Устройство для ослабления пульсаций напряжения постоянного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника входного напряжения и нагрузки, трансформатор с компенсационной, измерительной и регулирующей обмоткак|и, делитель иапряжения, вход которого подключен к выводам измерительной « трансформатора, блок сравнения р двумя входами и одним выходом, усилитель мощности и предварительный усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а его выход через усилитель мощности соединей с выводами регулирующей обмотки трансформатора, причем компенсационная обмотка трансформатора включена между входным и выходным выводами устройства, а шлход делителя напряжения подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с входными выводами устройства, отличающееся тем, что,с целью повышения коэффициента сглаживания, делитель напряжения выполнен управляеквлм и дополнительно введены усилители постоянного и переменного тока, сглаживающий фильтр и преобразователь напряжения с двумя входами и одним выходом , подключенным через сглаживающий фильтр к входу усилителя постоянного (Л тока, выход которого соединен с управляющим входом делителянапряжения , причем первый и второй входы преобразователя напряжения подключены соответственно к входным выводам устройства и через усилитель переменного тока - к выходным выводам, а величина и полярность его выходного напряжения соответствуют вели ине и фазе переменных составляющих входных напряжений. а 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) 01) 3Р1) Н 02 М 1/14

ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф (21) 3348068/24-07(22) 22.10.81 (46) 07.06.84. Вюл.)) 21 (72) B.B.Kàëèíè÷åíêî (71) Объединенный институт ядерных исследовании (53) 621.314.5(088.8) (56) 1. Патент CUIA )) 3551780, кл. Н 02 M 1/14, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

М 618826, кл.Н:02 M 1/12, 1976.

3 ° Авторское свидетельство СССР

М 944013, Н 02 М 1/14, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ OCJIAEJIEHHR

ПУЛЬСАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА, содержащее входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника входного напряжения и нагрузки, трансформатор.с компенсационной, измерительной и регулирующей обмотками, делитель напряжения, вход которого подключен к выводам измерительной обмотки трансформатора, блок сравнения С двумя входами и одним выходом, усилитель мощности н предварительный усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а его выход через усилитель мощности соединен с выводами реГулирующей обмотки трансформатора, причем компенсационная обмотка трансформатора включена между входным и выходным выводами устройства, а выход делителя напряжения подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с входными выводами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения коэффициента сглаживания, делитель напряжения выполнен управляемям и дополнительно введены усилители постоянного и переменного тока, сглаживающий фильтр и преобразователь напряжения с двумя входами и одним выходом, подключенным через сглаживающий з

«îo фильтр к входу усилителя постоянноготока, выход которого соединен с управляющим входом делителя напряжения, причем первый и второй входы преобразователя напряжения подключены соответственно к входным выводам устройства и через усилитель пере- 2 менного тока — к выходным выводам, а величина и полярность его выходного напряжения соответствуют вели )чине и фазе переменных составляющих входных напряжений.

1096740

Изобретение относится к электротехнике, преобразовательной технике и предназначено преимущественно для уменьшения величины пульсаций напряжения и системах питания постоянным током, применяемых в экспериментальной ядерной физике и ускорительной технике, которйе должны обладать широким диапазоном регу;лирования тока и обеспечивать малый

1уровень пульсации. 10

1.

Известные устройствадля компенса" ции пульсации выпрямленного напряжения содержат сглаживающий дроссель, включенный последовательно с нагрузкой, и усилитель с выходным трансформатором, вход усилителя через датчик пульсаций подключен к выходным выводам устройства, к которым через конденсатор подключена также вторичная обмотка выходного трансформато- 20 ра 1 или содержат.m резонансных контуров, каждый из которых выполнен на трансформаторе, причем первичные обмотки этих трансформаторов включены последовательно между входными 25 и выходными выводами, а в цепь каждой вторичной обмотки включен усилитель, между выходом и одним из входов которого включен конденсатор,, а другой его вход, через преобразователь частоты и напряжения подключен к входным выводам устройства $2 3.

