Устройство для питания нагрузок стабилизированным напряжением постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК G05F1/46 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Известны устройства питания нагрузок постоянного тока, в которых подключение нагрузки к источнику питания и отключение от него осуществляется напрямую с помощью ключей 1. Недостатком этих устройств является то, что подключение нагрузки и ее отключение сопровождается бросками напряжения на зажимах источника питания,которые особенно значительны при ограниченной мощности источника и которые создают помехи в работе других

потребителей электроэнергии, питающихся от этого же источника.

Известно также устройство, реализующее способ питания нагрузок и содержащее два источника питания, к каждому из которых любая нагрузка подключается, либо отключается от него с помощью отдельного ключа 2. Одним из главных недостатков такого устройства является относительная сложность, состоящая в необходимости использования для подключения каждой из нагрузок и ее отключения без возникновения помех на шинах источника питания двух ключей. Т.е. для подключения (отключения)

VI о о ел

OJ

со

п нагрузок без помех на шинах источника необходимо использовать 2 п ключей.

Наиболее близким по решаемой-задаче к предлагаемому устройству является реализующее способ питания устройство для питания нагрузок стабилизированным напряжением постоянного тока, содержащее стабилизирующий источник питания, выход которого через индивидуальные ключи и измерители тока соединен с выводами для подключения соответствующих нагрузок, а через регулятор - с питающим входом имитатора нагрузки, программно-управляющий узел, первый вход которого подключен к выходам измерителей тока, второй вход - к первому выходу блока управления, а выходы - к управляющим входам регулятора и имитатора нагрузки. Достоинством данного устройства является простота, т.к. для подключения (отключения) п нагрузок без помех по цепям питания требуется лишь п ключей и один источник питания. Однако динамическая точность стабилизации напряжения этого устройства может быть сни- жена из-за расхождения параметров нагрузок при предыдущем и последующем их подключениях (отключениях). Еще одним существенным фактором, влияющим на изменение переходного процесса между предыдущим и последующим подключением (отключением) является изменение параметров источника питания. Например, для аккумуляторных батарей такими параметрами являются ЭДС, внутреннее сопротивление и т.д. Следовательно, использование для ликвидации помех по цепям питания при каждом последующем подключении (отключении) какой-либо нагрузки информации о ее предыдущем подключении (отключении) может в ряде случаев привести к недостаточной динамической точности стабилизации напряжения источника питания.

Целью настоящего предложения является повышение динамической точности стабилизации выходного напряжения,

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для питания введен счетно-решающий узел, первый вход которого соединен с выходами измерителей тока, второй вход - со вторым выходом блока управления, а выходы - управляющими входами регулятора и имитатора нагрузки и с введенным третьим входом программно-управляющего узла, обеспечивающего корректировку программ управления.

Отсутствие в технической литературе сведений об устройствах питания, подобных предложенному, в целях достижения описанного выше эффекта, свидетельствует

0новизне взаимосвязи между совокупностью существенных признаков заявленного изобретения с положительным эффектом, что обеспечивает существенные отличия

этого изобретения от всех известных устройств аналогичного назначения.

На чертеже представлена схема предложенного устройства для питания нагрузок стабилизированным напряжением постоян0 ного тока, поясняющая его работу, где изображены: 1 - стабилизирующий источник питания; 2,3,4 - индивидуальные ключи; 5,6,7 - измерители тока; 8,9,10 - выводы для подключения нагрузок; 11 - регулятор, 12 5 имитатор нагрузки; 13 - программно-управляющий узел; 14 - блок управления; 15 - счетно-решающий узел.

Устройство для питания нагрузок стабилизированным напряжением постоянного

0 гока содержит стабилизирующий источник

1питания, выход которого через индивидуальные ключи 2,3,4 и измерители 5,6,7 тока соединен с выводами 8,9,10 для подключения соответствующих нагрузок, а через ре5 гулятор 11 - с питающим входом имитатора 12 нагрузки, программно-управляющий узел 13, первый вход которого подключен к выходам измерителей 5,6,7 тока, второй вход - к первому выходу блока 14 управле0 ния, а выходы - к управляющим входам регулятора 11 и имитатора 12 нагрузки. Устройство для питания содержит также счетно-решающий узел 15, первый вход которого соединен с выходами измерителей

5 5,6,7 тока, второй вход со вторым выходом блока 14 управления, а выходы - с управляющими регулятора 11 и имитатора 12 нагрузки и с третьим входом программно-управляющего узла 13, обеспе0 чивающим корректировку программ управления.

Устройство для питания нагрузок стабилизированным напряжением постоянного тока работает следующим образом.

5Предварительно стабилизируют напряжение источника 1 на определенном уровне (на фиг.1 показано) и с помощью индивидуальных ключей 2,3,4 производят контрольные подключения и отключения нагрузок.

0 подсоединенных к выводам 8,9,10 для подключения нагрузок (сами нагрузки на схеме не показаны). Возникающие при этом в каждой из нагрузок переходные процессы тока фиксируют с помощью измерителей 5,6,7

5 тока и по их выходных цепям подают на первый вход программно-управляющего устройства 13, в котором на основании переходных процессов подключения и отключения каждой из нагрузок строятся обратные переходные процессы и на их основации формируются соответственно первая и вторая управляющие программы в виде изменения частоты, амплитуды сигналов И т.д.

