SU1524032A1 - Система стабилизации посто нных регулируемых токов дл питани N независимых нагрузок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вторичным источникам питани  магнитных систем физических установок. Целью изобретени   вл етс  повышение точности стабилизации токов. Это достигаетс  введением в схему стабилизатора 7 посто нного напр жени , N цифровых переключателей 15, N цифровых элементов 16 с управл емой проводимостью, N усилителей посто нного тока и буферного преобразовател  14 посто нного тока. В качестве эталона в устройстве используетс  стабильный посто нный ток, который создает опорные м.д.с., сравниваемые с м.д.с., создаваемыми токами нагрузок. Нестабильность всей системы зависит только от одного резистора в источнике эталонного тока. Вли ние нестабильности других резисторов на погрешность системы ослабл етс  на несколько пор дков за счет введени  указанных элементов и образованных ими св зей. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к электрог технике, в частности к стабилизированным источникам тока.

Цель изобретени  - повышение точности стабилизации токов.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы стабилизации посто нных регулируемых токов дл  питани  N независимых нагрузок; на фиг. 2 - блок- схема варианта вьтолнени  измерительного преобразовател  посто нного тока; на фиг. 3 - блок-схема варианта выполнени  источника эталонного тока; на фиг. 4 - принципиальна  схема цифровой управл емой проводимости .

Автоматизированна  система стабилизации посто нных регулируемых токо дл  питани  N независимых нагрузок (фиг . 1.) содержит электронную вычислительную машину 1, блок 2 св зи, блок 3 управлени , блок 4 ручного набора команд и адреса, соединенный с соответствующим входом блока 3 управлени , второй вход блока 3 управлени  соединен через блок 2 св зи с электронной вычислительной машиной 1 , источник 5 эталонного сигнала, буферны преобразователь 6 посто нного тока, вход которого подключен к источнику эталонного сигнала, и стабилизатор 7 посто нного напр жени . Предлагаема  система содержит первый 8, второй 9 и N-й 10 каналы стабилизации.

Канал стабилизации включает силовой управл емый преобразователь 1I, датчик 12 тока, усилитель 13 посто нного тока, выход которого подключен к управл ющему входу силового управл емого преобразовател  11, а вход - к выходу датчика 12 тока. В состав канала 8 вход т также измерительный преобразователь 14 посто нного тока, ци})ровой переключатель 15 и цифровой элемент 16 с управл емой проводимостью . Управл ющие входы цифрового переключател  1 5 и цифрового элемента 16 с управл емой пpoвoд iмocтью подключены к выходу блока 3 управлени .

Датчик 12 тока содержит измерительную обмотку 17, компенсационную обмотку 18, состо щую из отдельных секций с разным числом витков, детектор 19 разбаланса НДС, резистор 20, регул тор 21 посто нного тока, к выходу которого подключены соединенные последовательно резистор 20 и перва  секци  22 компенсационной обмотки 18

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Потенциальные зажимы резистора 20 подключены к выходным выводам датчика 12 тока. Вход регул тора 21 посто нного тока подключен к выходу детектора 19 разбаланса МДС. Втора  секци  23 компенсационной обмотки 18 подключена через циЛровой элемент I6 с управл емой проводимостью к выходу стабилизатора 7 посто нного напр жени . Остальные секции компенсационной обмотки 18 подключены к выходам пифровог о переключател  15.

Нагрузка 24 первого канала 8 стабилизации подключена к его клеммам 25 и 26, нагрузка 27 второго канала 9 - к его клеммам 28 и 29, а нагрузка 30 N-ro канала 1 О - к его клеммам 31 и 32. На фиг.1 обозначены выходные зажимы 33 и 34 источника эталонного сигнала, выходные зажимы 35 и 36 измерительного преобразовател  14 (используемого в первом канале 8 стабилизации ) , входные зажимы 37 и 38 преобразовател  14, входные зажимы 39-42 измерительнЬ1х преобразователей второго 9 и N-ro 10 каналов стабилизации , зажимы 43 и 44 цифрового элемента 16 с управл емой проводимостью, используемой в первом канале 8 стабилизации . Первы; : канал 8 стабилизации подключаетс  к выходу стабилизатора посто нного напр жени  через зажимы 45 и 46, Соответственно второй 9 и N-й I О каналы стабилизации - через зажимы 47, 48 и 49, 50.

