Экстремальный регулятор мощности,потребляемой от источника питания постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания. Целью изобретения является повышение быстродействия экстремального регулятора при выходе в точку экстремума, С помощью порогового элемента 11 в замкнутой цепи обратной связи устанавливается порогJ соответствующий режиму отбора максимальной мощности от источника 1 питания. В совокупности с указанным использованием в устройстве блока переключения в виде транзисторной триггерной ячейки 8 обеспечивает допустимый диапазон отклонения регулируемой мощности. При этом выход источника 1 питания в режим выработки максимальной мощности осуществляется , всего лишь за один период работы регулятора. 2 шт. б € (Л иг:1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3843798/24-07 (22) 09. 01. 85 (46) 07.05.87. Бюл. № 17 (72) Н.И. Олейник, В.В. Пугачев, Е.А.Бухаров и А.В.Мазур (53) 62 1.316.722. 1(088 .8) (56) Веденеев Г.П. и др. Статический экстремальный регулятор мощности для автономной системы электроснабжения °

Повышение эффективности устройств преобразовательной техники. К.:

Наукова думка, 1972, ч. 2, с. 355, рис. 5.

Авторское свидетельство СССР № 1251046, кл. G 06 F 1/66, 02.01.85. (54) ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОС—

ТИ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ОТ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Ф (51) 4 С 05 F 1/66, Г 05 В 11/ОГ> (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Целью изобретения является повышение быстродействия экстремально|о регулятора при выходе в точку экстремума. С помощью порогового элемента 11 в замкнутой цепи обратной связи устанавливается порог соответствующий режиму отбора максимальной мощности от источника 1 питания. В совокупности с указанным использованием в устройстве блока переключения в виде транзисторной триггерной ячейки 8 обеспечивает допустимый диапазон отклонения регулируемой мощности. При этом выход источника 1 питания в режим выработки максимальной мощности осуществляется всего лишь за один период работы регулятора. 2 ил.

1309015

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации автономных систем электроснабжения с нерегулируемыми первичными источниками пос- 5 тоянного тока ограниченной мощности и импульсными регуляторами тока.

Цель изобретения — повьпяение быстродействия экстремального регулятора мощности, в частности при выходе в точку экстремума.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — диаграмма, поясняющая работу устройства.

Позициями 1 и 2 (фиг. 1) на схеме обозначены соответственно источник питания постоянного тока и нагрузка.

Собственно экстремальный регулятор мощности содержит дроссель 3 с основ- 2О ной обмоткой 4, блок 5 силовых ключей, блок 6 обратных диодов, датчик мощности, выполненный в виде элемента

Холла 7, блок переключения, выполнен25 ный в виде транзисторной триггерной ячейки 8, блок 9 дифференцирования транзисторный ключ 10, пороговый элемент 11, формирователь 12 импульсов, резистор 13, выполняющий функцию ограничения тока. Дроссель 3, помимо основной обмотки 4, имеет дополнительную обмотку 14. В состав формирователя 12 импульсов, реализованного на основе двухполярного симметричного параметрического стабилизатора, 35 входят стабилитроны 15-18, диоды 19 и 20 и резисторы 21 и 22.

Блок 9 дифференцирования выполнен с использованием конденсатора 23 и резисторов 24 и 25. Триггерная ячей- 40 ка 8 состоит из транзисторов 26 и

27, конденсаторов 28 и 29 и резисторов 30-34.

Экстремальный регулятор мощности, потребляемой от источника питания поСтоянного тока, работает следующим образом.

При подключении источника 1 питания к нагрузке 2 через цепь (не пока- 5О зана) установки исходного состояния триггерной ячейки 8 транзистор 27 переводится в закрытое состояние, а транзистор 26 открывается. Указанное состояние триггерной ячейки 8 вызывает замыкание блока 5 силовых ключей. Под действием тока, протекающего через основную обмотку 4, дроссель 3 накапливает энергик . В это время во вторичной обмотке 14 наводится ЭДС самоиндукции, которая через формирователь 12 импульсов прикладывается к соединенным последовательно база-эмиттерному переходу транзистора 26 и коллектор-змиттерному переходу транзисторного ключа 10.

Изменение тока источника 1 питания в процесс.е накопления энергии в дросселе 3 приводит к соответствующему изменению напряжения источника 1 за счет изменения падения напряжения на его внутреннем сопротивлении. Одновременно изменяется выходная мощность источника 1 как результат изменения его тока и напряжения. Выходная ЭДС элемента Холла 7, как известно, прямо пропорциональна произведению величины магнитного потока, в котором размещен данный элемент, на величину протекающего через его управляющие электроды тока. В предлагаемом регуляторе магнитный поток в зазоре сердечника дросселя 3, где размещен элемент Холла 7, прямо пропорционален магнитодвижущей силе, создаваемой током источника 1, протекающим через основную обмотку 4. Поэтому магнитный роток пропорционален току источника 1,,Ток, протекающий через управляющие ° электроды элемента Холла. 7, пропорционален напряжению источника 1. Следовательно, выходной сигнал элемента

Холла 7 оказывается пропорциональным произведению тока источника 1 на его напряжение, т.е. мгновенному значению

его выходной мощности. При изменении тока нагрузки 2 и источника 1 выходной сигнал элемента Холла 7 Р„ изменяется по закону, показанному на фиг. 2.

