Экстремальный регулятор мощности

 

Изобретение относится к области вторичных источников питания. Целью изобретения является упрощение экстремального регулятора мощности . Цель достигается тем, что преобразователь 11 информации вьшолнен в виде блока 12 дифференцирования с .выходным фильтром 13, а в датчик 8 мощности введен датчик 9 Холла. Выходной сигнал датчика 9 Холла, пропорциональный напряжению источника 1, передается в блок 12 в моменты времени, когда открыт ключ 10. Этот ключ управляется напряжением с обмотки 15 дросселя 3. На выходе блока 12 появляется последовательность импульсов, а на выходе 13 - отрицательная постоянная составляющая , воздействие которой направлено на уменьшение интервала времени замкнутого состояния ключей. При этом в регуляторе без длительных поисковых движений регулятора устанавливается режим работы, при котором выходная мощность, потребляемая от источника, максимальна. 3 нл. с S (Л N5 СП 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1251048

<511 4 0.05 Р 1/66

ВСЕСЯОЗ"" О

13,,13

ЫЬАУдТИА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3837641/24-07 (22) 02.01.85 (46) 15.08.86. Бюл, Р 30 (72) Н.И.Олейник, В.В.Пугачев и И.А.Сеногноев (53) 621.316,722.1 (088.8) (56) Коссон О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. M. Энергия, 1971, с. 343, рис. 12, 29а.

Труды Московского энергетического института, 1975, вып. 258, 1975, с. 13, 17, рис ° 4 и 5. (54) ЭКСТРЕМАЛЬНЬП1 РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к области вторичных источников питания.

Целью изобретения является упрощение экстремального регулятора мощности. Цель достигается тем, что преобразователь 11 информации выполнен в виде блока 12 дифференцирования с .выходным фильтром 13 а в датчик 8 мощности введен датчик 9

Холла. Выходной сигнал датчика 9

Холла, пропорциональный напряжению источника 1, передается в блок 12 в моменты времени, когда открыт ключ 10. Этот ключ управляется напряжением с обмотки 15 дросселя 3.

На выходе блока 12 появляется последовательность импульсов, а на выходе

13 — отрицательная постоянная составляющая, воздействие которой направлено на уменьшение интервала speMeни замкнутого состояния ключей. При этом в регуляторе без длительных поисковых движений регулятора устанавливается режим работы, при котором выходная мощность, потребляемая от источника, максимальна. 3 ил.

1 251048

Изобретение относится к электро-, технике, в частности к системам электропитания постоянного тока, и может быть использовано при создании автономных систем электроснабжения, в которых нерегулируемые первичные источники постоянного тока ограниченной мощности соеди нены с клеммами нагрузки, в том числе с выводами аккумуляторных батарей, через импульсные регуляторы тока.

Цель изобретения — упрощение экстремального регулятора мощности.

На фиг. l изображена принципиальная электрическая схема экстремального регулятора мощности источника электропитания; на фиг.2 и 3 диаграммы, поясняющие его работу.

Экстремальный регулятор мощности включен между входными 1 и выходными 2 выводами и содержит силовой дроссель 3 с основной обмоткой 4, блок 5 силовых ключей, блок 6 обратных диодов, блок 7 управления (например широтно-импульсный модулятор) цатчик мощности 8, состоящий из датчика 9 Холла и электронного ключа

10, преобразователь 11 информации в виде блока 12 дифференцирования с выходным фильтром 13. Электронный ключ 10 содержит в цепях управления формирователь 14 импульсов и дополнительную обмотку 15 силового дросселя 3.

Датчик 9 Холла размещен в немагнитном зазоре дросселя 3 и через электронный ключ !О каскадно соединен с блоком 12 дифференцирования и фильтром 13, выход которого соединен с блоком 7 управления. Управляющие электроды датчика 9 Холла через резистор 16 соединены с входными клеммами. Формирователь 14 импульсов своим входом соединен с дополнительной обмоткой 15, а выходом — с цепями управления электронного ключа 10.

Формирователь 14 импульсов может быть выполнен например, в виде двухполярного параметрического стабилизатора на стабилитронах 17 и 18, ограничительных резисторах 19 и 20.

Блок 12 дифференцирования выполнен, например, в виде дифференцируюшей ячейки на конденсаторе 21 и резисторах 22 и 23 (при достаточных усилительных свойствах блока 7), а

1О

l5

30 фильтр — на конденсаторе 24 и дросселе 25.

Экстремальный регулятор мощности работает следующим образом.

При подключении источника к входным выводам 1, а нагрузки к выходным выводам 2 запускается широтноимпульсный модулятор блока 7 управления, управляющий блоком 5 силовых управляемых ключей. Периодическое включение ключей этого блока обеспечивает широтно-импульсное регулирование тока источника электропитания, причем при замыкании ключей силовой дроссель 3 своей основной обмоткой 4 подключается к источнику и накапливает энергию, а при их размыкании основная обмотка 4 выполняет раль вольт-добавочного источника за счет наводимой в ней ЭДС самоиндукции, которая складывается с напряжением источника и совместно с ним обеспечивает нагрузку через блок 6 обратных диодов. Таким образом, в одну часть периода, когда ключи блока 5 замкнуты, ток в дросселе 3 нарастает и ЭДС самоиндукции направлена встречно с напряжением источника, а в другую часть периода наоборот ток дросселя убывает, а ЭДС его основной обмотки имеет одинаковое направление с напряжением источника ° В соответствии с соотношением между длительностью включенного и выключенного состояния ключей блока

5 устанавливается то или иное среднее значение тока источника.