Блок 3 управлени  св зан с соответствующими узлами первого 8, второго 9 и N-ro 10 каналов стабилизации через жгуты 51 - 53 соответственно .

Измерительный преобразователь 14 посто нного тока (фиг.2; содержит усилитель 54 посто нного ток а и измерительный узел с уравновешиванием МДС посто нных токов, включающий измерительную 55 и компенсационную 56 обмотки, а также детектор 57 разбаланса МДС. Выход детектора 57 разбаланса ЬЩС подключен к входу усилител  54 посто нного тока, выходные выводы последнего соединены с выходными зажимами 35 и 36 один непосредственно , а другой - через компенсационную обмотку 56. Измерительна - обмотка 55 подключена к входньм зажимам 37 и 38.

Источник эталонного тока 5 (Лиг.З)- содержит регул тор 58 посто нного тока , усилитель 59 посто нного тока, стабилизатор 60 посто нного тока, стабилитрон 61, эталонный резистор 62 и магнитный датчик 63 тока. Выход магнитного датчика 63 тока через усилитель 59 посто нного тока подключен к управл ющему входу регул тора 58 посто нного тока, через которьй первый вывод дл  подключени  ПОСТОЯ} НОго напр жени  питани  соединен с первым выходным выводом 33 источника 5 эталонного тока. Второй вывод дл  подключени  посто нного напр жени  питани  соединен через эталонный резистор 62 с вторым выходным вьшо- дом 34. Первый входной вывод магнитного датчика 63 тока соединен с первым потенциальным выводом эталонного резистора 62, к второму его потенциальному выводу подсоединен соответствующий вьгаод стабилитрона 61 , второй вьшод последнего подсоед1шен непосредственно к второму входному выводу магнитного датчика 63 тока, а через стабилизатор 60 тока - к первому выводу дл  подключени  посто нного напр жени  питани .

Магнитный датчик 63 тока включает магнитный экран 64, два магнитопро- вода 65 и 66 с обмотками 67 и 68 возбуждени , помещеннь е в магнитный экран 64, поверх последнего размещена измерительна  обмотка 69, генератор 70 возбуждени , к выходным выводам основной частоты которого подключены свободные выводы последовательно соединенных обмоток 67 и 68 возбуждени  и фазочувствительный детектор 71 , к его сигнальному входу подключен объединенный вывод обмоток 67 и 68 возбуждени , а к управл ющему входу - выход удвоенной частоты генератора 70 возбуждени . Измерительна  обмотка 69 подключена к входным выводам магнитного датчика 63 тока, а его выходом служит выход фазочувствительного детектора 7 1 .

Цифровой элемент 16 с управл емой проводимостью содержит управл емый ключи 72 - 74 и резисторы 75 - 77. Первый ключ 72 соединен последова- те.пьно с первым резистором 75, второй ключ 73 - с пторым резистором 76 и т.д.. Затем все образовавшиес  последовательные цепочки соединены параллельно и их объединеннь1е выводы подключены соответственно к выводам 43 и 44 цифровой управл емой прово

0

5

0

5

0

5

0

5

димогли. Сигнал управлени  на управл ющие оходы ключей 72 - 74 поступает через жгут 51.

Система работает следуюшш обра- ;ом .

Коды адресов, коды величии токов и другие команды поступают в блок 3 1травлени  либо непосредс 1 венно от блока 4 ручного набора команд и адреса , либо от электронной , 1и- тельной машины 1 через блок 2 св зи. Через жгуты 51 - 53 соответств 101дие коды от блока 3 управлени  поступают в пё рпый 8, второй 9 и N-й 10 каналы стабилизации.

