Система стабилизации электрической величины Советский патент 1980 года по МПК G05F1/10 

оазе утра(,го дросселя «асыщения.

На 1ФИГ. 11 1П|ред Ста1Влан.а (Прй:ицИ(пиальная элактричесжая схема системы стабилизацин электричебюой 1вел.ич.ины, в качестве которой взято наир.яжеиие; на фиг. 2-5 iBaipinaiHTbi .схем (Сист-амы ста|б:ил:иза1ции.

В соответствии с фи.г. 1 система стабилизации юодержйт подключенный :входо,м к входным 1Вывода|М | 1пра1вляе мый регулятор /, iB .каяесиве йотаропо 1мО|Жет быть июлользоваи утравлявмый 1вы1пря)м:итель, сравнивающе-уоилительный узел 2, состОЯ.щий «з усилителя 3 иостаяннаго тюка и ,Н|СТ01ч.ни-ка 4 owopiHono (задающего) наиряжения, датчик 5 ста билизируемой электрической величины в H.airpyaKe 6. Выход усилителя 3 постоянноюо тока через первый согласующе-усилительный узел 7 и блок 8 управления 1Соед1И1нен с утр.авллющИ м входом уиравляеморо регулятора /. |Выход усилителя 3 inocTOfliHHiOiro тока соединен т-акже 1второй сагл.асующе-уеилительный узел 9 с управляющиМ (зторсго улравляемопо ре гулято;ра 10, выполн-енного на базе др-осселя JJ и aiKTMBiHoro регулируемо ло элемента i}2, .силовая цепь которого ;в,ключбиа .между выходными минами. Система та;кже содержит резисторы J-3-19 Л конденсаторы 20-23 .

Схема 1на ф.иг. 1 доказана для случая, когда управляющий вход .второго регулятора щр.имы1кает к общей шияе, а также п.ри отри;цательной полярности общей выходной ШИНЫ.

На фиг. 2 1П01казан вариант (Схемы системы стабилиз.ацни, когда общая шина имеет доложителиную полярность.

В ЭТО.М Случае -м.ежду управляющим входом 1второ:го ралулятдра я (выходом второго согласующе-уоилительного узла 9 включены разделителыный узел 24, а также pesiHCTOp 26, 1конденсато,р 26 и дроссель 27.

Схемы на фиг. 1 и 2 предназначены для стабилиза Ц1Ии напряжения. В случае стайи..тизации тока датчик 5 стабилизируемой элект1ричеокой |величи:ны /включается в цепь нагрузки. Этот вариант юистемы стабил.изации показан на фиг. 3.

На фиг. 4 1изоб)ражен 1вариа1нт системы :стабилизации, колда лервый регулятор / выполнен на :базе управляемого дросселя 28 насыщения, управляемого от уоилителя 29 мощности, совмещающего фу1икци1И лдрвого .оогласующе-усилительного узла 7 и блока 8 управлепля.

Уиравляемый дроссель 28 насыщения гюдключен к питающей сети через трансформатор 30 и .имеет выпрямитель 31 на выходе, при этом если на фиг. 1 в «ачестве активного регул.ируем1ого элемента 12 чоп ользована электрическая ла.мпа, то на фиг. 4-транзистор. Кроме того, на выходе 1вкл1очен Конденсатор 32.

На ф.И|Г. 5 показан вариант схемы системы ста билизащии при вышолнении нервого регулятора на /удравляемОМ выпрямителе и aiKTHBiHOPo |регул.ир.уем1ого элемента 12 .на

транзисторе и при использовании в области НИ.31КИХ напряжений, когда один из электродов акти1вно1по регулируемого элемента 12 подключен к выходной щине непосредственно, а блак 33 совмещает функции сравнивающе-усилительного узла 2 и датчика 5 ста:билизп.ру&мой электрической величины.

В соответствии с фиг. 1 первый регулятор /, в качестве KOTO.po.ro можио 1И1Сйтользавать унравляемый (вып.рямитель, подключается к трех|фа1зно.й продмышленной сети или к .сети повышенной (выс«К|ОЙ) частоты, .в частности IK однофазной лр.омыш:ленной сети, если это допустимо спозиЦ1ИИ потребляемой упр.а1вляемым выпрямителем мо.Ш|ности. Выбор сети питания и стру|ктуры ута.ра1вляемо,.-о (вышрямителя может определяться тре,б:ав.ания.м,и .к комnaiKTHocTH системы :в 1цел1ом.

