостного накопителя, за счет чего достигается положительный эффект, заключающийся в повышении точности стабилизации предразрядного напряжения.

5 Формул аизобретения

Способ стабилизации предразрядного напряжения емкостного накопителя с зарядным ключом, заключающийся в сравнении измеренного напряжения заряда на

0 выходе накопителя с напряжением уставки и запирании зарядного ключа в момент равенства сравниваемых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, напряжение устав5 ки формируют путем вычитания из опорного напряжения напряжения коррекции, полученного путем интегрирования и последущего усиления в 1 /Сн раз, где Сн - емкость накопителя, сигнала, пропорционального заряд0 ному току на интервале запирания зарядного ключа, при этом операцию сравнения производят во время последующего зарядного цикла.

Qi

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в стабилизированных системах заряда мощных емкостных накопителей, работающих в частотноимпульсном режиме. Цель изобретения - повышение точности стабилизации предразрядного напряжения. Цель достигается тем, что напряжение уставки формируют путем вычитания из опорного напряжения коррекции, полученного путем интегрирования и последующего усиления в 1/С_н раз, где С_н - емкость накопителя, сигнала, пропорционального зарядному току на интервале запирания зарядного ключа. При этом операцию сравнения напряжения уставки и напряжения заряда емкостного накопителя производят во время последующего зарядного цикла. 2 ил.

4

o ft