Опорньш ток с выхода буферного преобразовател  6 п(- сто )1ного тока поступает во входную цепь лзмсрит.- ль- ного преобразовател  14 посто нжтго тока (канал 8) через зажимы 37 и 38. Этот опорный ток поступает и на ос- талънь е каналы 9 и 10 ст;;511лизации соотнетственно через выводы 39 -42. Через выводы 33 и 34 во входную цепь буферного преобразовател  6 посто н- псл о тока поступает эталонньп ток от ис .точцика 5 эталонного тока. Буфеп- иьп1 гфеобразователь 6 служит дл  пы- сокостабильного преобразовани  относительно малого эталонного тока в существенно больыий по Beniruine опор HiiOi ток (последний в дес ть ;i более раз больше эталонного тока ), а также дл  ослаблени  дестабилизирующего воздействи  со сторонк.г каналов стабилизации -8-10 на эталонный источник 5 тока.

На последовательно соединенные элемент 16 и вторую секцюо 23 компенсационной обмотки 18 (канал 8) посто нное напр жение L выхода стабилизатора 7 посто нного напр жени  поступает через 45 и 46, Это напр жение поступает I a аналогичные элементы других каналов (9 и 10) через зажимы 47, 48 и 49, 50.

Теперь, после рассмотрени  взаимодействи  общих узлов системы, рассмотрим работу, например, первого 8 капала стабилизации. В соответствии с кодом, поступающим на управл ющий вход цифрового переключател  15, к выходу измерительного преобразовател  14 посто нного тока подключаютс  соответствующие секции компенсационной обмотки 1Я. Черет эти включе1гные секции протекает ток 1 измерительного преобразовател  14 по-

сто нного тока, на вход которого поступает опорный ток TO. Измерительный преобразователь I4 посто нного тока служит дл  высокостабильной передачи опорного тока в цепь, сопротивление которой измен етс  в ширю- ких пределах (так как число витков включенных секций измен етс  от единиц до нескольких тыс ч в завис1Г-юс- ти от кода величины тока нагрузки), а также дл  гальванического разделени  цепи опорного тока от остальных цепей каналов 8-1 О стабилизации.

В соответствии с кодом, поступаю- щим на управл ющий выход элемента 16 регулируетс  величина тока 1.5 который протекает во второй секции 23 компенсационной обмотки 18.

Токи I ( и 1, протека  по соответ ствующим секци м обмотки 18, создают НДС в магнитных элементах детектора 19 разбаланса НДС, котора  будет равна IcW + к витков , включенных цифровым переключа- телам 15 в цепь тока 1,, Wj - число витков секций 23. Под действием этой оде детектор разбаланса 19 МДС,вырабатывает управл ющее напр жение, которое поступает на вход регул тора 21 посто нного тока и вызьшает по вление на его выходе тока IQ. Ток IQ, протекает через резистор 20 и секцию 22 компенсационной обмотки 18, вызыва  падение напр жени  U Q на резисторе 20 и создава  МДС в магнитных элементах детектора 19, равную , где число витков секции 2

Напр жение и,  вл ющеес  выходны напр жением датчика 12 тока, поступает на вход усилител  13 посто нного тока, выходное напр жение последнего воздействует на управл ющий вход силового управл емого преобразовател  11 и управл ет его выходным током 1 Ток 1ц протекает через нагрузку 24 и измерительную обмотку 17 датчика 12 тока, создава  в магнитных элементах детектора 19 ЩC, равную , где W j - число витков измерительной обмотки 17. МДС направлена навстречу МДС + 3 Г - измен етс  до тех пор, пока МДС н скомпенсирует МДС I jW IjWj. При изменении кода установки тока в данном канале измен ютс  величины W и 1,, что пр1шодит1 установлению нового значени  тока IK в нагрузке 24.

o

Q 5 о

Q д

В установившемс  режиме напр жение на выходе датчика 12 тока равно величине действующего рассогласовани  AVq в главном контуре авторегулировани  (главный контур авторегулировани  включает узлы 11, 12 и 13). При большом усилении усилител  13 посто нного тока  вл етс  малой величиной, таким образом

Ug AVa 0.

Контур авторегулировани  датчика 12 тока (включает элементы 17-23) поддерживает с высокой точностью разбаланс МДС посто нных токов, действующих на магнитные элементы детектора разбаланса МДС.