Первый .согласующе-уоилительный узел 7 выпОЛняет функцию согласования входнаго сопротивления блока 8 управления с выходным сопротивлением усилителя 3 постоянного така. В частном случае это

эм1нттерный павтаритель, если не требуется согласования по фазе в контуре обратной авязн, замыкающемся через управля.емый вып.рямитель. Второй .согл.а.сующе-усилительный узел 9 выполняет фунасцию усиления сигнала и, кроме этого, функцию описанного саг л а су юще-у си ли тельного узла 7.

Разделительный узел 24 (фиг. 2) предназначен для |раэделения по постоянному

току лтаравляющего входа второго регулятора, 1находящегооя под высоким лотен.циалом, И BTopioro согласующе-усилительного узла 9, лр.смыкающего к общей шине системы. iKoHCTpiiKTHBHO ра.зделительный

узел 24 МОжет .быть выполнен в виде трансформатора или схемы на емкостных связях. В овдельных случаях, например при иита1нии от сети п.овыщвН1Ной частоты, дроссель // может отаутствовать, его

может заменить, в частности, индуктивно.сть СИЛ.ОВОЙ пени унравляемо-по выпрямителя. Резистор 16 и конденсатор 21 обр.азуют цапь автоматического смещения. Резисторы 13, .14 создают требуемый режим

для работы второго регулятора - в определенных условиях конкретной схемы резистор 14 и канденсатор 20 могут быть ис1ключвны из схемы. Конденсатор 26 и дроссель 27 (фиг. 2) являются эле.ментами резонансного контура для техно.логичеокой цели: он 1В ключается в систему только в период ее наладки и на стройки, после чего этот контур мо.жет быть отключен, так как существенного з на чения в рабочем состояНИИ он Не ;И меет; при до1статочноМ опыте

кет необходимости IB использовании этого резонансного :конту|ра и при наладке.

У|дра1вляемый вьтрам-итель .в-вид} его специф.ики Обладает ограниченным быстродействием, (поэтому ста;бил1изирующие свойства |Системы 1на ло1СтоЯ|Нном то,ке .и в области НИ31КИХ частот определяются параметрами ОИ1Стемы, .за1М;Мнутой через первый регулятор /. С .возраста:нием частоты возмущ.ающего (воздействия растет стабллизиРуЮЩа:Я (роль BTOpiOrO (1быСТ(рПДеЙСТ;ВуЮ1ЦОго) 10 регулятора. О-ба регулятора работают (В системе на принщнпе регулирования по отклонению, он.и (Оба выполняют свою (кцию регул.ир,о1ван1И Я по отношению к любому действующему ;на систему возмущению. Допустим, что у(величился с определенной Скоростью так на1прузкм. В сзяз:: с увел.ичеггиием тока :иагруз,К1И }-1меньшается гбсолютное значение напряжения на выхо.де системы, а иа входе усилителя 3 лостозкного тока :0б(ра3(уетоя сигнал, вос(производящ.ий .выходное напряжение о::стемы п соответствии ,с оередаточлой фу,Н|Кцией пзме рительного устройства. Этот сигнал усиливается усилителем 3 1постоя1нного така и поступает ло (канала;м уирашления оболх рэгуляторав. nepiBbiM pearitpyeT на из менение тока напрузки (второй регулятор 10, актзвный регули|р(уемый элемент 12 начинает подзаи(И1раться, а дроссель ,/У поддерживает прежнее зНачение тока. Через гнсхоторое время вступает .в действие ииершюнный первый регулятор /, т. е. иа прил1ер управляемый вы1;1р|ЯМИтель, ai о-кончательно фихсгфует навое зна1чение } а11ряжения еистсм.з. БызваНиое новьвм уста1иази1ВШ1Имся ,:;ем така 11а1груэки; величина нового знг.ч-гния натряжеиия на выходе системы оппсдгляется коэффициенто;м стабилиза.ции системы.

