Способ управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам управления стабилизаторами постоян- . ного напряжения, включенными на общую нагрузку.

Известны способы управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения, в которых для управления регулирующими элементами стабилизаторов используют сигналы, полученные в каждом из стабилизаторов в результате суммирования сигналов рассогласования, выделенных сравнением выходного напряжения с опорным, и сигналов, пропорциональных выходному току соответствующего стабилизатора 1. .

Недостатком данных способов управления является неравномерная нагрузка параллельно включенных стабилизаторов, что приводит к снижению коэффициента полезного действия, который максимален при одинаковой нагрузке параллельно включенных стабилизаторов одинаковой мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения, заключающийся в том, что в .

каждом из стабилизаторов выделяют сигнал, пропорциональный выходном току,- который сравнивают с аналогичным Сигналом последующего стабилизатора из ряда параллельно включенных, полученный сигнал суммируют с разностью выходного и опорного напряжений и суммарный сигнал используют для управления регулирующим элементом

10 последующего стабилизатора С2.

Недостатком известного способа является неравномерное распределение тока нагрузки параллельно включенным стабилизаторам, следствием чего яв15ляется увеличение потерь мощности.

Цель изобретения - обеспечение равномерной нагрузки стабилизаторов.

Указанная цель достигается тем,

20 что согласно способу первый из ряда параллельно включенных стабилизаторов является последующим для последнего.

Для распределения общей выходной

25 мощности по стабилизаторам в соответствии с выходными мощностями каждого из них, сигналы, пропорциональные выходным токам каждого стабилизатора, преобразуют в сигналы, пропорцио30наЛьны падениям напряжения на внутренних сопротивлениях соответствующих регуляторов.

С целью уменьшения потерь мощности в импульсных стабилизаторах постоянного напряжения, для получения сигналов, пропорциональных падению напряжения на выходных сопротивлениях регуляторов,. измеряют паде.ние напряжения на омических сопротивлениях дросселей соответствующих стабилизаторов.

На фиг.1 - 3 приведены структурные схемы трех параллельно включенных стабилизаторов, поясняющие предлагаемый способ управления применительно к импульсным стабилизаторам постоянного напряжения.

Устройство (фиг.1 j вкл1рчает схему управления 1, положительную 2 и отрицательную 3 шины источника питания, нагрузку 4, регулирующие элементы первого, второго и третьего стабилизаторов соответственно 5-7, дроссели фильтра первого, второго и третьего стабилизаторов соответственно 8-1Q, датчики тока первого, второго и третьего стабилизаторов 11-13, конденсаторы фильтра первого, второго и третьего стабилизаторов 14-16, шунтирующие диоды пе вого, второго и третьего стабилизаjopOB 17-19, кюдуляторы длительное ти включенного состояния регулирующи элементов первого, второго и третьего стабилизаторов 20-22, усилители обратной связи первого, второго и третьего стабилизаторов 23-25, ис точники опорных напряжений первого, второго и третьего стабилизаторов 26-28, дифференциальные усилители первого, второго и третьего стабилизаторов 29-31, суммирующие устройства первого, второго и третьего стабилизаторов 32-34.

На фиг.2 позиции 35-37 - устройства, преобразующие сигналы, пропорциональные токам каждого из стабилизаторов в сигналы, пропорциональные падениям напряжения на выходных сопротивлениях регуляторов первого, второго и третьего стабилизаторов соответственно.

На фиг.З позиции 38-40 - устройства измерения падений напряжения на омических сопротивлениях дросселей первого, второго и третьего стабилизаторов.

Схема управления 1 (фиг.1) имеет три выхода, связанные с входами запуска модуляторов длительности 20-22, выходы которых соединены с управля1глцими входаКш регулирующих элементов 5-7 соответственно. Между положительной 2 и отрицательной 3 шинами источника питания включены три цепи, первая из которых содержит - последовательно соединенные регулирующий элемент 5, дроссель 8, датчик тока 11 и конденсатор 14, вторая - регулирующий элемент 6, дроссель 9, датчик тока 12 и конденсатор 15, третья - регулирующий элемент 7, дроссель 10, датчик тока 13 и конденсатор 16. Конденсаторы 14-16 включены параллельно и параллельно им включена нагрузка 4. Шунтирующие диоды 170 19 катодами подключены к общим точкам соединения регулирующих элементов 5-7 и дросселей фильтра 8-10 соответственно, а аноды диодов соединены с отрицательной шиной 3.

