Стабилизатор постоянного регулируемого тока

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры . Целью изобретения является повьшение точности стабилизации. Цель достигается введением в устройство преобразователя 24 напряжение - ток. цифрового делителя 23 напряжения и дополнительной обмотки 14 в модуляционный узел 7 датчика 4 тока. Под действием напряжения с выхода фазочувствительного детектора 19 усилитель 21 вьфабатывает ток, который, протекая по обмотке 14, создает намагничивающую силу (н.с.), направленную навстречу н.с. компенсационной обмотки. При неравенстве напряжений , поступающих на входы измерительно-усилительного блока 2, на его выходе вырабатывается управляющее напряжение силовым регулятором 1. При большом усилении по постоянному току в блоках 2 и 21 с высокой точностью поддерживается баланс ампервитков в узле 7. В г е-эультате возрастает точность стабилизации тока. 1 з.п, ф-лы, 3 ип. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1467546

Ai (51)4 Г 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4301581/24-07 (22) 07.09.87 (46) 23.03.89. Бюл. У 11 (7i) Объединенный институт ядерных исследований (72) В.В.Калиниченко (53) 621.316. 722(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 760055, кл. G 05 F 1/56, 1978.

Авторское свидетельство СССР

11- 1112353, кл. G 05 F 1/56, 1984. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО РЕГУЛИРУЕМОГО ТОКА (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение точности стабилизации. Цель достигается ввепением в устройство преобразователя 24 напряжение - ток, цифрового делителя 23 напряжения и дополнительной обмотки 14 в модуляционный узел 7 датчика 4 тока. Под действием напряжения с выхода фазочувствительного детектора 19 усилитель 2 1 вырабатывает ток, который, протекая по обмотке 14, создает намагничивающую силу (н.с.), направленную навстречу н,с. компенсационной обмотки. При неравенстве напряжений, поступающих на входы измерительно-усилительного блока 2, на

его выходе вырабатывается управляющее напряжение силовым регулятором

1. При большом усилении по постоянному току в блоках 2 н 21 с высокой точностью поддерживается баланс ампервитков в узле 7, В результате возрастает точность стабилизации тока. 1 з.п. A-лы, 3 чл.

1467546

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам тока.

Целью изобретения является повышение точности стабилизатора.

На фиг.1 приведена блок-схема стабилизатора тока; на фиг.2 — принципиальная схема варианта выполнения генератора возбуждения;на фиг.3 аппроксимированная статическая характеристика детектора разбаланса ампер-витков постоянного тока (применена кусочно-линейная аппроксимация) .

Стабилизатор содержит силовой регулятор 1, измерительно-усилительный блок 2, источник 3 опорного напряжения, датчик 4 тока, блок 5 программного управления и нагрузку 6.

Входящий в состав датчика 4 тока магнитомодуляционный узел 7 включает магнитопроводы 8 и 9, которые с обмотками 10 и 11 возбуждения помещены в магнитный экран 12, поверх которого размещается компенсационная

13, дополнительная 14 и первичная 15 обмотки. Компенсационная обмотка 13 выполнена из отдельных секций.

Датчик 4 тока включает еще ряд элементов; цифровой переключатель 16, блок 17 развязки, потенциометр 18, фазочувствительный детектор 19, генератор 20 возбуждения, усилитель 21 постояйного тока, эталонный резистор

22. Стабилизатор содержит также цифровой делитель 23 напряжения и преобразователь 24 напряжение — ток.

Силовой регулятор 1 соединен через датчик 4 тока с клеммами 25 и

26,ппя подключения нагрузки 6, его управляющий вход подключен к выходу измерительно-усилительного блока 2, Выход датчика 4 тока подключен к первому входу измерительно-усилительного блока 2, второй вход которого соединен с выходом цифрового делителя 23 напряжения. Выход источника

3 опорного напряжения подключен к входам цифрового делителя 23 напряжения и преобразователя 24 напряжение — ток, выход последнего соединен с входом цифрового переключателя 16. К выходам цифрового переключателя 16 подключены еоответственно секции компнесационной обмотки 13.

