Система стабилизации электрическойВЕличиНы Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

(54) СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ

Изобретение относится к промышленной электронике, в частности к системам стабилизации электрической Величины. Известны системы стабилизации электрической величины. Наиболее близкой к предложенной является система стабилизации электрической величины, содержащая соединенные последовательно между собой и включенных в выходную шину первый и второй регуляторы, сравниваюше-усилительный узел, подключенный входом к датчику стабилизируемой электрической величины, причем первый регулятор выполнен в виде управляемого выпрямителя, а второй - в виде транзистора 2, Недостатком данного регулятора является низкий КПД, высокие пульсации, малая устойчивость и точность. Цель изобретения - повышение КПД, уменьшение пульсации и повышение устойчивости и точности. Цель достигается тем, что в системе стабилизации электрической величины, содержащей соединенные последовательно между собой ri включенные в выходную шину первый и второй регуляторы, сравнивающеусилительный узел, подключенный входом к датчику стабилизируемой электрической величины, причем первый регулятор выполнен в виде управляемого выпрямителя, а второй - в виде транзистора, управляющий вход первого управляемого регулятора связан через первый введенный согласующе-усилительный блок с выходом сравнивающе-усилительного узла, а вход второго управляемого регулятора связан с выходом сравнивающе-усилительного узла через введенный второй согласующе-усилительный узел, В режиме стабилизации напряжения вход сравнивающе-усилительного узла подключен к делителю выходного напряжения. В режиме стабилизации тока вход сравнивающе-усилительного звена соединен через введенный размыкающий выключатель и масштабный усилитель с датчиком тока силовой цепи. С целью повышения качества стабилизации входной усилитель сравнивающе-усилительного звена через выходной делитель напряжения того же узла и инверсный выход введенного согласующего каскада, установленного на выходе входного усилителя, охвачен единичной положительной обратной связью.

Кроме того, между выводами для подключения нагрузки включена RC-цепь, параллельно датчику тока силовой цени включен перный конденсатор, а между верхним выводом делителя выходного напряжения и выводом для подключения нагрузки включены второй конденсатор и замыкающий выключатель.

Между выходными шинами включены резонансные контуры на основе конденсаторов с использованием монтажных соединений.

Д1асп табный усилитель выполнен на базе усилителя, входной каскад которого охвачен единичной положительной обратной связью.

Параллельно силовой цепи транзистора второго регулятора включен резистор.

В качестве источника эталонного напряжения сравнивающе-усилительного узла и источника питания усилителя сравнивающе-усилительного узла использован вторичный источник питания, входной каскад усилителя сравнивающе-усилительного узла которого охвачен единичной положительной обратной связью.

На чертеже представлена схема предложенной системы стабилизации.

Система содержит управляемый выпрями тель 1, на базе которого выполнен первый регулятор, схему 2 импульсно-фазового управления , резистор 3, последовательный непрерывный регулятор 4 на транзисторах, на базе которого выполнен второй регулятор, разделительное устройство 5, в простейшем случае конденсатор, выходной усилитель 6, согласующе-усилительные каскады 7, источник 8 эталонного напряжения и источник питания усилителя сравни.ваюи;еусилительного узла, согласующий каскад 9, конденсатор 10, входной усилитель 11, конденсатор 12, резисторы 13-15, контакты 16, 17 переключателя, резистор 18, конденсатор 19, масщтабный усилитель 20, конденсатор 21, резистор 22, конденсатор 23, нагрузку 24 (объект регулирования), датчик 25 тока.

Тип проводимости транзисторов определяется полярностью выходных шин системы. Входной усилитель выполнен по схеме усилителя постоянного тока, в частности однокаскадного, с термостабилизацией коэффициента передачи. Положение контактов 16, 17 переключателя определяет выходную координату системы, их положение (на чертеже) соответствует выходной координате - «ток объекта.

На выходе входного усилитедя И установлен согласующий каскад 9, который имеет два выхода - прямой и, инверсный. Инверсный выход каскада 9, соединенный с резистором 15, замыкает контур положительной обратной связи, который охватывает

входной усилитель. Прямой выход каскада 9 соединен со входом согласующе-усилительны.х каскадов 7, которые имеют два выхода; первый выход каскада 7 соединен с выходным усилителем 6, который через разделительное устройство 5 управляет работой последовательного непрерывного регулятора 4; второй выход каскада 7 с помощью схемы 2 управляет работой управляемого выпрямителя. Нагрузка 24 соединена последовательно с датчиком 25 тока (шунт). Вход масштабного усилителя 20 через резистор 18 и контакт 17 переключателя соединен с входным делителем напряжения. Масштабный усилитель20 используется только при работе систе.мы с выходной координатой «ток

объекта. Если датчик 25 тока выполнен на трансформаторе постояниогч) тоха, то в этом случае усилитель 20 может быть исключен из схемы. При работе системы с выходной координатой «напряжение контактами 16, 17 .отключается масштабный усилитель 20,

0 а делитель напряжения гальванически соединяется с выходными шинами системы, при этом элементы 21-23 и 25 могут быть исключены из схемы. Резистор 15 предназначен для настройки системы на условие инвариантности. Разделительное устройство 5 включено в систему для разделения по постоянному току управляющего электрода последовательного непрерывного регулятора 4 от выходного усилителя 6, что снимает ограничение на величину выходного напряжения системы. Управляемый выпрямитель I подключен к промышленной сети переменного тока.

