Источник питания электромагнита постоянного тока

 

Изобретение относится к технологическому оборудованию ускорителей заряженных частиц и-термоядерных установок , в частности к источникам питания электромагнитного оборудования постоянного тока. Изобретение позволяет повысить быстродействие при отработке без перерегулирования в выходном токе задающего ступенчатого сигнала большой величины. Цель достигается введением вiсхему между первым узлом сравнения и пропорциональноинтегральным регулятором последовательно включенных блока нелинейности с харак±еристикой типа насыщения и второго узла сравнения, причем выход цепи нелинейности обратной связи, охватывающий пропорционально-интегральный регулятор, подключен к второму входу второго узла сравнения. Это позволяет при больших уровнях задающего сигнала поддерживать на выходе пропорционально-интегрального регулятора сигнал с ВЙ1СОКОЙ точностью, соответствующий максимальному напряжению в нагрузке. Этот сигнал будет поддерживаться до тех пор, пока введенный блок нелинейности удерживается иа ограничении. 1 ил. а Ш (Л

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК

1 Ai (19) (11) (5l)5 G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I I (46) 15. 01. 91. Бюл. )) 2 (21) 43461 90/07 (22) 21.12, 87 (72) В ° М. Кофман, А. В. Мизинцев и В.Н. Рожков (53) 621. 316, 722. 1 (088, 8) (56) Система питания импульсного электромагнита 1000 А, 200 В. - Васильев С,Н., Гусев С.А., Коваленс кий И.И. и др.— Л,: 976, с.7, Препринт НИИЭФА, Г-0315.

Арре1о Н.С. and S.×an der Neer.

The SPS auxiliary magnet power supplies, CEPIV 77-12. SPS Division, Geneva, 1977-23 р. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА

ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к технологическому оборудованию ускорителей заряженных частиц и,термоядерных установок, в частности к источникам питания электромагнитного оборудования постоянного тока. Изобретение позволяИзобретение относитСя к электрсгтехнике, а именно к технологическо" му оборудованию ускорителей заряженных частиц и термоядерных установок, в частности к источникам питания электромагнитного оборудования постоянного тока, Целью изобретения является повышение быстродействия при отработке беэ перерегулирования в выходном токе ступенчатого задающего сигнала большой величины.

На чертеже приведена функциональная схема устройства. ет повысить быстродейстние при отработке без перерегулирования в ныходном токе задающего ступенчатого сиг" нала большой величины. Цель достигается введением в,схему между первым узлом сравнения и пропорциональноинтегральным регулятором последовательно включенных блока нелинейности с характеристикой типа насыщения и второго узла сравнения, причем выход цепи нелинейности обратной связи, охватывающий пропорционально"интегральный регулятор, подключен к второ" му входу второго узла сравнения. Это позволяет при больших уровнях задающего сигнала поддерживать на ныходе пропорционально-интегрального регулятора сигнал с вь)сокой точностью, соотнетствующий максимальному напряжению в нагрузке. Этот сигнал будет поддерживаться до тех пор, пока введенный блок нелинейности удерживает-. ся на ограничении. 1 ил.

К выводу 1 подключения задающего . сигнала U подключен второй вход первого узла сраннения 2, выход ко торого через блок нелинейности 3 с характеристикой типа насыщения соединен с первьм входом второго устройст.ва сравнения 4, выход которого через 3в пропорционально-интегральный регулятор 5 подключен к управляющему входу преобразователя 6 переменного напряжения U в постоянное U ° Выход датчи". н ка 7 тока соединен с первым входом первого узла сравнения 2. К вь)ходу пропорционально-интегрального регуляUAr(t)

u„ i„(t) Up(t) Кн

30 передаточная функ— ция нагрузки, где н 1 я Кн где Ья,R -. индук-. тивность и актив- ное сопротивление нагрузки (электромагнита);

К цЛхй) .

1 u(S) 40

"9() — передаточная функция датчика регулируемого тока;

"-" — - w (s)

Т$+!

ТБ Р и е редаточна „функ 4 1 ция пропорционально-интегрального регулятора тока; передаточная функция преобразовате- 10 ля;

К ГР 1"1 лр

К К

- w is)

TS+1 передаточная функция усилительного апериопического звена;

U мосс

Ь

Kïð порог зоны нечувствительности бло3 1517616 тора S подключен блок нелинейности 8 с «врактерйстикой. типа эоны нечувствмтельности, выход которого через апериодическое|звено 9 связан с вторьм в«одом второго узла сравнения 4. Вы5 сод преобразователя 6 через датчик 7 тока соединен с обмоткой электромагМита .10, Ка чертеже и далее в описании при- 10

Мяты следующие обозначения: .. °

u,(t) V, 1() задающий ступенча-. тый сигнал амплиту ды (161 сигнал на в ьмоде пропорциональноинтегрального регулятора (управляющий сигнал для преобразователя); сигнал на выходе датчика тока; напряжение и ток на выходе преобра- 25 эователя; сигнал на выходе апериопического звена, ка нелинейности 8 с характеристикой типа эоны нечувствительности и уровень ограничения блока нелинейности

3 с характеристикой типа насыщения, соответствующий максимальному напряжению Uqмаке на выходе преобразова( теля 6.