Управляющие входы цифрового переключателя 16 и цифрового делителя 23

30 ки 19 и 20 соединены с помощью выводов 29 и 30.

Представленный на фиг.2 вариант выполнения генератора возбуждения содержит тиристоры 31 и 32, накопительный 33 и формирующий 34 конденсаторы, ограничительный резистор 35, электромагнитное реле 36, стабилизатор-стабилитрон 37. Тиристоры 31 и

32 соединены последовательно,объединенный их выход подключен к одной из обкладок формирующего конденсатора 34, другая его обкладка и свободный вывод тиристора 32 через контакт

38 электромагнитного реле 36 — к

45 первой обкладке накопительного конденсатора 33. Обкладки конденсатора

33 через ограничительный резистор

35 подключены к зажимам для подачи постоянного напряжения питания инвертора. Последовательно соединенные обмотка электромагнитного реле 36 и стабилитрон 37 подключены к обкладкам накопительного конденсатора 33.

Выводы 27 и 28 генератора 20 возбуждения подключены соответственно к второй обкладке конденсатора 33 и свободному выводу тиристора 31, указанные выводы являются Ъыходом основной частоты генератора 20, Кроме

25 напряжения соединены с выходом блока

5 программного управления.

Последовательно соединенные дополнительная обмотка 14 и эталонный ре-у зистор 2 подключены к выходу усилителя 21 постоянного тока, вход которого подключен к выходу фазочувствительного детектора 19. Потенциальные зажимы датчика 4 тока соединены с соответствующими зажимами эталонного резистора 22, а к токовым выводам датчика 4 подключена первичная об-, мотка 15.

Сигнальный вход фазочувствительного детектора 19 подключен к выходу блока 17 развязки, а управляющий — к выходу удвоенной частоты генератора 20 возбуждения. Обмотки

10 и 11 возбуждения соединены последовательно-встречно, их свободные выводы подключены к выходу основной частоты генератора 20 возбуждения, к последнему через выводы 27 и 28 подключен также потенциометр 18, К входным выводам блока 17 развязки подключены соответственно подвижной контакт потенциометра 18 и объединенные выводы обмоток 10 и 11. Блодом цифровой делитель 23 напряжения передает на второй вход измерительно-усилительного блока 2 соответствующую часть (U ) опорного напряжения, вырабатываемого источником 3 опорного напряжения. Эта часть напряжения может быть представлена как U .а =

= nUcn где U on напряжение на входе цифрового делителя 23 напряжения, подводимое от источника 3 опорного напряжения, n — значение коэффициента деления цифрового делителя 23 напряжения, соответствующее поступившему коду.

Под действием н.с. Т »И „ на выходе фазочувствительного детектора 19 в соответствии со статической характеристикой детектора разбаланса (фиг.3) появляется напряжение U ф (соответствующее значению разбаланса DI = I qT 4 „, которое приложено к входу усилителя 21 постоянного тока. Под действием напряжения U ф усилитель 21 постоянного тока вырабатывает ток I > который поступает в дополнительную обмотку 14 с числом витков W и создает н.с. I„W<, направленную навстречу н,с. I »W„„, Ток

I протекает по эталонному резистору

22 и создает на нем падение напряжения Uq= I К, где В, — номинальное значение сопротивления резистора 22. Напряжение U > с выхода датчика 4 тока поступает на первый вход измерительно-усилительного блока 2.

При неравенстве напряжений U q u поступающих на входы измеритель3 3 но-усилительного блока 2, на его выходе вырабатывается управляющее напряжение, поступающее на управляющий вход силового регулятора 1. Под

;действием этого управляющего на пряжения силовой регулятор 1 вырабатывает ток Т„, который протекает через нагрузку 6 и первичную обмотку 15 с числом витков W,, создавая в магнитных элементах 8, 9 и 12 н.с.

I W,, причем н.с. I„W„ направлена навстречу н.с, I тЫ,.

При большом усилении по постоянному току в блоках 2 и 21 с высокой точностью поддерживается баланс ампер-витков в магнитомодуляционном узле (4? я = О) и равенство напряжений U 1 = U> (с точностью до величин действующих рассогласований з

1467546 того, генератор 20 возбуждения содержит задающий генератор 39, пиковый трансформатор 40, фазовращатель

41 и ограничивающий элемент 42, через которыи первичная обмотка 43 пико5 вого трансформатора 40 подключена к выходу задающего генератора 39.

