Регулируемый источник постоянного напряжения

 

Сущность изобретения: сохранение работоспособности преобразователя при больших изменениях тока нагрузки достигается тем, что в регулируемый источник постоянного напряжения, снабженный пассивным фильтром 2 и активным фильтром 3, выполненным на трансформаторе 5, вторичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой 6, введены также модель трансформатора 13, вход которой соединен с шунтом 15, и усилитель мощности , работающий как источник тока и собранный на транзисторе 16, регуляторе 17 и сумматоре 18. Усилитель мощности, собранный на транзисторе 16, работает в качестве регулируемого источника тока, что приводит к тому, что выходной ток усилителя не зависит от изменения тока нагрузки. 2 ил. F71 ел С

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s Н 02 M 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 V о ! (Л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4865186/07 (22) 16.07,90 (46) 07.10.92, Бюл. ¹ 37 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) В.П.Шипилло, Сунанто (ID), С,И.Дрейслер, Н.Н.Страхов и Л.Е.Бахнов (56) Авторское свидетельство СССР № 777781, кл. Н 02 М 1/14, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 819900„кл. Н 02 M 1/14, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1504758, кл. Н 02 М 7/12, 1986. (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Сущность изобретения: сохранение работоспособности преобразователя пр больших изменениях тока нагрузки достигается тем, что в регулируемый источник постоянного напряжения, снабженный пассивным фильтром 2 и активным фильтром 3, выполненным на трансформаторе 5, вторичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой 6, введены также модель трансформатора 13, вход которой соединен с шунтом 15, и усилитель мощности, работающий как источник тока и собранный на транзисторе 16, регуляторе 17 и сумматоре 18. Усилитель мощности, собранный на транзисторе 16, работает в качестве регулируемого источника тока, что приводит к тому, что выходной ток усилителя не зависит от изменения тока нагрузки, 2 ил.

1767657

10

30

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразователям постоянного тока, снабженным активным фильтрсм, Устройство может применяться для питания установок экспериментальной физики и других установок, требующих напряжения с малым уровнем пульсаций.

Известны регулируемые источники постоянного напряжения, снабженные разными устройствами для уменьшения пульсаций напряжения (авт. св. М 777781, кл, Н 02 М 1/14, авт. св, hL 819900, кл. Н 02

М 1/14). Недостаток упомянутых способов заключается в сложности наладки преобразователя, зависимости качества работы преобразователя от частоты питающей сети, «.-! а;более близок к предлагаемому регулируемый источник постоянного напряжения, снабженный активным фильтром в виде трансформатора, вторичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой, а первичная обмотка подключена к выходу усилителя, работающего в качестве источника напряжения (см. авт, св. N

1504758, кл. Н 02 М 7/12). При работе усилителя в качестве источника напряжения в идеальном случае указанный трансформа-ар работает в режиме короткого замыкания по отношению к первичной обмотке, в результате чего его первичный ток в пере-, ходных процессах зависит также от изменения —;ока нагрузки, протекающего через вторичную обмотку. Таким образом, большое изменение тока нагрузки, которое может иметь место при изменении сигнала задания, может привести к перегрузке усилителя и потере работоспособности активного фильтра, что вызывает увеличение пульсаций выходного напряжения.

Цель изобретения — снижение уровня

- пульсаций выходного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в регулируемом источнике постоянного напояжения, содержащем управляемый выпрям:.-ò,eëü, выход которого через пассивный фильтр и вторичную обмотку трансформатора соединен с выходными выl3o+Bt" и pBTRI4Kol4 выходного напряжения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора. второй вход которого подключен к выходу источника сигнала задания, а выход соединен с входом первого корректирующего элемента и первым входом второго сумматора, выход которого чере3 второй корректирующий элемент и одкл ючен к уп ра вля ющему в"-,îäó управляемого выпрямителя, электрическую модель нагрузки, выход которой подключен к второму входу второго сумматора., транзистор, коллектор которого через первичную обмотку трансформатора соединен с первым выводом источника питания, а база через третий корректирующий элемент соединена с выходом третьего сумматора, первый вход которого подключен к выходу первого корректирующего элемента, дополнительно введены электрическая модель трансформатора и резистор, причем эмиттер транзистора соединен непосредственно с входом электрической модели трансформатора и вторым входом третьего сумматора, а через резистор — с вторым выводом источника питания, выход электрической модели трансформатора подключен к входу электрической модели нагрузки.