Аналогично С(пи,оан1ному система реагирует :на любое другое возмущение, з том на лульса-иию натрялчения на выходе трйвляемого (вы(пр1Я,М(Ителя, при этом итульсгция нг1П1ряж ения уменьшается только с Помощью второго регулятора, который способствует (повышению устойчпвости систе7;1ы. в определенной степеки препятствует качал} развития колебательното лроиесса. Если в работающей (системе выключить втоГОЙ регулятор, то иочти всегда система переходит в а(вто(колебательный режим. С-: стема не -пробует фильтрующих устройств в силпзой части управляемого вьшрям1ителя ;; ;хеме пра(вления им, это является пoлc ;:-:; тсльным фа1КторОМ, П0(вышаюш1:1м ее устойчивость. Система устойчиво работает ;;:- омичеокую, инду1кти1вн -ю, емкостн -ю. а т:-ь;же смешаилтую на;Г(руэк .

Техннко-экономичеокий эффект изос отзгг.ля определяется темИ преимущестзами. которыми оно обладает перед лучшими ;п1вестными техиичеакими решения.ми в результате максимального 1пр(иближен(ия ее к

напрерьизкои системе регулирования: повышается качество регулирования по всем показателям; повышается устойчивость регулирования; исключаются из системы фильтрующие элементы.

Пои иодаче сигнала в эталонную часть системы ока может работать с высокой точностью iKsx сверхмощный силитель постоянного тоха .3 весьма широхом дндаазсне

частот.

На . 3 показан вариант схемы системы стаб1 Л|Изаиии, Хсгда стабилизируемой зеЛ|:;чиной Я1зляется тек в иа.грлзкс 6 (з каi eiCT32 которой иоПОльзуется, в чг.стнс-сти,

электромагнит). Процесс стабилизации иротахггт аналогично сигисаигиомл. ДатчПК 5 стасп,изиз е ::ГО пара;мстра (тока) зхлюч; ; 3 цель натругки. Устойчивость системы Б данмом слуЧае может быть повып ена

сле-дстзами коррекции, в частности блокчр(:занием натрузки 6 / С-иепоч,кой, а датчик; тоха - конденсатором.

Система не требует фильтрхющих стройстз 3 силозой цопи уиравляемого

вь:прям1 теля. так и з cиcтe гe упра(злен1ия им, это является положительным фа ктором, Г. ее хстойчивость.

На фиг. 4 показан вариаит схемы систе:,ibi, где 3 качестве nepiBoro регулятора / испсльзозан регулятор на базе дросселя 28 насыщения. правляющая обмоика которого включена к выходу усилителя 29 мощности, 1:ололняющбго фхнкщщ согла сующе-усилительного узла 7 и блока 8 управления в соответствии с фит. .

Вход дросселя 28 насыщения присоединен к трансформатору 30 или непосредственно к питающей сети, а выход - выирямителю 31, на выходе которого и установлен

второй регулятор 10 (быстродействующий). Этот вариант схемы не агмеет явно выраженного источника эталонного налряжения. Его роль может выиолнять стабилизатор напряжения на основе эффекта бссконеч.нпго усиления, который Осуществляет питание усилителя 5 иостсянно,го то.ка. На выхо.де установлен -конденсатор 32. (включенный параллельно нагрузке 6. Устройство не содержит фильтра в обп1еиринятом представлент;, Кан.донеатор 32 предназначен для обеспечения устойчаизости.

Работа обоих регуляторов неразрывно связана между собой, -каждый из них в отдельности не может обсспеч1ить иоста1влснной цел.и. ПрИ воз(действии возмупаения как 3 Приведенных схемах решениях иервы. реагир ет .на него второй (быстродействующий) регулятор 10. Исходя из оснозиой задг.-JiL этого ,регулятора, рабочее иапряжанис

На аХ:;,зно:а р:;:ул1;руем:о.: элементе 12 (транзисторе ;з :юказаннг М варианте схемы) устанавли застся незначительным относительно выходного напряжения устройства. ПравилыНая работа каждого регулятора

обеспечивается соответствующим фазировапнем сигналов в цепи отр-ииатсльном ооратной С13ЛЗИ. Для ;ч0 1стр :кгив::с:о j6;: :-; ния задачИ фаЗ;-ф;)ван1;1я усилитель 29 ;o: iности .имеет два входа - прямой ;i :i;::;opcный. ТОЧНость устройства v-.лреаеляетсЯ глуби.иоП отрииатсльной Обрати:;й . Второй (быстротейСРвующий) регулятор c:ioсобсталст, } во всех п9Ивете}1нь л ;оарс ;г1тах, ill 03 ы шеи и 1О устойчп.вости.