5 Кг1ждый из усилителей обратной связи 23-25 имеет два входа: между первыми из них и отрицательной шиной 3 включены соответственно источники опорного напряжения 26-28,

0 а вторые входы связаны с общими точками соединения датчиков тока 11-13 и конденсаторов 14-16 соответственно. .Выходы усилителей обратной связи 23-25 связаны соответственно с первыми входами суммирующих устройств 32-34, выходы которых подключены к управляющим входам модуляторов длительности 20-22, а вторые входы сум-г мирующих устройств соединены с выходами дифференциальных усилителей 29-30 и 31 соответственно. К первым входам дифференциальных усилителей 29-31 подключены выходы датчиков тока 11-13. Второй вход дифференциального усилителя 29 соединен с первым входом дифференциального усилителя 30, второй вход дифференциального усилителя 30 связанс первым входом дифференциального усилителя 31, а второй вход последнего подключен к первому входу дифференциального усилителя 29.

Отличие устройства изображенного на фиг.2 от устройства изображенного на фиг.1 состоит в том, что

5 между выходами датчиков тока 11-13 и первытии входами дифференциальных усилителей 29-31 включены соответственно устройства 35-37, преобразующие сигналы, пропорциональные

Q токам каждого из стабилизаторов в сигналы,- пропорциональные падениям напряжения ла,выходных сопротивлениях соответствующих регуляторов. Между положительной 2 и отрис цательной 3 шинами входного источника (фиг.З) включены три цепи, первая из которых содержит последовательно соединенные регулирующий элемент 5, дроссель 8 и конденсатор фильтра 14, вторая - регулирующий элемент 6, дроссель 9 и конденсатор фильтра 15, третья регулирующий элемент 7, дроссель 10 и конденсатор фильтра 16. Вторые входы усилителей обратной свя5зи 23-25 подключены к общим точнам соединения дросселей фильтра 8-10 и конденсаторов фильтра 1416 соответственно. Параллельно дросселям фильтра 8-10 включены .устройства 38-40, измеряющие падения напряжения на омических сопротивлениях соответствующих дросселей. Выходы устройств 3840 подключены соответственно к первым входам дифференциальных усилителей 29-31. Все остальные соединения соответствуют описанию устройства, изображенного на фиг.1. Принцип работы, устройства (фиг.1 состоит в следующем. Схема управления 1 вырабатывает сигналы, осуществлянвдие запуск модуляторов длительности 20-22 и синх ронизирующие при необходимости работу параллельно включенных стабилизаторов. Для определенности предположим, что все включенные стабилизаторы идентичны-и отдают в нагрузку 4 оди наковые токи, что при постоянном выходном напряжении эквивалентно ра номерному распределению отдаваемой мощности. В этом случае датчики тока 11-13 вырабатывают одинаковые сигналы, и, следовательно, сигналы на выходных дифференциальных усилителях 29-31 равны нулю. Поэтому сиг налы с выходов суммирующих устройст 32-34, воздействующие на модуляторы длительности 20-22.определяются уси ленными сигналами рассогласования усилителей связи 23-25. Пусть по каким-либо причинам изменяется, например увеличивается, ток, отдаваемый-в нагрузку вторым стабилизатором. Для идентичных стат билизаторов это возможно только за счет увеличения длительности включенного состояния регулирующего эле мента б второго стабилизатора. При этом змeняeтcя сигнал на выходе датчика тока 12, соединенного с разноименными входами дифференциаль ных усилителей 29 и 30 соответствен но первого и второго каналов. Поэто му появившиеся на.выходах усилителей 29 и 30 разностные сигналы имеют противоположную полярность. Она должна быть такой, чтобы суммарный сигнал с выхода суммирующего устрой ва 32 увеличивал длительность включеяного состояния регулируквдего эле мента 5 первого стабилизатора, а суммарный сигнал с выхода суммирующего устройства 33 второго стабилизатора уменьшал длительность включе ного состояния регулирукицего элемен та б второго стабилизатора. Результатом такого воздействия является уменьшение тока второго стабилизато ра и увеличение тока первого стабилизатора. Но увеличение тока первог стабилизатора вызывает изменение сигнала на выходе датчика тока 11, которое передается на второй вход дифференциального усилителя 31 третьего стабилизатора, причем такое изменение вызывает увеличение длительности включенного состояния регулирующего элемента 7 третьего стабилизатора, и, следовательно, увеличение тока,, отдаваемого этим стабилизатором в нагрузку. Последнее вызывает изменение сигнала на выходе датчика тока 13 третьего стабилизатора. Детальный анализ работы устройства в установившемся режиме показывает, что при описанном способе управления, когда входные цепи дифференциальных усилителей Соединены в кольцо, любое изменение тока нагрузки или