Изменение тока источника, подключенного к входным выводам 1, в процессе накопления или расходования энергии в дросселе 3 приводит к соответствующему изменению напряжения источника за счет увеличения или уменьшения падения напряжения на его внутреннем сопротивлении. Одновременно изменяется выход-. ная мощность источника как результат изменения er o тока и напряжения.

Поскольку с широтно-импульсным: регулированием связаны циклические изменения тока и напряжения, та и выходная мощность изменяется в некотором диапазоне. В зависимости от длительности включенного состояния ключей блока 5 в установившемся циклическом режиме работы этот диапазон может занимать по отношению к экстремуму, существующему в зависимости мощности источника P от его тока (фиг.2), различные положения . располагаться левее (диапазон с — ь ), правее (диапазон e — () или симметрично (диапазон с — с .).

Беспоисковое совмещение диапазона изменения мощности источника с

1251 его экстремальным значением в предлагаемом регуляторе достигается за счет работы датчика 9 Холла, электронного ключа 10 и блока 12 дифферен. цирования, управляющего широтно-импульсным модулятором блока 7 управления, Выходная ЭДС датчика 9 Холла прямо пропорциональна произведению величины магнитного потока, в котором размещен датчик, на величину тока, протекающего через его управляющие электроды. В предлагаемом регуляторе магнитный поток в зазоре сердечника дросселя 3, в котором размещен датчик 9 Холла, прямо пропорционален магнитодвижущей силе, создаваемой током источника, протекающим через основную обмотку дросселя 3.

Ток, протекающий через управляющие (токовые) электроды датчика 9 Холла, пропорционален напряжению источника на входных выводах 1. Следовательно, выходной сигнал датчика 9 Холла

30 пропорционален произведению тока источника на его напряжение, т.е. пропорционален мгновенному значению его выходной мощности, При изменении тока источника выходной сигнал дат- 35 чика 9 Холла изменяется по закону, показанному на фиг.2.

Выходной сигнал датчика 9 Холла передается в блок 12 дифференцирования только в те моменты времени, когда открыт электронный ключ 10, который управляется переменной ЭДС обмотки 15 дросселя 3. В зависимости от подключения выводов этой обмотки электронный ключ 10 замыкает свою цепь или на время замкнутого состояния ключей блока 5, или на время их разомкнутого состояния.

На фиг.1 начала обмоток дросселя 3 обозначены для случая, когда элект- 5О ронный ключ 10 и ключи блока 5 включаются и выключаются одновременно.

При замыкании этих ключей ток от источника увеличивается, а при размыкании — уменьшается. Если за 55 время t замкнутого состояния этих ключей ток увеличивается от i, до i, а на время их разомкнутого состоя048 ния уменьшается от i, до „, то в схеме устанавливаются устойчивые колебания выходной мощности в некотором диапазоне а 15 (фиг.2).

Поскольку при замкнутых ключах производная от мощности положительна, то на выходе блока 12 дифференцирования появляется последовательность положительных импульсов длительностью t „.,,, а на выходе фильтра 13 — сигнал положительной полярности. Этот сигнал воздействует на управляющий вход широтно-импульсного модулятора блока 7 управления таким образом, чтобы увеличить время замкнутого состояния ключей от до t, при котором среднее

К1 г значение тока от источника соответ-. ствует экстремальному значению его мощности. В таком положении ток изменяется от 1 до i„ и обратно.

Мощность колеблется между значениями с и d (фиг.2), а на выходе блока 12 появляются сигналы, симметричные относительно оси времени (фиг.3 5) что соответствует нулевому сигналу на выходе фильтра 13 и прекращению изменения длительности интервалов времени t, .

Если по какой-то причине колебания тока осуществляются между i и i (диапазон е — f) то на выходе блока 12 появляется последовательность импульсов противоположного знака, а на выходе фильтра 13 — отрицательная постоянная составляющая, воздействие которой направлено на уменьшение интервала времени замкнутого состояния ключей от 1„ до

t,, при котором мощность от искz ° точника колеблется симметрично относительно экстремального значения.

Таким образом, в предлагаемом экстремальном регуляторе мощности автоматически устанавливается режим работы, при котором выходная мощность, потребляемая от источинка, максимальна. Для установления такого режима не требуется длительных поисковых движений регулятора, достаточно лишь замкнуть цепь обратной связи и обеспечить регулирование по отклонению. В данном, случае достаточно свести к нулю среднее значение производной мощности оси.

В предлагаемом регуляторе режим работы достигается одновременно

1251 04 1 со значительным упрощением его электрической схемы и конструкции.

61 Сг ал Риа2

Составитель А.Колоколкин

Техред Э.Чижмар

Редактор Е.Конча

Корректор В„Бутяга

Заказ 4410/44

Тираж 83б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная.4

Формула и з о б р е т ения

Экстремальный регулятор мощности, содержащий последовательно включенные между входными и выходными выводами силовой дроссель и блок обратных диодов, точка соединения которых через блок силовых ключей соединена с общей шиной, управляющий вход блока силовых ключей подключен к выходу блока управления, вход которого соединен с выходом преобразователя информации, датчик мощности с электронным ключем, выходом, подключенный к входу преобразователя информации, отличающийся тем, что, с целью упрощения, преобразователь информации выполнен в виде блока дифференцирования с выходным фильтром, в датчик мощности введен датчик Холла, размещенный в немагнитном зазоре силового дросселя, выпол1б ненного с дополнительной обмоткой, управляющие электроды датчика Холла подключены к входным выводам, выход датчика Холла через электронный ключ соединен с выходом датчика мощности, а управляющий вход электронного ключа подключен через введенный формирователь импульсов к дополнительной обмотке дросселя.