В результате патентного поиска и обзора литературных материалов в данной области не обнаружено совокупности признаков, сходных с изложенными выше, устройства для решения поставленной задачи.

На фиг.1 представлена схема источника постоянного напряжения; на фиг.2 приведена схема модели нагрузки.

Регулируемый источник постоянного напряжения построен на базе управляемого выпрямителя 1, снабженного пассивным фильтром 2, активным фильтром 3 и электрической моделью нагрузки 4. Активный фильтр 3 выполнен на трансформаторе 5, вторичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой 6, Схема содержит также второй сумматор 7, входы которого связаны с выходом первого сумматора 8 и выходом модели нагрузки 4. Выход второго сумматора 7 через второй корректирующий элемент 9 соединен с входом системы 10 управления выпрямителем. Входы первого сумматора 8 соединены с выходом источника 11 сигнала задания и выходом датчика 12 напряжения, подключенного к нагрузке 6. К выходу первого сумматора 8 подключен также вход первого корректирующего элемента 13. В схему введена электрическая модель тоансформатора 14, вход которой соединен с резистором 15, подключенным к эмиттеру транзистора 16. К базе транзистора 16 подключен выход третьего корректирующего элемента 17, вход которого соединен с выходом третьего сумматора

18, Входы сумматора 18 соединены с выходом первого корректирующего элемента 13 и эмиттером транзистора 16, Коллектор транзистора 16 через первичную обмотку трансформатора 5 соединен с одним из выводов источника 19 питания, второй вывод которого соединен с резистором 15. На операционных усилителях 20-24 (см, фиг.2) собрана электрическая модель нагрузки. Вход

5 1767657 6 операционного усилителя 20 соединен с выходом электрической модели трансформатора 14, выход — с входом сумматора 7.

Принцип работы устройства заключается в следующем. На сумматоре 8 сигнал задания, поступающий от источника 11 сигнала задания, сравнивается с сигналом обратной связи, снимаемым с выхода датчика

12 напряжения, Получаемый на выходе сумматора 8 сигнал ошибки регулирования через сумматор 7 и корректирующий элемент

9 подается на вход системы 10 управления.

Таким образом происходит регулирование выпрямителя 1. При этом корректирующий элемент 9 должен обеспечить устойчивость и желаемое качество регулирования выходного напряжения, Через корректирующий элемент 13 указанный сигнал ошибки регулирования подается также на вход усилителя, собранного на резисторе,15, транзисторе 16, корректирующем элементе

17, сумматоре 18. Таким образом, на вторичной обмотке трансформатора 5 вырабатывается ЭДС, компенсирующая переменную составляющую напряжения на выходе пассивного фильтра 2, в результате чего пульсации нап ряжения на нагрузке 6 уменьшаются. С резистора 15 снимается сигнал, пропорциональный току коллектора транзистора 16, протекающий также через первичную обмотку трансформатора 5. Введение обратной связи по току с резистора