К выходу последнего подключен также вход фазовращателя 41, Управляющие электроды тиристоров 31 и 32 через электрические вентили 44 и 45 подключены соответственно к вторичным обмоткам 46 и 47 пикового трансформатора 40.

Приведенная на фиг.3 статическая характеристика представляет собой ,-зависимость величины постоянной составляющей напряжения U на выходе фазочувствительного детектора от Величины разбаланса ампер-витков 8I постоянного тока, действующего на магнитопроводы 8 и 9 магнитомодуляционного узла 7, для случая работы последнего в режиме возбуждения од- 25 нополярными импульсами тока (т.е. генератор 20 возбуждения вырабатывает однополярные импульсы тока).

Схема известного генератора возбуждения обеспечивает работу магнитомодуляционного узла в двух режимах: в режиме возбуждения однополярных импульсов и в режиме магнитного модулятора с удвоением частоты.

Стабилизатор работает следующим .образом.

Введенное оператором (или от ЭВМ) в блок 5 программного управления требуемое значение тока нагрузки I„ по-< ступает с его вь хода в ниде соответствующих числовых кодов на управляющие входы цифрового переключателя 16 и цифрового делителя 23 напряжения.

В соответствии с поступающим на его управляющий вход кодом цифровой пе45 реключатель 16 подключает к выходу преобразователя 24 напряжение — .ток соответствующие секции компенсационной.обмотки 13, причем суммарное количество витков включенных секций равно W . Вырабатываемый преобразо- 50 вателем 24 напряжение — ток высокостабильный ток I T протекает по включенным секциям компенсационной обмотки 13 и создает в магнитопроводах 8 и 9 и магнитном экране 12 намагничивающую силу (н.с.) I» W „.

Аналогично, в соответствии с.поступающим на его управляющий вход ко7546 6

З м — к" (2) 40

5 146 в соответствующих контурах авторегулирования).

Таким образом, как следует из приведенного описания работы стабилизатора в статическом состоянии, стабилизатор описывается соотношениями откуда с учетом соотношений У э = — n Uon u U Ч=, I„R Э1- а также при со ответствующей полярности U g и U

Предложенный вариант выполнения генератора 20 возбуждения (фиг.2) работает следующим образом.

При подаче постоянного напряжения питания на соответствующие зажимы инвертора накопительный конденсатор 33 заряжается через ограничительный резистор 35. Через некоторое время напряжение на конденсаторе

33 достигает уровня, при котором происходит срабатывание электромагнитного реле 36, его контакт 38 замыкается и обеспечивает подачу напряжения питания на тиристоры 31 и 32. Стабилитрон 37 позволяет получить четкое срабатывание реле 36.

Задающий генератор 39 вырабатывает синусоидальное напряжение, которое через ограничивающий элемент

42 (индуктивность или резистор, например) подается на первичную обмотку 43 пикового трансформатора 40, который формирует импульсы с относительно крутыми фронтами. С вторичных обмоток 46 и 47 импульсы напряжения поступают на управляющие электроды тиристоров 31 и 32, которые поочередно отпираются, обеспечивая заряд и разряд формирующего конденсатора 34.

Ток заряда конденсатора 34 протекает от соответствующей обкладки

35 конденсатора 33 через замкнутый контакт 38, тиристор 31 и подводится к выходному зажиму 28 и далее через обмотки 20 и 21 возбуждения к зажиму 27 и другой обкладке конденсатора 33, т,е ° является-выходным током генератора 20 возбуждения. Этот ток представляет собой периодическую последовательность однополярных импульсов. Разряжается конденсатор 34 в нерабочую часть полупериода через тиристор 32.

