Регулятор постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P13/26 

(54) РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для регулирования (стабилизации) постоянного тока в индуктивных нагрузках, а также в зарядных устройствах.

Известен стабилизатор постоянного тока с замкнутой цепью воздействия, содержащий управляемый напряжением и опорный генераторы с выходом на триггер, скважность которого регулируется 1.

Однако это устройство сложно.

Известно также устройство управления для питания индуктивного приемника, содержащее только опорный генератор (мультивибратор в автоколебательном режиме), что предполагает на нагрузке неизменное напряжение питания 2.

Недостатком этого устройства является невысокая точность регулирования тока из-за неизменного напряжения питания.

Наиболее близким по технической сущности является устройство с щиротно-импульсным регулированием тока зарядки. Собственно регулятор (стабилизатор) с обратной связью по току содержит схему запуска (триггер Шмитта), триггер со счетным входом, схемы И и транзисторный ключ

1 Т Б

в цепи нагрузки. Функцию нулевого диода выполняют вентили преобразователя 3. Указанный стабилизатор не обеспечивает необходимой точности регулирования тока при больщих изменениях напряжения питания нагрузки, так как частота переключений транзисторного ключа остается неизменной. В этом случае будут или повышенные пульсации тока (напряжение максимальное), или ток не будет успевать нарасти до определенного уровня (уставки) в каждом периоде коммутации (напряжение питания нагрузки минимальное). Кроме того, стабилизатор является менее надежным из-за двух триггеров, которые склонны к ложному срабатыванию при наличии помех.- Последнее усугубляется отсутствием гальванической

развязки между схемой управления и силовой частью.

Цель изобретения - повышение точности и надежности регулирования при больших изменениях напряжения питания нагрузки.

20 Цель достигается тем, что в регуляторе постоянного тока, содержашем транзисторный ключ в цепи нагрузки с нулевым велтилем, обратную связь по току и схему запуска, последняя выполнена в виде релейного элемента, выход которого соединен с транзисторным ключом через дополнительно включенный элемент гальванической развязки.

На фиг. 1 приведена схема регулятора постоянного тока; на фиг. 2 - диаграммы токов и напряжений при различных источниках питания (схемах выпрямителей) нагрузки от сети.

Регулятор содержит релейный элемент 1 с усилителем выходного сигнала на микросхеме, элемент гальванической развязки (оптрон) 2, транзисторный ключ 3 и датчик 4 постоянного тока.

Регулятор постоянного тока работает следующим образом.

При включении питания схемы и сети на выходе релейного элемента 1 формируется логический ноль, так как напряжение задания Уэ больше, чем напряжение обратной связи UOG. В этом случае через диод оптрона протекает ток, и транзисторный ключ 3 открывается. Ток в нагрузке (в обмотке возбуждения) начинает возрастать. Увеличение тока прекратится, как только напряжение Uoc., снимаемое с выхода датчика 4 тока, превысит Уз, в результате чего произойдет переключение релейного элемента 1, на его выходе сформируется логическая единица (положительное напряжение) , диод оптрона закроется, транзисторный ключ 3 выключится. Ток IOB в обмотке возбуждения начнет спадать по нулевому вентилю До, пока не достигнет уровня 1мии 1у-AI, где 1 - уставка тока, а ДI - величина тока, определяемая гистерезисом релейного элемента и временем запаздывания элементов контура регулирования. После этого релейный элемент 1 возвращается в исходное состояние и происходит очередное включение ключа 3. Аналогично при включенном состоянии ключа 3 ток IOB достигает уровня IMAIIC : + AI.

В регуляторе время включенного (выключенного) состояния транзисторного ключа не ограничивается, и при изменениях амплитудного значения напряжения сети частота переключений релейного элемента (ключа) автоматически меняется, а размах пульсаций тока нагрузки (при отсутствии пауз в напряжении) практически не меняется и остается на одном уровне, что повышает

точность регулирования. Повышается и надежность регулирования, так как в схеме запуска заменены два триггера на релейный элемент.

Поставленная задача повышения точности и надежности регулирования не решается при больших изменениях напряжения питания нагрузки и отсутствии гальванической развязки схемы управления от силовой части, так как воздействие относительно высокого напряжения сети на элементы схемы управления делает регулятор в целом неработоспособным. Кроме того, элемент гальванической развязки предотвращает прохождение помех от сети в схему управления, что также способствует повышению точности и надежности регулирования тока.

Предложенный регулятор позволяет снизить пульсацию тока на столько, что можно для питания обмоток возбуждения от сети переменного тока применять однополупериодичные схемы или трехфазные с диодами

0 в двух фазах. Регулятор позволяет существенно повысить коэффициент мощности, так как регулирование по углу в пределах одного полупериода заменяется по существу непрерывным регулированием.

Формула изобретения

Регулятор постоянного тока, содержащий транзисторный ключ в цепи нагрузки с нулевым вентилем, обратную связь по току и схему запуска, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности регулирования при больших изменениях напряжения питания нагрузки, схема запуска выполнена в виде релейного элемента,

выход которого соединен с транзисторным ключом через дополнительно включенный элемент гальванической развязки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3445754, кл. 323-45, 1969.

2.Патент Франции № 2122125, кл. Н 02 Р 13/00, 1972.

3.Проектирование устройств электропитания и электропривода, т. 1, М., «Энергия, 1973, с. 102-104.

,