Устройство работает следующим образом, Если принять, не нарушая общногчто K p K K 1 То коэффициент К связан с круговой. частотой

Я Р,» среза линейной части разомкнутого контура стабилизации тока соотношением К = Т Я р где постоянная времени нагрузки.

Значение К много больше 1, т,е, частота среза сО Р я линейной части разомкнутого контура, охватывающего регулятор тока 5, много больше Я Р„.

В качестве выходного сигнала принят сигнал с выхода датчика тока

U >(t)> который повторяет форму вы" ходного тока 1 „(1), так как Up (t)

=К i (t), Если уровень задающего сигнала

U1л мал — V (--, где U — уровень ограничения блока нелинейности 3, К вЂ” коэффициент усиления (и ропорциональности) на линейном участке блока нелинейности 3, то иэменение всех сигналов соответствует линейному режиму и наличие блоков нелинейности

3 и 8 никак не проявляется. Передаточная функция замкнутого контура стабилизации тока будет иметь внд.

Т вЂ” - S+1

К

TS+1 Кн где W(S) * К вЂ” -"-- К ° -- — — К

TS "Р ТЯ+1 передаточная функция ра эомкнутого контура стабилизация тока и принято, не нарушая общности, K„ K„ ° К Ф 1, Тогда процесс иэмененил напряжещря

5 ( на выходе датчика тока 7 при малом ступенчатом сигнале 0- носит монотонный характер и описывается ньiк ражением U (t) U (1-е ) . Изменение тоМа также носит монотонный характер. Видно, что при малых сигналах процессы в известном и предлагаемом устройствах совпадают.

При больших уровнях V 0 - — после 3м о К приложения задающего ноэдействия вы". ходкой сигнал блока нелинейности 3 с характеристикой типа насыщения устананливается на ограничение и равен

U„. Сигнал; U«(t) на выходе регулятора 5 тока превышает значение 0 эо-. ны нечувствительности блока 8 нелинейности с характеристикой типа эоны нечувствительности и появляются сиг-: нал на выходе блока 8 н сигнал Ug(t) на выходе апериодического звена 9.

Вследствие этого за очень малое время (так как частота среда G3« „ контура, охв а тын ающегo р ег улято р 5 тока, большая — много больше частоты среза Я контура стабилизации выходного тока) сигнал U< (t) на выходе регулятора 5 тока установится равным Uy с высокой точностью, а к нагрузке будет приложено максимальное напряжение.

Сигнал 3 (t) на выходе регулятора 5 тока будет поддерживаться равньм Uz до тех пор, пока ошибка регулирования (Uî,U 4т() ) K r U>þ T° . e ° пока выход блока 3 нелинейности удерживается на ограничении. В течение этого времени (пока 11 — Up@). К ) U„) к Нагрузке будет приложено максимап.иое напряжение U„ ««, а изменение заряда на емкости в интегрирующей части регулятора 5 тока будет происходить с высокой точностью адекватно изменению тока нагрузки. После того, Iêàê ошибка регулирования уменьшится до значения (Uo Б .) ° К6 6,„, сигнал U (t) на выходе регулятора 5 тока .уменьшится ниже уровня U, сигнал иа выходе блока 8 нелинейности стат квт равным нулю, а ка выходе апериI

1 7Ь1 6 6 одического звена 9 сигнал Uz(t) будет спадать по экспоненте с уровня, при котором V<+(t) стал меньше U

Таким образом, н течение времени, пока напряжение Ь (t) на выходе датчик ка тока (а значит и ток нагрузки) не достигло уровня

К 110- UM

Ц ss ю К

1 к нагрузке приложено максимальное напряхение Uu „a„a а значит и скорость ныхода максимальна.

Формула изобретения

Источник питания электромагнита постоянного тока, содержащий преобразователь переменного напряжекия в постоянное, вход которого соединен с нходными выводами, а выход через датчик тока подключен к выводам для подсоединения электромагнита, выход датчика тока связан с первым вхоР5 дом первого узла сравнения, второй вход которого соединен с ныводом для подключения источника задающего сигка. ла, пропорционально-интегральный ре" гулятор, выход которого соединен с управляющим входом преобразователя переменного, напряжения в постоянное, а также с входом блока нелинейности с характеристикой типа зоны нечувствительности, выход которого подклюЗ5 чен к входу апериодического звена, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при отработке без перерегулирования в выходном токе ступенчатого сигна40 ла большой величины, в него введены блок нелинейности с характеристикой типа насьпцения и второй узел сравне» ния, причем выход первого узла сравнения через блок нелинейности с ха45 рактеристикой типа насьпцения подклю чен к первому входу второго узла сравнения, второй вход которого сое,динен с выходом апериодического эве-..

I на, а выход второго узла сравнения

50 подкчек к входу пропорционально интегрального регулятора.

1517616

Г

I "è

1

It

Составитель С. Черньппева

Редактор М. Кузнецова Техред А. Кравчук

Корректор Э.Лончакова

Заказ 674 Тираж 466 Подписное ,ЭНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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