Способ регулирования тока нагрузки преобразователя переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразователям переменного напряжения в постоянное с низким уровнем пульсаций выходного напряжения. Целью изобретения является упрощение наладки преобразователя за счет независимости управления выпрямителем от параметров активного фильтра при регулировании тока. В преобразователе, содержащем управляемый выпрямитель 1 и активный фильтр 3, выполненный в виде усилителя 4 с выходным трансформатором 5, сигнал задания по напряжению формируют в зависимости от сигнала ошибки по току, снимают сигнал, пропорциональный выходному напряжению трансформатора и преобразуют в первый сигнал, пропорциональный обусловленный этим напряжением составляющей выходного напряжения , и второй сигнал, равный или близкий к обусловленной этим же напряжением составляющей сигнала задания по напряжению, затем первый и второй сигналы суммируют с сигналом ошибки по напряжению, и в зависимости от полученного сигнала управляют выпрямителем. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 М 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР

1 (21) 4302471/24-07 (22) 10.07.87 (46) 15.10.90. Бюл. Р 38 (71) Харьковский политехнический ин-, ститут им. В.И.Ленина (72) Сунанто (Zn) А.А.Борщов, С.В.Петров и Д.А.Ассуиров (SU) (53) 621.316. 727 (088.8) (56) Авторское свидетельстно СССР

Р 819900, кл. Н 02 М 1/14, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1317610, кл. H 02 И 1/14, 1985. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА НАГРУЗКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЕРЕИЕННОГО . НАПРЩ(ЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразователям переменного напряжения в постоянное с. низким уровнем пульсаций выходного напряжения. Целью изобретения янляет ся упрощение наладки преобразователя

„„SU„„Û99955 А1

2 эа счет независимости управления выпрямителем от параметров активного" фильтра при регулировании тока. В преобразователе, содержащем управляемый выпрямитель 1 и активный фильтр 3, выполненный в виде усилителя 4 с ныходным трансформатором 5, сигнал задания по напряжению формируют в занисимости от сигнала ошибки по току, снимают сигнал, пропорциональный выходному напряжению трансформатора и преобразуют в первый сигнал, пропор-, циональный обусловленной этим напряжением составляющей выходного напряжения, и второй сигнал, равный или близкий к обусловленной этим же на.. пряжением сос авляющей сигнала задания по напряжению, затем перный и второй сигналы суммируют с си налом ошибки по напряжению, и в зависимости от полученного сигнала управляют выпрямителем. 3 ил.

1599955

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам регулиронания преобразователя переменного напряжения в постоянное, содержащего управляемый выпрямитель и активный

5 фильтр, и может применяться в преобразователях, используемых для питания установок экспериментальной Физики и других установок, требующих напряжение с малым уровнем пульсаций.

Цель изобретения — упрощение наладки преобразователя эа счет независимости управления выпрямителем от параметров активного фильтра при регулировании тока.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя; на фиг. 2 — схема корректирующего устройства; на фиг. 3 структурная схема, поясняющая .сущность операций способа.

К выпрямителю 1 системой 2 управления подключен пассивный фильтр 3, к выходу которого последовательно с нагрузкой преобразователя подключен 25 активный фильтр, выполненный в виде усилителя 4 с выходным трансформатором 5 ° Вход усилителя 4 соединен с выходом регулятора 6, выполняющего функцию коррекции сигналов. Вход системы

2 управления выпрямителем через устройство 7 потенциальной развязки соединен с ныходом регулятора 8, выполняющего с помощью корректирующей цепи 9 и суммирующего устройства 10 функцию коррекции и суммирования сигналов. Вход регулятора 6 и один из входов регулятора 8 соединены с выходом суммирующего устройства 11, первый вход которого соединен с выходом преобразователя, от которого снимается выходное напряжение, а второй вход через устройства 12 потенциальной развязки соединен с выходом регулятора 13, выполняющего с помощью корректирующей цепи 14 и суммирующего устройства 15 функцию коррекции и суммирования сигналов. Один из входов регулятора 13 соединен с датчиком 16 тока, а второй — с источником 17 сиг>О нала задания. Выходной трансформатор

5 усилителя 4 снабжен дополнительной обмоткой 18, к которой подключен вход корректирующего звена 19, первый выход которого соединен с вторым входом регулятора 8. Второй выход коррек>5 тирующего устройства 19 через второе корректирующее звено 20 соединен с третьим входом регулятора 8.