тока, отдаваемого в нагрузку одним из стабилизаторов, приводит к равномерному распределению этого изменения по каждому из параллельно включенных стабилизаторов. Предлагаемый способ, когда датчики тока 11-14 вырабатывают одинаковые сигналы при одинаковых токах в стабилизаторах, неприемлем при включении на общую нагрузку стабилизаторов с одинаковыми уровнями выходного напряжения, но различной номинальной мощности. В этом случае распределение тока нагрузки по параллельно включенным стабилизаторам должно осуществляться пропорционально их выходным мощностям. Для получения такого распределения достаточно nt eo6paзовать сигнал, пропорциональный току, отдаваемому стабилизатором в общую нагрузку, в сигнал, пропорциональный падению напряжения на выходном сопротивлении регулятора. Для реализации такого способа гтараллельного включения {фиг. 2} межу выходными зажимами датчиков тока 11-13 и первыми входами дифферен- . циальных усилителей 29-31 включены устройства 35-37, преобразующие сигналы, пропорциональные, токам каждого из стабилизаторов в сигналы, пропорциональные падениям напряжений на внутренних сопротивлениях соответствующих регуляторов. На выходах устройств 35-37 при номинальных токах каждого из стабилизаторов сигналы должны быть равны. Во всем остальном работа устройства на фиг.2 аналогична работе устройства на фиг.1. Если в качестве датчиком тока используются резисторы, то устройства фиг.1 и фиг.2 идентичны в том случае, ког-. а сопротивление резисторов выбраны пропорционально выходным сопротивлениям регуляторов так, что при номинальных выходных токах в каждом из стабилизаторов падения напряжения на указанных резисторах равны. Описанные схемы управления применимы и для стабилизаторов с непрерывным регулированием. При этом . суммарный сигнал с выходов суммирующих устройств 32-34 должен .необходимым образом изменять сопротивление по постоянному току соответствую ицлк регулирующих элементов. Включение датчиков тока в последо вательную цепь с регулирующими элекментами всегда приводят к дополни- . тельным потерям мощности, В импульсных стабилизаторах постоянного напря жения этого можно избежать, если измерять падение напряжения на омических сопротивлениях дросселей стабилизаторЪв. Поскольку эти сопротивления входят составной частью в выхо ные сопротивления регуляторов, то та кое измерение по существу дает, сигнал, пропорциональный падению напряжения на выходном сопротивлении регуляторов . Устройство, реализующее подобный способ, представлено на фиг.З. Здесь параллельно дросселям фидьтров 8-10 включены устройства 38-40, измеряющие падение напряжения на омических сопротивлениях дросселей. С выходов устройств 38-40 сигналы подаются на первые .входы дифференциальных усилителёй 29-31. Принцип работы устройст ва фиг.З идентичен работе, устройств фиг.1 и фиг.2, однако отсутствие дат чиков тока приводит к увеличению коэффициента полезного действия. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает равномерную нагрузку параллельно включенных стабилизаторов, распределение выходной мощнос ти по стабилизаторам в соответствии с выходными мощностями каждого из них и уменьшение потерь мощности. Формула изобретения 1. Способ,управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения, заключающийся в том, что в каждом из стабилизаторов выделяют сигнал, пропорциональный выходному току, который сравнивают с аналогичным сигналом последующего стабилизатора из ряда параллельно включенных,полученный сигнал суммируют с разностью выходного и опорного напряжений и суммарный сигнал используют для управления регулирующим элементом последующего стабилизатора, отли чающий с я тем, что, с целью обеспечения равномерной нагрузки стабилизаторов, первый из ряда параллельно включенных стабилизаторов является последующим для последнего. 2.Способ по П.1, отличающийся тем, что, с целью распределения общей выходной мощности по стабилизаторам в соответствии с выходными мощностями каждого из них, сигналы, пропорциоанльньае выходным токам каждого из стабилизаторов, преобразуют в сигналы пропорциональные падениям напряжения на выходных сойрбтивлениях соответствующих регуляторов. 3.Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь мощности в импульсных стабилизаторах постоянного напряжения, для получения сигналов, пропорциональных падениям напряжения на выходных сопротивле.ниях регуляторов, измеряют падения напряжения на омических сопротивлениях дросселей соответствующих стабилизаторов. Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе 1.Сборник Электронная технике в автоматике, вып.9, М., Советское радио, 1977, с.56-60. 2.Мкртчян Ж.А. Электропитание электронно-вычислительных машин. Энергия, 1980, с.184 (прототип).

Й//:/

$fff.