Однако применение этих устройств

- в системах питания большой мощности неперспективно ввиду их низкой эффективности и громоздкости.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для ослабления пульсаций напряжения постоянного тока, содержащее входной, выходной и общий выводы для под-40 ключения соответственно источника входного напряжения и нагрузки, трансформатор с компенсационной, измерительной и регулирующей обмотками, делитель напряжения, вход которого 45 подключен к выводам измерительной обмотки трансформатора, блок сравнения с двумя входами и одним выходом, усилитель мощности и предлагаемый усилитель, вход которого соединен 50 с выходом блока сравнения, а его выход через усилитель мощности соединен с выводами регулирующей обмотки трансформатора, причем компенсационная обмотка трансформатора включена между входным и выходным выводами устройства, а выход делителя напряжения подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с входными выводами устройства (3). 60

Недостаток известного устройства состоит в снижении коэффициента сглаживания, если происходит изменение коэффициентов передачи элементов контура отрицательной обратной связи,65 обусловленное, например, изменением режима работы, старением или воздействием дестабилизирующих факторов.

Цель изобретения — повышение коэффициента сглаживания устройства.

Поставленная цель достигается тем, ч:ro в устройство для ослабления пульсаций напряжения постоянного тока, содержащем входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника входного напряжения и нагрузки, трансформатор с компенсационной, измерительной и регулирующей обмотками, делитель напряжения, вход которого подключен к выводам измерительной обмотки трансформатора, блок сравнения с двумя входами и одним выходом, усилитель мощности и предварительный усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а его выход через усилитель мощности соединен с выводами регулирующей обмотки трансформатора, причем компенсационная обмотка трансформатора включена между входным и выходным выводами устройства, а выход делителя напряжения подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с входными выводами устройства, делитель напряжения выполнен управляемым и дополнительно введены усилители постоянного и переменного тока, сглаживающий фильтр и преобразователь напряжения с двумя входами и одним выходом, подключенным через сглаживающий фильтр к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с управлякщим входом делителя напряжения, причем первый и второй входы преобразователя напряжения подключены соответственно к входным выводам устройства и через усилитель переменного тока — к выходным выводам, а величина и полярность его выходного напряжения соответствуют величине и фазе переменных составляющих входных напряжений.

Введение указанных элементов в сочетании с управляемым делителем напряжения, включенным в основной ! контур отрицательной обратной связи, позволяет компенсировать нежелательные изменения параметров элементов этого контура, поддерживать в процессе эксплуатации высокое значение коэффициента сглаживания устройства.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит входные выводы 1 для подключения источника входного напряжения, выходные выводы

2,нагрузку З,трансформатор 4, блок

5 сравнения, предварительный усилитель 6, усилитель 7 мощности, регулирующую 8, компенсационную 9 и

1096740 измерительную 10 обмотки трансформатора 4, делитель 11 напряжения „ преобразователь 12 напряжения,сглаживающий фильтр 13,усилители постоянного 14 и„ переменного 15 токов.к

Причем источник входного напряжения подключен к входным выводам 1, а, нагрузка 3 — к выходным выводам

2. Вход делителя 11 напряжения подключен к выводам измерительной обмотки 10 трансформатора 4. Вход предварительного усилителя 6 соединен с выходом блока 5 сравнения, а выход предварительного усилителя

6 через усилитель 7 мощности соеди- 1э нен с выводами регулирующей обмотки

8 трансформатора 4, компенсационная обмотка 9 которого включена между соответствующими входным 1 и выходным 2 выводами у тройства. Выход делителя 11 напряжения: подключен к первому входу блока 5 сравнения, второй вход которого соединен с входными выводами устройства. Преобразователь 12 напряжения через сглаживаю- щий фильтр 13 подключен к входу усилителя 14 постоянного тока, выход которого соединен с управляющим входом делителя 11 напряжения, причем первый и второй входы преобразователя напряжения подключены соответственно к входным выводам 1 и через усилитель 15 переменного тока к выходным выводам 2.

Устройство работает следующим образом.