тот

Устройство не сод€|ржит фильтра, ;-i этот фахто,р также иовышает устойчивость л точность си.стемы.

По отношешпо к сйстема.м регулировпн |я на дро.ссеЛЯх в данно-м случао П мсс; место более высокий КПД, более высокие качества .в диьча М,И|ке и статн.ке, 1Ира;лтиЧССки не огр а Hi 14 OHin а я мощ.ы.о сть.

На ф1Иг. 5 лаказан ;ва1риа.нт схемы з н.зкавольт1ных режимах, когда в качестве регулНруеМОго aiKTHiBHOTo элемента 12 иелользован транзистор, один )з силозых элс тродов ivOTQporo подключен к силовой непооредст1вен,но, а база через разделительный узел 24 - т выходу блока 33, ссзМещающего функции датчика стабилизируемого стара метра и сравнизаюиге-усилительного узла.

Ф о р ai у л а Изобретен и я

1. Система стабилизации электрической величины, оодоржа щая .иод-ключе 1нь й входом ,к входны.м ;вы,з€да1м первый управляемый блоком у1лра1вления регулятор, сраз:Н,И1ваю1це-у силИтель;ный узел, подключенный вxoдoiM к датчику 1стабилизз1(руемой электрИчеокой величины, второй упра1вляемый регулятор, lO т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД, уменьшения пульсаций л -повышения устойчивости и точнюети, у П1раВляюш.1ИЙ вход первого ушразляемого регулятора связан через

первый введенный согласующе-усилмтельиый узел с 1выходом сра1вн1 ва ОИ1с- с;:л;1тольного узла, а вход вто-рого -|; рааляс ;ого регулятора связан с выходом сраач::ваюше-уснлительно.го узла через введенный а т;) ро и coi-л юще С(И Л|И т e.;i i. и i ы и уз ел, причем второй упра1ВЛяемый рег лятоэ выпч)Л1нен на базе СоединеИНЛзГХ 11:)слсл,гт тельло дросселя, выключенного иослелоззтельно В выхОДную niHiHy на зыход ) - }:1ра1вляе1мо,го регулятора и а1ХТ1 :зного ро yлиpyeмoгo элемента, сплозая ц:-:1ь котоусго 1В1Хлючена меясау выходиым и .

2.Снстема по п. 1, о т. а ю щ а я с л тем, что iB случае «апользовашия системы в области высоких нап:ряже-ний о тин из силовых электродов а-хт1.::Ного ре Л:т:смого элемента подключен iif соответств - 0щей выходной шлие через взедгчмыс л:-раллельно соединенные резистор н кснде:;сатор.

3.Сиетема по in. 1, о т л и ч а ю ш а я с л тем, что 1В случае иопользо(вания системы в област(И низких нал.ряжен.ий од;лн из силовых электродов aKTHBiHo.ro регулирующего эле.мента ш-одключен ж соответствхлоЩ:; выходной шине непоародственно.

4.Система по п. 1, о т л и ч а ю ид а я с я тем, что в качестве nepiBoro управляемого регулят01ра использован уп1ра1вляемый -зы1 ;митель.

5.Система по п. I, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что управляемый релулято.р выполнен ria базе у|П;ра1вляемото дросселя насыщения.

ИсточнИ к-и инф0;рмации, принятые зэ внимание ири зкопертлзе:

1.AiBTOpCKoe .св.идетельст1во СССР Л 365694, кл. С 05 Н 1/56, 1973.

2.Доме|НИ КОВ В. И. и Казанский Л. AL СтабплиЗПрова.нлые лсточлики электролитал81я судовой (радиоэлектронной аппаратуры. Л., «Судостроение, 1971, с. 2-50.

+

ДЗ

-гг

-п I

75

чг

п4

0-ЛЧ

2B 4

14

.t

-/

F22

72

27

;j Ф2

9 3 -

D

1«

o-f/f l-w

27

1

2