Корректирующее звено содержит операционные усилители 21-24.

Устройство работает следующим образом.

В суммирующем устройстве 11 выходное напряжение преобразователя срав нивается с сигналом задания по напряжению формируемом на выходе регуля-; тора 13, Следовательно, к входу регу-. лятора 6 с выхода суммирующего устройства 11 подается сигнал ошибки по напряжению, представляющий разность укаэанных выше сигналов, и в резуль" тате этого на выходной обмотке трансформатора 5 вырабатывается напряжение, компенсирующее пульсации напряжения на выходе пассивного фильтра 3.

Таким образом, уменьшается уровень пульсаций напряжения на нагрузке.

По сути приведенная на фиг. 1 схема представляет собой двухконтурную систему регулирования тока, построенную по известному принципу подчиненного регулирования. Суммирующее устройст-. во 11 вырабатывает сигнал ошибки по . напряжению, а регулятор 13, в котором сигнал, пропорциональный току нагрузки, сравнивается с сигналом задания по току„ вырабатывает сигнал задания по напряжению, представляющий собой

СИГНЯЛ, ПРОПОРЦИОНЯЛЬНЫИ РЯЗНОСТИ фактич ского тока нагрузки и его заданной величины, т.е. сигнал ошибки по току. С помощью ннутреннего контура регулирования напряжения, таким образом, на выходе преобразователя устанавливается такое напряжение, при котором ток нагрузки соответстну г сигналу, подаваемому с выхода источника 17 сигнала задания по току.

Включение активного фильтра в схему

1 создает два дополнительных замкнутых контура. Первый контур образуется каналом обратной связи по напряжению и каналом управления усилителей 4, а второй — каналом обратной связи по току и тем же каналом управления усилителем. Влияние активного фильтра заключается в том, что первый из укаэанных выше контуров ослабляет сигнал на выходе суммирующего устройства 11, а второй контур ослабляет сигнал на выходе регулятора 13, т.е. ослабляет сигнал задания по напряжению, подаваемый на вход суммирующего устройстна 11. Для предотвращения изменения сигнала, подаваемого на вход системы управления выпрямителем 2, 9955

35 дания по напряжению, обусловленной

40 действием того же выходного напряже- ния трансформатора.

В качестве корректирующего авена

19 можно включить аналоговую модель нагрузки трансформатора 5, схема ко-.

45. торой показана на фиг. 2. На представленной модели, на выходах операционных усилителей 21 — 24 соответственно воспроизводятся сигналы i

I ° f и iz, пропорциональные составляющим напряжения и тока на нагрузке, напряжения на конденсаторе и тока дросселя пассивного фильтра соответственно, обусловленным выходным на- ., пряжением трансформатора.

Таким образом, первый сигнал, пропорциональный составляющей выходного напряжения, обусловленной действием

1 выходного напряжения трансформатора, можно снимать с зажима выход 1 опера5 159 оФ корректирующих звеньев 19 и 20 через входы суммирующего устройства 10 на вход системы 2 управления выпрямителем подаются сигналы, компенсирующие изложенное выше ослабление сигналов. Выходное напряжение преобразователя можно рассмотреть как сумму двух составляющих. Первая составляющая обусловлена действием ЭДС выпрямителя е, и, а вторая обусловлена действием выходного напряжения трансформатора е"

На фиг. 3 приведена структурная схема преобразователя, где передаточная функция W.H,(S) (5) определяет связь между выходным напряжением транс, форматора е и обусловленной этим напряжением составляющей выходного напряжения преобразователя, W „ (S) — между ЭДС выпрямителя е 8ц„ и обусловленной этой ЭДС составляющей выходного напряжения преобразователя, W р (S) между сигналом на выходе суммирующего устройства 11 и выходным напряжением трансформатора, W p (S) — между сигналом на выл<оде суммирующего устройства 10 и ЭДС выпрямителя е 8,,д, W (S) — между выходным током и выходным напряжением выпрямителя;

W --(S) — передаточная функция регулятора тока; КИ,(S) — результирующая передаточная функция корректирующих устройств 19 и 20, с учетом отношения числа витков выходной обмотки и обмотки 18 трансформатора 5.

Можно показать, что -при условии

Ки„(Я) =И„,(8) Е1+И,(8)Ы„(Я) 3, для разомкнутой в точке А системы связь между сигналом управления выпрямителя U>, сигналом задания U и напряжением преобразователя е.,„ (см. фиг. 3) определяется выражениеи:

1Ъ= 1+1 х(8) 1,т(@ j W н (S) E sq (S) +

+W Ä (S) U (S) где У (Б), Е „„(Я), U>(S) — изображения сйгналов Ux eaLln и 1J соответственно.