15 через сумматор 18 обеспечивает пропорциональность тока коллектора транзистора напря>кению, подаваемому с выхода корректирующего элемента 13 на один из входов сумматора 17, и тем самым независимость тока коллектора от напряжения, прикладblBàåìoão к коллекторутранзистора 16. Таким образом, резистор 15, транзистор 16, корректирующий элемент 17 и сумматор 18 в схеме составляют усилитель, работающий как регулируемый источник тока, нагрузкой которого является трансформатор 5. Сигнал с резистора 15, пропорциональный первичному току трансформатора, подается на вход модели трансформатора 14, представляющий собой дифференцирующее звено, Следовательно, на выходе модели трансформатора формируется сигнал, по форме близкий к ЭДС, индуцируемой на трансформаторе 5, поскольку в первичном токе трансформатора, как правило, преобладает ток намагничивания трансформатора, Электрическая модель нагрузки 4 представляет собой модель, преобразующую сигнал, пропорциональ» ный выходной ЭДС активного фильтра, ин= дуцируемой на обмотках трансформатора 5, в сигнал, пропорциональный составляющей ния нагрузки и, следовательно, к измене5 нию сигнала ошйбки, получаемого на выходе сумматора 8. При этом благодаря

40

50 напряжения, содержащий управляемый выпрямитель, выход которого через пассив55 ный фильтр и вторичную обмотку

25 напряжения нагрузки, возникающего под действием этой ЭДС. Работа активного фильтра приводит к изменению напряжесложению данного сигнала с сигналом, поступающим с выхода электрической модели нагрузки 4 и пропорциональным также изменению напряжения нагрузки, возникающему под действием выходной ЭДС активного фильтра, сигнал на выходе сумматора 7 остается неизменным, Таким образом, работа активного фильтра, т.е. параметры корректирующего элемента 13, обеспечивающего необходимый уровень пульсаций напряжения на нагрузке 6, не влияет на управление выпрямителем 1.

Электрическая модель нагрузки (фиг.2) представляет собой аналоговую модель цепи, состоящей из пассивного фильтра 2 и нагрузки 6. При подаче сигнала е>р, пропорционального ЭДС трансформатора активного фильтра, с выхода модели трансформатора 14 на выходе операционных усилителей 20 — 23 формируются сигналы цн, iH, uc, il, пропорциональные соответственно напряжению нагрузки 6, току нагрузки 6, напряжению на выходе и";ссивного фильтра 2, току, протекающему через индуктивности пассивного фильтра, возникающему под действием ЭДС активного фильтра.

При работе усилителя в качестве регулируемого источника тока .первичный ток трансформатора зависит только от сигнала, подаваемого на вход усилителя. Следовательно, выходной сигнал модели нагрузки 4 не зависит от ЭДС, индуцируемой на вторичной обмотке трансформатора 5 током нагрузки, что приводит также к независимости выходного сигнала сумматора 8 от этом

ЭДС. B результате всего этого выходной ток усилителя не зависит от изменения тока нагрузки. Таким образом, сохраняется работоспособность усилителя при больших изменениях тока нагрузки, которые могут иметь место при изменениях сигнала задания по определенной заранее программе, Формула изобретения

Регулируемый источник постоянного трансформатора соединен с выходными выводами и датчиком выходного напряжения, выход которого йодключей к первому входу первого сумматора, второй вход которого по дключен к вых оду йСт"оч нй ка сйгйала за1767657 юг 2

40

Составитель Сунанто

Техред М.Моргентал Корректор М,Максимишинец

Редактор

Заказ 3557 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 дания, а выход соединен с входом первого корректирующего элемента и первым входом второго сумматора, выход которого через второй корректирующий элемент подключен к управляющему входу управляемого выпрямителя, электрическую модель нагрузки, выход которой подключен к второму входу второго сумматора, транзистор, коллектор которого через первичную обмотку трансформатора соединен с первым выводом источника питания, а база через третий корректирующий элемент соединена с выходом третьего сумматора, первый вход которого подключен к выходу первого корректирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня пульсаций выходного напряжения, введена

5 электрическая модель трансформатора и резистор, причем эмиттер транзистора соединен непосредственно с входом электрической модели трансформатора и вторым входом третьего сумматора, а через рези10 стор — с вторым выводом источника питания, выход электрической модели трансформатора подключен к входу электрической модели нагрузки,