Также предварительно в счетно-решающий узел 15 с помощью бпокз управления 14 записывается математическая модель, обладающая необходимой степенью точности, всего устройства питания, включал такие ее составные элементы, как матемзтическ&я модель источника питания 1, математические модели всех нагрузок, имитатора нагрузки 12. регулятора 11, а также модель связей между всеми составными элементами устройства.

Перед подключением (отключением) любой из нагрузок с измеритр.чей 5.6,7 тока (тех, которые подключены) информация подается на первый вход счетно-решающего узла 15, где на основании это/ информации (могут в устройстве применяться также и другие датчики, например напряжения л т.д., которые на схеме фиг. : не показаны) уточняется, математическая модель источника питания 1 (это необходимо т.к., например, для аккумуляторных батарей может измениться внутреннее сопротивление и т.д.). а такжэ всей системы в иелом Затем на основании уточненной ;.зтематпческзй модели системы и математической модели подключаемой (отключаемой) нагрузки формируют переходный процесс подключения (отключения) нагрузки. Информация об этом переходном процессе поступает с выхода счетно-решающего узла 15 на третий вход программно-управляющего узла 13. где на основании этой информации строятся обратные переходные процессы. Далее осуществляется сравнение уже имеющегося обратного переходного процесса, полученного от предыдущего подключения (отключения) нагрузки и нового переходного процесса, полученного на основе математической модели, оперирующей самым последним состоянием всего устройства перед подключением (отключением), и корректируют имеющийся переходный процесс и. соответственно управляющую программу.

При подключении одной из нагрузок вначале с помощью регулятора 11 плавно увеличивают ток источника 1 через имитатор нагрузки 12 до значения, не меньшего максимальному значению, измеренному в нагрузке при ее контрольном подключении, а затем одновременно с замыканием одного из индивидуальных ключей 2,3,4, соответственно требуемой нагрузке, по сигналу блока 14 управления сопротивление имитатора 12 нагрузки изменяют по соответствующей программе. Так как изменение сопротивления имитатора 18 нагрузки при этом таково. что величина тока в ней соратна ..зменению величины тока Б подключаемой нагрузке то общий ток подключаемой нагрузки и пмитатора 12 нагрузки в переходном режим остается неизменным и, следовательно, потный ток источника также неизменный. Расхождение параметров нагрузок и состо янил системы в целом при предыдущем /

очередном включении в этом случае не приведут к возможности возникновения помэ, т.к. они учтены через математические модели устройств в отдельности м системы е целом и эти расхождения компенс.фойлнь1 Е;.

управляющих программах программка-управляющего узла 13.

При отключении одной из нагрузок одновременно с ее отключением с помощью

индивидуальных ключей 2.3.4 по сигнал ,, блока 14 управления начинает Функционировать профйммно-упоавляющпй узет 13 ч изменять сопротивление дополнительной нагрузки по соответствующей программе.

По скончании переходных процессов в дополнительной нагрузке как при подключении нагрузок, так и при их отключении, ток источника 1 через имитатор 12 нагрузки с помощью регулятора 1 1 плавно мег1ьшают

до нуля.

Таким образом, предлагаемое стройст- 50 питания позволяет повысить дпнзс.иче- скую точность стабилизации нзпряжем/. источника питания за смэт компенсации

расхождения параметров нагрузок при предыдущем и последующем подключении (отключении). Указанная компенсация производится на основании информации датчиков о состоянии всей системы в целом и

устройств в отдельности и их точных математических моделей.

Формула изобретения Устройство для питания нагрузок стабилизированным напряжением постоянного

тока, содержащее стабилизирующий источник питания, выход которого через индиви- дуальные ключи и измерители тока соединен с выводами для подключения соответствующих нагрузок, а через регулятор

- с питающим входом имитатора нагрузки. программно-управляющий зел, первый вход которого подключен к выходам измерителей тока, второй вход - к первому выходу блока управления, а выходы - к

управляющим входам регулятора и имитатора нагрузки, отличающееся тем. что. с целью повышения динамической точности стабилизации выходного напряжения, в не го введен счетно-решающий узел первый вход которого соединен с выходами измерителей тока, второй вход - с вторым выходом блока управления, а выходы - с управляющими входами регулятора и имитатора

нагрузки и с третьим входом программно- управляющего узла, обеспечивающим корректировку программ управления.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение динамической точности стабилизации выходного напряжения. В состав устройства входят стабилизирующий источник 1 питания, ключи 2-4, относящиеся к нагрузкам, измерители тока, программно-управляющий узел, блок управления, регулятор, имитатор нагрузки, счетно-решающий узел. В предложенном устройстве осуществляется сравнение уже имеющегося обратного переходного процесса, полученного от предыдущего подключения (отключения) нагрузки, и нового переходного процесса, полученного на основе математической модели, оперирующей самым последним состоянием всего устройства перед подключением (отключением), и корректируют имеющийся переходной процесс и, соответственно, управляющую программу. Таким образом, в устройстве производится компенсация расхождения параметров нагрузок при предыдущем и последующем подключениях (отключениях). Указанная компенсация выполняется на основании информации датчиков о состоянии всего устройства в целом и отдельных узлов, а также с учетом точных математических моделей. 1 ил. СП с