В приведенное уравнение не входят параметры активного фильтра, что означает независимость управления выпрямителем от указанных параметров.

Таким образом, при включении корректирующего звена с параметрами, соответствующими укаэанному выше условию, упрощается наладка преобразова, теля, поскольку наладку системы регу лирования выпрямителя и активного . фильтра можно производить раздельно.

На вход корректирующего звена 9 с обмотки 18 подается сигнал, пропорцио- ;. нальный выходному напряжению трансформатора, Таким образом, суммарный сигнал на выходе компенсирующих звеньев

19 и 20 прогорционален сигналу, изображение которого определяется выражением:

E(S)=KW,(S)E, (Я) =Ы„,(S) Е1+

+Wz (S) Wpt (8) )E р (8) W p (S) E@ (S)+

+1 н (8) (8)1 рт (81 Етр (8) где Е (S) — изображение выходного натр пряжения трансформатора е .

Первое слагаемое в приведенном выше уравнении представляет собой изображение составляющей выходного напряжения преобразователя, обусловленной действием выходного напряжения трансформатора, а второй слагаемое— изображение составляющей сигнала на выходе регулятора 13 тока, обусловленной действием выходного напряжения трансформатора 5, т.е. изображение составляющей сигнала задания по напряжению, обусловленной действием выходного напряжения трансформатора.

Таким образом, с помощью корректирующих звеньев 19 и 20 осуществляется преобразование сигнала, пропорционального выходному напряжению трансформатора в два сигнала: первый сигнал пропорционален составляющей выходного напряжения, обусловленной действием выходного напряжения трансформатора, а второй сигнал — пропорционален или близкий к составляющей сигнала зационного усилителя 2 1. Произведение

Wö, 1, S) 4,(S) Е ($), входящее во второе слагаемое, представляет собой иэображение составляющей тока нагрузки, обусловленной выходным напряжением

5 трансформатора. Следовательно, под- .ключив корректирующее звено 20 с передаточной функцией, пропорциональной Ир (Б), в соответствии со схемой фиг. 1 к зажиму вых.2 операционного усилителя 22 (см. фиг.2), можно получить второй сигнал, пропорциональный составляющей сигнала задания по напряжению, обусловленной выходным напряжением трансформатора 5.

В качестве корректирующего звена 14 может применяться интегрирующее звено (интегральное, пропорциональноинтегральное и т.д.). Очевидно, что 20 в таком случае корректирующему звену 20 можно придать передаточную функцию, приближающую к передаточной функции корректирующего звена 14.

При выооком напряжении в силовой цепи преобразователя устройства потенциальной развязки обеспечивают необходимую безопасность работы с преобразователем при его эксплуатации.

Применение изобретения позволяет упростить настройку регулятора тока выпрямителя вне зависимости от параметров активного фильтра.

Формула иэ обр етения

Способ регулирования тока нагруз- . ки преобразователя переменного напряженил в постоянное, содержащего управляемый выпрямитель и активный фильтр, выполненный в виде усилителя с выходным трансформатором, заключающийся в том, что формируют и подают сигнал управления на активный фильтр в соответствии с сигналом ошибки по напряжению, равным разности сигнала, пропорционального выходному напряже.нию преобразователя, и сигнала задания цо напряжению, о т л и ч а ю .-. шийся тем, что, с целью упроще- . ния наладки преобразователя за счет независимости управления выпрямителем от параметров активного фильтра при регулировании тока, сигнал задания по напряжению формируют в соответствии с сигналом ошибки регулирования по току, формируют сигнал, пропорциональный выходному напряжению трансформатора, и формируют первый сигнал, пропорциональный обусловленной этим напряжением составляющей выХодного напряженйя, и второй сигнал, равный или близкий к обусловленной этим же напряжением составляющей сигнала задания по напряжению, затем первый И второй сигналы суммируют с сигналом ошибки по напряжению и в соответст« вии с полученным сигналом формируют и подают сигнал управления выпрямителем.

1599955

Составитель С.Лузанов

Техред М.Ходанич Корректор,И.Лароши

Релактор Н. Киштулинец

Заказ 3149 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям ч открытиям при ГКНТ СССР

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

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