Рассмотрим работу отдельных узлов системы.

В измерительную обмотку 55 измерительного преобразовател  14 посто нного тока поступает опорный ток IP и создает в магнитных элементах детектора 57 разбаланса МДС, котора  равна , где W,n - число витков измерительной обмотки 55. Сигнал рассогласовани  с выхода детектора 57 разбаланса МДС поступает на вход усилител  54 посто нного тока и управл ет его вькодним током, которьш, протека  по компенсапионной обмотке 56 с числом витков V. , создает МДС, направленную навстречу МДС измерительной обмотки 55. Выходной ток усилител  54 посто нного тока измен етс  до тех пор, пока не достигнет значени  1, при котором упом нутые МДС взаимно компенсируютс . Установившийс  режим работы преобразовател  14 (с точностью до величины действующего рассогласовани  контура авторегулировани , при большом усилении величина действующего рассогласовани  пренебрежимо мала) описываетс  соотношением

, - -о, откуда

I с

При включении питани  эталонного источника 5 тока (фиг. 3) через стабилитрон 61 начинает проходить ста- бильньй ток от стабилизатора 60 посто нного тока. Падение напр жени  на стабилитроне  вл етс  эталонным напр жением дл  данного узла и через эталонный резистор приложено к измерительной обмотке 69 с числом витков Wj, через которую начинает протекать некоторый посто нный ток I ц. Этот то создает в магнитном экране 64 и маг- нитопроводах 65 и 66 магнитного датчика 63 тока НДС IgWj. Выходное напр жение магнитного датчика 63 тока через усилитель 59 посто нного тока поступает на управл ющий вход регул тора 58 посто нного тока и управл ет его вьгходным током 1 , который протекает через эталонны резистор 62 и нагрузку, подключенную к зажимам 33 и 34 источника 5 эталонного тока. Падение напр жени  U на эталонном резисторе 62 направлено навстречу эталонному напр жению Ujr стабилитроне 61, действие контура авторегулировани  направлено на поддержание баланса напр жений, т.е. Up и , причем при большом коэффициенте усилени  разомкнутого контура авторегулировани  действующее рас согласование пренебрежимо мало, в этом случае с высокой точностью поддерживаетс  режим, при котором

и

Эт

где R

ЭТ

Эт

- номинальное значение эталонного резистора 62,

откуда

Ьт .

Напр жение с выхода основной частоты генератора 70 возбуждени  поступает на соединенные последовательно- встречно обмотки 67 и 68 возбуждени . На сигнальный вход фазочувствительно- го детектора 71 напр жение поступает с объединенных выводов обмоток 67 и 68, а на управл ющий - с выхода удвоенной частоты генератора 70 возбуждени . Магнитный датчик 63 тока работает в режиме магнитного модул тора с удвоением частоты. При отсутствии подмагничивани  посто нньм током маг- .нитопроводов 65 и 66 на сигнальном входе фазочувствительного детектора 71 отсутствует напр жение удвоенной частоты и, соответственно, на выходе последнего посто нна  составл юща  напр жени  равна нулю. При подмагни- чивании посто нным током магиитопро- водов 65 66 (что означает дл  рас- сматриваемог о блока 5 нарушение баланса напр жений, т.е. U ц У ) сигнальном входе блока 71 по вл етс  напр жение удвоенной частоты, ампли0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

туда которого зависит от величины подмагничивани , а Лаза измен етс  на 180 при изменении направлени  подмагничивани , соответственно, на выходе блока 71 по вл етс  посто нна  составл юща  напр жени , величина которой пропорциональна величине подмагничивани , а знак зависит от направлени  подмагничивани .

На последовательно включенные секции 23 компенсационной обмотки 18 п цифровой элемент 16 с управл емой приводимостью подаетс  напр жение Uj от стабилизатора посто нного напр жени . Управл ющие сигналы поступают ia ключи 72-74 через жгут S1 от блока 3 управлени  (фиг. 4). Последовательно с ключами 72-74 включены резисторы, проводимости которых Y, , 2Yo , , YO, 2 YO . При соответствующем количестве ключей достигаетс  требуемое количество градаций изменени  проводимости у блока и, соответственно, тока Ij.