Пульсирующее напряжение Q, содержащее постоянную Е и переменную

Ц „составляющие(0 =6 +U в„),поступает на входные выводы 1, к которым под- 40 ключен один из входов блока 5 сравнения. На другой вход этого блока поступает напряжение отрицательной обратной связиЦ . На,выходе блока 5 сравнения действует разностное íà- 4g пряжение U -U, переменная составляющая которого(сигнал ошибки/О -U < -0 оч ъвк ос усиливаев ся усилителями 6 и г и поступает на регулирующую обмотку 8 трансформатора 4, возбуждая на его обмотках 9 и 10 компенсирующее напряжение 0„ и пропорциональное UK напряжение 0в, (последнее после деления его делителем 11 напряжения поступает на один из входов блока 5 сравнения в качестве напряжения отрицатель.55 ной обратной связи Ц, =0,/n, где и коэффициент делителя 11 напряжения) .

При отсутствии искажений в элементах устройства компенсирующее напряжение

0 по величине и форме практически 6О повторяет напряжение l „ и направлено навстречу последнему, благодаря чему достигается существенное уменьшение напряжения пульсаций на нагруз ке О „:(и „=U U„j.

Можно показать, что коэффициент сглаживания, определенный как

К-.=lèò Вхт/" т!

C

2в" унт комплексные амплитуды основной гармоники частоты пульсаций входного напряжения и напряжения пульсаций на нагрузке;

К вЂ” текущее (мгновенное / значение коэффициента усиления разомкнутого контура отрицательной обратной связи

tn(U„, 1=r(Äp)Ä/ ч „- коэффициент деления управляемого

" 0gnpl делителя 11 напряжения, являющийся функцией управляющего напряжения U> p щ и р, — соответственно н количества витков обмоток 9 и 10.

При регулировке устройства величина коэффициента усиления разомкнутого контура отрицательной обратной

i связи устанавливается равной Kz,à значение в(и„„ )=ю„,причем значение ю должно удовлетворять условию

rnid - (к +1/! K что обеспечивает йолное подавление пульсаций, т.е. 0„„ =О, здесь tn — значение m(U „p/ при 0„„=0. Отметим, что при 0zz 0 только на один из входов преобразователя 12 напряжения поступает сигнал0кв„, поэтому О„рр =О.

Однако режим полного подавления пульсаций может сохраняться лишь ограниченное время, так как под действием дестабилизирующих факторов происходит хотя и медленное, но непрерывное изменение параметров элементов контура отрицательной обратной связи, что и приводит к нарушению условия полного подавления.

Если 0 „ 0, на выходе преобразователя 12 напряжения появляется напряжение, величина и полярность постоянной составлякщей которого соответствует величине и фазе переменных составляющих его входных напряжений, Укаэанная постоянная составляющая проходит через фильтр 13, усиливается усилителем 14 постоянного тока и как управляющее напряжение0 „ поступает на управляющий вход делителя

11 напряжения. Под действием U „р коэффициент деленияп(0„„р)делителя 11 напряжения изменяется таким образом, 1096740

Составитель A.Êèðèëîâ

Редактор И.дербак ТехредЖ.Кастелевич Корректор A.éýÿòêî

Эаказ 3839/41 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Ф что ф упр К+1 /K и, следовательно, Kiq +, т. я. в процессе функционирования устройства автоматически поддерживается высокий коэффициент сглаживания.

Если Егк*uã м-Uê 4то Цгвх и Огм могУТ быть либо синфазйы либо протйвофазны, 5 этим же свойством обладают и напряжения на входах преобразователя 12 напряжения, если усилитель 15 переменного тока не вносит искажений.

Преобоавователь 12 напряжения может 10 быть выполнен в виде блока аналогового деления напряжений, блока аналогового перемножения напряжений и др.

Предлагаемое техническое решение позволяет существенно снизить вредное влияние дестабилизирующих факторов на качество работы устройства, обеспечить улучшение основного параметра устройства, а именно повысить коэффициент сглаживания.