Регулятор постоянного тока

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е ()788339

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.02.79 (21) 2723280/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (-1)м К, з

Н 02 Р 13(26

Гооударствеииый комитет

Опубликовано 15.12.80. Бюллетень ¹ 46

Дата опубликования описания 25.12.80 (53) УДК 621.314..632 (088.8) IIo делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. В. Болотов, В. А. Подлягин и И. А. Янушик

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники

{71) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА — I

, 1Я i

15

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для регулирования (стабилизации) постоянного тока в индуктивных нагрузках, а также в зарядных устройствах.

Известен стабилизатор постоянного тока с замкнутой цепью воздействия, содержащий управляемый напряжением и опорный генераторы с выходом на триггер, скважность которого регулируется (1).

Однако это устройство сложно.

Известно также устройство управления для питания индуктивного приемника, содержащее только опорный генератор (мультивибратор в автоколебательном режиме), что предполагает на нагрузке неизменное напряжение питания (2).

Недостатком этого устройства является невысокая точность регулирования тока из-за неизменного напряжения питания.

Наиболее близким по технической сущности является устройство с широтно-импульсным регулированием тока зарядки.

Собственно регулятор (стабилизатор) с обратной связью по току содержит схему запуска (триггер Шмидта), триггер со счетным входом, схемы И и транзисторный ключ

2 в цепи нагрузки. Функцию нулевого диода выполняют вентили преобразователя (3) .

Указанный стабилизатор не обеспечивает необходимой точности регулирования тока при больших изменениях напряжения питания нагрузки, так как частота переключений транзисторного ключа остается неизменной.

В этом случае будут или повышенные пульсации тока (напряжение максимальное), или ток не будет успевать нарасти до определенного уровня (уставки) в каждом периоде коммутации (напряжение питания нагрузки минимальное). Кроме того, стабилизатор является менее надежным из-за двух триггеров, которые склонны к ложному срабатыванию при наличии помех. Последнее усугубляется отсутствием гальванической развязки между схемой управления и силовой частью.

Цель изобретения — повышение точности и надежности регулирования при больших изменениях напряжения питания нагрузки.

Цель достигается тем, что в регуляторе постоянного тока, содержащем транзисторный ключ в цепи нагрузки с нулевым вентилем, обратную связь по току и схему запуска, последняя выполнена в виде ре788339

10 !

20

30 зю ае

° 5 лейного элемента, выход которого соединен с транзисторным ключом через дополнительно включенный элемент гальванической развязки.

На фиг, 1 приведена схема регулятора постоянного тока; на фиг. 2 — диаграммы токов и напряжений при различных источниках питания (схемах выпрямителей) нагрузки от сети.

Регулятор содержит релейный элемент 1 с усилителем выходного сигнала на микросхеме, элемент гальванической развязки (оптрон) 2, транзисторный ключ 3 и датчик 4 постоянного тока.

Регулятор постоянного тока работает следующим образом.

При включении питания схемы и сети на выходе релейного элемента 1 формируется логический ноль, так как напряжение задания U3 больше, чем напряжение обратной связи U«. В этом случае через диод оптрона протекает ток, и транзисторный ключ 3 открывается. Ток в нагрузке (в обмотке возбуждения) начинает возрастать.

Увеличение тока прекратится, как только напряжение U, снимаемое с выхода датчика 4 тока, превысит Us, в результате чего произойдет переключение релейного элемента 1, на его выходе сформируется логическая единица (положительное напряжение), диод оптрона закроется, транзисторный ключ 3 выключится. Ток ios в обмотке возбуждения начнет спадать по нулевому вентилю Др, пока не достигнет уровня 1ммм= 1у — А1, где 1у — уставка тока, а Ы вЂ” величина тока, определяемая гистерезисом релейного элемента и временем запаздывания элементов контура регулирования. После этого релейный элемент 1 возвращается в исходное состояние и происходит очередное включение ключа 3. Аналогично при включенном состоянии ключа 3 ток i0 достигает уровня 1 р.— — Iy+ Ь1.

В регуляторе время включенного (выключенного) состояния транзисторного ключа не ограничивается, и при изменениях амплитудного значения напряжения сети частота переключений релейного элемента (ключа) автоматически меняется, а размах пульсаций тока нагрузки (при отсутствии пауз в напряжении) практически не меняется и остается на одном уровне, что повышает

4 точность регулирования. Повышается и надежность регулирования, так как в схеме запуска заменены два триггера на релейный элемент.

Поставленная задача повышения точности и надежности регулирования не решается при больших изменениях напряжения питания нагрузки и отсутствии гальванической развязки схемы управления от силовой части, так как воздействие относительно высокого напряжения сети на элементы схемы управления делает регулятор в целом неработоспособным. Кроме того, элемент гальванической развязки предотвращает прохождение помех от сети в схему управления, что также способствует повышению точности и надежности регулирования тока.

Предложенный регулятор позволяет снизить пульсацию тока на столько, что можно для питания обмоток возбуждения от сети переменного тока применять однополупериодичные схемы или трехфазные с диодами в двух фазах. Регулятор позволяет существенно повысить коэффициент мощности, так как регулирование по углу в пределах одного полупериода заменяется по существу непрерывным регулированием.

Формула изобретения

Регулятор постоянного тока, содержащий транзисторный ключ в цепи нагрузки с нулевым вентилем, обратную связь по току и схему запуска, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности регулирования при больших изменениях напряжения питания нагрузки, схема запуска выполнена в виде релейного элемента, выход которого соединен с транзисторным ключом через дополнительно включенный элемент гальванической развязки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3445754, кл. 323-45, 1969.

2. Патент Франции № 2122125, кл. Н 02 P 13/00, 1972.

3. Проектирование устройств электропитания и электропривода. т. 1, М., «Энергия», 1973, с. 102 — 104.

788339 иг.

1ианс

Гмин. Фиг.Г

Составитель Ю. Андреев

Редактор Ф.Муха Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Заказ 8375/68 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4