Система работает следующим образом. Система содержит два регулирующих органа -- управляе.мый выпрямитель 1 и

5 последовательный непрерывный регулятор 4, оба регулятора работают в системе на принципе регулирования по отклонению и поэтому они выполняют функцию регулирования к любому действующему на систему возмуще нию, при этом в установившемся состоянии регулятор 4 не оказывает влияния на выходные ко.ординаты в основном режиме регулирования. Работа обоих регуляторов неразрывно связана между собой, каждый из них автономно не может обеспечить достижение поставленной цели. Система имеет общий канал главной отрицательной обратной связи до согласующе-усилителькых каскадов 7, с выхода которых общий канал разветвляется в направлении обоих регулирующих органов. Если закоротить резистор 15, то согласующий каскад 9 работает как эмиттерный повторитель, а вся система работает с ошибкой компенсационного стабилизатора напряжения или тока с двумя регуляторами. При введении в схему резисJ тора 15 в виде переменного резистора и увеличении его величины увеличивается глубина положительной обратной связи и соответственно уменьшается общая ошибка системы; при определенной величине резистора 15 регистрирующие ошибку измерительные средства зафиксируют ее отсутствие, соответственно 9, 11, если усилители и каскад 20 точно термостабилизированы, то система будет осуществлять инвариантное регулирование по обеим выходным координатам по отношению к внешним и внутренним возмущениям, в этом режиме коэффициент стабилизации системы неограниченно велик, при этом ее внутреннее сопротивление равно нулю при стабилизации напряжения, а при стабилизации тока неограниченно велико. Если еще более увеличить сопротивление, резистора 15, то система будет работать в режиме перекомпенсации, т.е. отрицательной ошибки ко всем возмущениям. Устойчивость системы во всех режимах регулирования-, включая режим значительнойперекомпенсации, достигается не только благодаря тому, что отрицательная обратная связь существенно превалирует над положительной, но и элементами схемы (указанными на чертеже). Формула изобретения 1.Система стабилизации электрической величины, содержащая соединенные последовательно между собой и включенные в выходную шину первый и второй регуляторы, сравнивающе-усилительный узел, подключенный входом к датчику стабилизируемой электрической величины, причем первый регулятор выполнен в виде управляемого выпрямителя, а второй - в виде транзистора, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД, уменьшения пульсации и повышения устойчивости и точности, управляющий вход первого управляемого регулятора связан через первый введенный согласующе-усилительный блок с выходом сравнивающеусилительного узла, а вход второго управляемого регулятора связан с выходом сравнивающе-усилительного узла через введенный второй согласующе-усилительный узел. 2.Система по п. 1, отличающаяся тем, что в режиме стабилизации напряжения вход сравнивающе-усилительного узла подключен к делителю, выходного напряжения, 3.Система по п. 1, отличающаяся тем, что в режиме стабилизации тока вход сравнивающе-усилительного звена соединен через введенный размыкающий выключатель и масщтабный усилитель с датчиком тока силовой цепи. 4.Система по пп. 1-3, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества стабилизации, входной усилитель сравнивающе-усилительного узла через выходной делитель напряжения того же узла и инверсный выход введенного согласующего каскада, установленного на выходе входного усилителя, охвачен единичной положительной обратной связью. 5.Система по пп. 1, 3, 4, отличающаяся тем, что, между выводами для подключения нагрузки включена RC-цепь, параллельно датчику тока силовой цепи включен первый конденсатор, а между верхним выводо.м делителя выходного напряжения и выводом для подключения нагрузки включены второй конденсатор и замыкающий выключатель. 6.Система по пп. 1-5, отличающаяся тем, что между выходными шинами включены резонансные контуры на основе конденсаторов с использованием монтажных соединений. 7.Система по пп. 1, 3, 4, 5, отличающаяся тем, что масштабный усилитель выполнен на базе усилителя, входной каскад которого охвачен единичной положительной обратной связью. 8 Система по п. 1, отличающаяся тем, что параллельно силовой цепи транзистора второго регулятора включен резистор. 9. Система по пп. 1-8, отличающаяся тем, что в качестве источника эталонного напряжения сравнивающе-усилительного узла и источника питания усилителя сравнивающе-усилительного узла использован вторичный источник питания, входной каскад усилителя сравнивающе-усилительного узла которого охвачен единичной положительной обратной связью. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 365694, кл. G 05 F 1/56, 1973. 2.Домеников В. И. и Казанский Л. М. Стабилизированные источники электропитания судовой радиоэлектронной аппаратуры. Л. «Судостроение, 1971, с. 240.