При опрокидывании инвертора конденсатор 33 быстро разряжается через открытые тиристоры 31 и 32, обмотка реле 36 обесточивается, контакт 38 размыкается и напряжение питания снимается с тиристоров 31 и

32. Пока конденсатор 33 заряжается через резистор 35, тиристоры 31 и

32 восстанавливают свою вентильную прочность и генератор 20 готов к работе °

Фазовращатель 41 служит для установки оптимального сдвига фаз между напряжением сигнала и управляющими напряжениями, поступающими соответственно на сигнальный и управляющий входы фазочувствительного детектора 19.

Блок развязки обеспечивает гальваническую равзязку соответствующих цепей и в простейшем случае представляет собой импульсный трансформатор. Потенциометр 18 служит для установки нуля детектора разбаланса ампер-витков, указанная установка производится в режиме l!I ® - =О.

Формул а из о б р е те н ия

1. Стабилизатор постоянного регулируемого тока, содержащий источник опорного напряжения, силовой регулятор, соединенный через датчик тока с выводами для подключения нагрузки, управляющий вход силового регулятора подключен к выходу измерительно-усилительного блока, первый вход которого подключен к потенциальным выводам датчика тока, который выполнен на базе цифрового переключателя, блок развязки, усилителя постоянного тока, фазочувствительного детектора, вход которого подключен к выходу блока развязки, а выход — к входу усилителя постоянного тока, первый выходной вывод которо146754Ü го соединен с первым выводом эталонного резистора, генератора возбуждения, потенциометра и магнитомодуляционного узла, включающего два магнитопровода с обмотками возбуждения, помещенными в магнитный экран, поверх которого размещены первичная обмотка и состоящая из отдельных секций с разным числом витков компенсационная обмотка, при этом первичная обмотка подключена к токовым выводам датчика тока, а обмотки воз— буждения соединены последовательновстречно, их свободные выводы подключены к выходным выводам генератора возбуждения, к которым подключены также выводы потенциометра, подвижный контакт которого соединен с одним из входных выводов блока развязки, второй входной вывод которого соединен с общим выводом обмоток возбуждения, управляющий вход цифрового переключателя подключен к выходу блока программного управления, потенциальные выводы датчика тока соединены с соответствующими выводами эталонного резистора, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизатора, в него введены цифровой делитель напряжения и преобразователь напряжение— ток, входы которых подключены к источнику опорного напряжения, в магнитомодуляционный узел введена допол. нительная обмотка, которая размещена поверх магнитного экрана, дополнительная обмотка своими выводами соединена с вторым выводом эталонного резистора и вторым выходным выводом усилителя постоянного тока соответственно, а состоящая из отдельных секций с разным числом витков компенсационная обмотка через цифровой преобразователь подсоединена к выходу преобразователя напряжение— ток, второй вход измерительно-усилительного блока соединен с выходом

\ циФрового делителя напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом блока программного управления.

2. Стабилизатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что генератор возбуждения выполнен на основе инвертора напряжения, включающего ограничительный резистор, накопительный и формирующий конденсаторы, электромагнитное реле, два последовательно соединенных тиристора, объединенные силовые выводы которых подключены к первой обкладке формирующего конденсатора, свободный силовой. вывод первого тиристора и вывод второй об— кладки формирующего конденсатора соединены между собой и через контакт электромагнитного реле подключены к первой обкладке накопительного конденсатора, которая через ограничительный резистор соединена с первым выводом инвертора для подключения источника постоянного напряжения питания, второй аналогичный вывод которого соединен с второй обкладкой накопительного конденсатора и первым

- выводом основной частоты генерато ра возбуждения, свободный силовой вывод второго тиристора подключен к второму выводу основной частоты генератора возбуждения последовательно соединенные обмотка электромагнитного реле и стабилитрон подклюЗ5 чены к обкладкам накопительного конденсатора, .управляющие электроды тиристоров через электрические вентили подключены соответственно к первой и второй вторичным обмоткам

40 пикового трансформатора, первичная обмотка последнего через ограничивающий элемент подключена к выходу задающего генератора, к указанному .выходу подключен также вход фазовра45 щателя, выход которого подключен к выводам выхода удноеннс и частоты генератора возбуждения.

1467546

Составитель С.Черньппева

Редактор В.Данко Техред А.Кравчук Корректор А.06ручар

Заказ 1195/44 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина,101