Выходной сигнал элемента Холла

7 поступает:в блок 9 дифференцирования. При увеличении мощности источника 1 (движение от точки а к точке с на фиг. 2) производная от мощности положительна, поэтому на.выходе блока 9 дифференцирования формируется сигнал положительной IIQJIHpHocTHg который прикладывается к последовательно соединенным пороговому элементу 11 и база-эмиттерному переходу транзисторного ключа 10. Порог срабатывания элемента 11 (напряжение пробоя стабилитрона) выбирается равным величине сигнала блока 9 дифференцирования в момент достижения мощностью источника 1 значения, соот1309 ветствующего точке с на диаграмме (фиг. 2). В этот момент пороговый элемент 11 срабатывает (стабилитрон пробивается) и напряжение положительной полярности блока 9 дифференцирования прикладывается к база-эмиттерному переходу вращательного ключа

10. Ключ 10 открывается, и напряжение формирователя 12 импульсов подводится к управляющим входам транзис- 10 ! торов 26 и 27 триггерной ячейки 8.

Дальнейшее состояние последней определяется порядком соединения выводов полуобмоток дополнительной обмотки

14 дросселя 3. Начала полуобмоток 15 дросселя 3 на фиг. 1 обозначены для случая, когда при включенном состоянии ключей блока 5 (возрастании тока основной обмотки 4) транзистор 26 закрывается, а транзистор 27 открывает- 20 ся. Таким образом, при достижении мощностью источника 1 некоторого значения, близкого к максимальному, триггерная ячейка 8 вырабатывает сигнал на выключение блока 5 силовых ключей. 25

В момент включения силовых ключей блока 5 в основной обмотке 4 дросселя 3 наводится ЭДС самоиндукции, которая складывается с напряжением источника 1 и совместно с ним обеспечи30 вает током нагрузку 2 через блок 6 обратных диодов. При этом ток источника 1 уменьшается во времени, вызывая вначале повьппение его мощности до точки d на диаграмме (фиг. 2), а затем ее уменьшение до точки с . При повышении мощности источника 1 пороговый элемент 11 срабатывает повторно (стабилитрон восстанавливает свои стабилизирующие свойства) и напряжение формирователя 12 импульсов за счет запирания транзисторного ключа 10 снимается с управляющих входов транзисторов 26 и 27 триггерной ячейки 8. При снижении мощности источника 1 (дальнейшем уменьшении его тока) напряжение, приложенное к пороговому элементу 11, начинает возрастать. В момент достижения мощности источника 1 значения, соответствующего точке с на диаграмме (фиг. 2), пороговый элемент 11 срабатывает (стабилитрон повторно пробивается) и напряжение положительной полярности прикладывается к база-эмиттерному переходу транзисторного ключа 10, вызывая его открытие. В это время ЭДС самоиндукции, наводимая в дополнитель015 4 ной обмотке 14 дросселя 3, имеет полярность, при которой уровень напряжения, вйрабатываемый формирователем

12 импульсов, через транзисторный ключ 10 открывает транзистор 26 и за— крывает транзистор 27. Триггерная ячейка 8 переходит в первоначальное состояние, при котором под действием сигнала, вырабатываемого на ее выходе, блок 5 силовых ключей открывается.

Далее работа экстремального регулятора мощности циклически повторяется.

При этом величина мощности источника

1 колеблется между точками с и на диаграмме (фиг. 2), т.е. источник 1 работает в режиме отдачи максимальной мощности.

Таким образом, предлагаемый экстремальный регулятор мощности обеспечивает выход источника 1 питания постоянного тока в режим выработки максимальной мощности всего лишь за один период работы регулятора. Для этого в замкнутой цепи обратной связи экстремального регулирования устанавливается порог, соответствующий режиму отбора максимальной мощности от источника 1, и допустимый диапазон отклонения регулируемой мощности.

Формула изобретения

Экстремальный регулятор мощности, потребляемой от источника питания постоянного тока, содержащий дроссель и блок обратных диодов, последова— тельно включенные в первую из двух силовых шин, расположенных между входными и выходными выводами регулятора, предназначенными для подключения соответственно источника питания и нагрузки, блок силовых ключей,вклю1 ченный между общим выводом дросселя и блока обратных диодов и второй силовой шиной, датчик мощности, выполненный в виде элемента Холла, размещенного в немагнитном зазоре дросселя и подключенного управляющими электродами через резистор к входным выводам регулятора, блок дифференцирования, вход которого соединен с выходом элемента Холла, формирователь импульсов, вход которого подключен к дополнительной обмотке дросселя, блок переключения, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей, транзисторный ключ, отличающийся тем, что, с целью повьпнения быстродействия, в

1309015

Сос тавитель Л. Морозов

Редактор Н.Тупица Техред В.Кадар Корректор С.Шекмар

Заказ 1798/4 1 Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 него введен пороговый элемент, а блок переключения выполнен в виде транзисторной триггерной ячейки, причем пороговый элемент включен последовательно в цепь связи выхода блока дифференцирования и управляющего входа транзисторного ключа, включенного между выходами формирователя импульсов и управляющими входами транзисторной триггерной ячейки, межколлекторная цепь которой является выходом блока переключения.