Claims (3)

1. Система стабилизации посто нных регулируемых токов дл  питани  N независимых нагрузок, содержаща  блок св зи с выводами дл  подключени  к электронной вычислительной матине,, выходом подключенный к первому входу блока управлени , второй вход которого соединен с блоком ручного набора команд -и адреса, а выход блока управлени  подключен к входам N каналов стабилизации, каждый из которых включает в себ  силовой управл емый преобразователь , выводы переменного тока которого подключены к входным выво-i дам, а выводы посто нного тока через датчик тока соединены с выводами дл  подключени .нагрузки, и источник эталонного сигнала, отличаю- |щ а   с   тем, что, с целью повьппе- ни  точности стабилизации токов, в нее введены стабилизатор посто нного напр жени  и буферный преобразователь посто нного тока, вход которого подключен к источнику эталонного сигнала , а в каждый из каналов стабилизации - усилитель посто нного тока, цифровой элемент с управл емой проводимостью , измерительный преобразователь посто нного тока, входна  цепь которого гальванически отделена от остальных его цепей, Ифровой переключатель , входные вьикчлы которого

подключены к выходным выводам измерительного преобразовател  посто нного тока, выход буАерного преобразовател  посто нного тока подключен к последовательно соединенным входам измерительных преобразователей посто нного тока всех N каналов стабилизации, каждьй датчик тока включает измерительную обмотку, подключенную к вход- ным выводам датчика тока, компенсационную обмотку, состо щую из отдельных секций с разным числом витков, резистор, детектор разбаланса магни тодвижущей силы (ВДС) и регул тор по- сто нного тока, вход которого подключен к выходу детектора разбаланса МДС, перва  секци  компенсационной обмотки подключена к выходу регул тора посто нного тока через резистор, потенциальные зажимы последнего соединены с выходными выводами датчика тока, втора  секци  компенсационной обмотки подключена к выходу стабилизатора напр жени  посто нного тока через цифровой элемент с управл емой цроводимостью, остальные секции компенсационной обмотки подключены к выходным выводам цифрового переключател , выход датчика тока через усили - тель посто нного тока подключен к управл ющему входу силового управл емого преобразовател , при этом источник эталонного сигнала выполнен в виде источника эталонного тока, управл ющие входы цифровьк переключателей и цифровых элементов г; упра л е-:ой проводимостью подключены к входу канала стабилизации.

2. Система по п. 1 , отличающа с  тем, что измерительный преобразователь посто нного тока выQ 0 5 0

5

0

полней на базе- усилител  посто нного тока и измерительного узла с уравно- . вешиванием Г.ДС посто нных токов, включающего подключенную к входным выводам измерительног(5 преобразовател  посто нного тока из ;epитeльнyю обмотку , компенсационную обмотку и детектор разбаланса МДС, выход которого подключен к входу усилител  посто нного тока, выходные иь ноды последнего - один непосредственно, а друг ой через компенсационную обмотку - соединены с выходными выводами измерительного преобразовател  посто нного тока.

3. Система по пп. 1 и 2, о т л и- чающа с  тем, что источник эталонного тока выполнен на основе регул тора посто нного тока, усилител  посто нного тока, стабилизатора посто нного тока, стабилитрона, эталонного резистора и магнитного датчика тока, выход которого через усилитель посто нного тока подключен к управл ющему входу рег ул тора посто нного тока, через который первый вывод дл  подключени  источника посто нного напр жени  питани  соед1шен с первым выходным вьизодом источника эталонного тока, анал: - гично1 о на (начени  СОСДИНРНЫ между собой через эпалонный резистор, первый входной вывод магнитного датчика тока соединен с первым потенциальным выводом эталонного резистора, к второму гютенциальному вынг1ду которого подсоединен соответствуюи й вьшод стабилитрона, второй выио;1 последнего подсоединен непосредственно к второму входному выводу магнитного датчика . тока, а через стабилизат(1р тока - к первому выводу дл  подключени  источника посто нного напр ж(Ч1и  питани .

Фи8.2

фиг.5

.