SU720575A1 - Способ управлени выходным напр жением в пьезополупроводниковом преобразователе - Google Patents

Description

Пьеэополупроводниковый преобразов гель стабилизированного напр жени  содержит регул тор частоты 1 (управл еьфай задающий генератор) , частотный формирователь-ограничитель 2 диапазона изменени  частоты, схемы сравнени  3 и 4, Формирователь-ограничитель oi ecпечивает требуемые диапазоны из1иенени  частоты (ограничение Осуществл етс , например, посредством стабилитронов ) и устран ет инверсию управле ни  из-за возможности перехода рабочей точки на противоположный склон . пьезотрансформатора (ПТ) . На схему сравнени  4 поступает опорное напр жение, соответствующее выбранной рабочей точке на правом склоне АЧХ, и напр жение обратной :св зи по выходному напр жению нагруз ;ки, снимаемое с датчика напр жени  5. ;Оно несет в себе информацию об изменении частоты напр жени  на выходе ПТ при действии разнообразных возмущений-изменени х тока нагру ки, воздействии электромагнитных полейf механических воздействий, изменении температуры и др. На схему сравнени  3 поступает сигнал токовой отсечки с порогового формировател  6 от cxeivbj сравнени  7 и амплитуднотоковый корректирующий сигнал с фор;мировател  8, На схему сравнени  7 поступают сигналы допустимого тока нагрузки и текущего значени  тока нагрузки от датчика тока 9. Сигнал с выхода схемы сравнени  7 поступает на формирователь б и схему сраннени  3 при превышении тока нагрузки допустимого значени . Регул тор ч:астот 1 управл ет по частоте режимом работ выходного усилител  мощности 10,нагр женного через компенсирующую ик.дуктивность на электроды возбуждени  ПТ 11. Изменение амплитуды входного напр жени  возбуждени  ПТ осуществл  етс  с помощью амплитудно-токового регул тора 12, На входе регул тора 12 установлены схема сравнени  13 и функциональный преобразователь 14 На схему сравнени  13 поступают частотно-токовый корректирующий сигнал с формировател  15 и сигнал отрицательной обратной св зи по входно му току ПТ с датчика входного тока 16. На один вход функционального пре обраэовател  14 поступает сигнал с выхода схемы сравнени  17, на которую в свою очередь поступают сигналы положительной обратной св зи по току нагрузки с инвертора 18 и отрицательной обратной св зи по выходному напр жению нагрузки с датчика напр жени  19, На другой вход Лункциональ но1Х преобразовател  14 поступает сигнал с выхода частотного фор(шрова тел -О1Тэаничител  2, Функциональный преобразователь обеспечивает требуемое амплитудное соотношение, в котором в качестве исходного параметра преобразовани  прин та резонансна  частота ПТ. Закон преобразовани  определ етс  типом ПТ, его конструктивными данными и материалом, из которогО он выполнен. Пьезотрансформа-тор 11 через выпр 14итель 20 (или схему умножени ) соединен снагрузкой 21 (на входе нагрузки может быть установлен фильтр) Данный способ управлени  напр жением реализуетс  следующим образом. При действии сильных возмущений у ПТ происходит дрэйф его АЧХ, что сопровождаетс  уменыиением резонансной частоты fp. и уменьшением напр жени  Ug,,,,), на резонансной частоте. При этом АЧХ ПТ характеризуютс  при разных токах нагрузки Эц переменной эквивалентной добротности Оэие.., причем QjKs. падает по мере увеличени  3 и АЧХ ПТ из острорезонансных станов тс  более широкополосными. Изменение QJKB. происходит в несколько раз (пор дка 4-5) при изменении тока нагрузки примерно от холостого хода до короткого замыкани . При требовании высокой точности стабилизации выходного напр жени  при сильных изменени х тока нагрузки JH. система управлени  пьезополупроводникового преобразовател  должна в определенных пределах осуществл ть автоматическое изменение частоты на входе fg,,,так, чтобы при любом к fu-if. ПТ и измен ть Ag,i (|р Э„, -йьч) так, чтобы обеспечивалось выполнение ХСЛОВИ   п-.аГ 1- где и соответствует положению рабочей точки на правом склоне АЧХ ПТ в согласованном режиме его работы ( 0,1-0,25). Задача стабилизации напр жени  сводитс  к реализации в системе управлени  стабильного отношени  1р constили J const { ) « 0,9-0,75)„ ,Црей(Ь АЧХ ПТ осуществл етс  влево и вправо от согласованного режима работы ПТ при сильных изменени х тока нагрузки: при увеличении нагрузки дрейф АЧХ происходит влево, при уменьшении нагрузки - вправо. Изменени  амплитуды ПТ вы .зывают также некоторые изменени  {р. Следовательно,система управлени  должна также отслеживать и эти изменени  fp соответствующим изменением { . Таким образом, при увеличении тока нагрузки система управлени  должна увеличивать Ag по сравнению с Agj., а при уменьшении Э -действовать обратным образом, т.е. уменьшать А. При увеличении тока нагрузки Jy., в ПТ одновременно происходит уменьшение мощности рассеивани . Значени  допустимых napaN ETpOB ПТ определ :ютс  допустимыми значени ми напр женности по перегреву и по разрушению ПТ, которые завис т от ц . Сигнал с выхода схемы 3 управл ет работой генератора 1, компенсиру  незначителные отклонени  (Je,f. по АЧХ ПТ, св за ные с дрейфом рабочей точки, обусловленные воздействием слабых возмущений . Аналогично, слабые возмущени  компенсируютс  регул тором 12 посредством отработки сигнала рассог лассовани  на его входе. При действи сильных возмущений стабилизацию выходного напр жени  можно с достатоно высокой статической и динамической точностью осуществить введением частотно- и амллитудно- корректирующих сигналов, перекрестно воздействующих соответственно на каналы регулировани  амплитуды и частоты. Эти сигналы,обеспечивают компенсацию отклонени  выходного напр жени  от заданного.. Использование дополнительного регулировани  по току нагрузки, выходному току и взаимосв занное частотно-амплитудно-токовое управленИе с воздействием амплитудно-токовы корректирующим сигналом на форсированное статическое и динамическое изменение частоты , г изменение амплитуды в функции f (fp, по статическому закону и воздействие на нее в динамических режимах менее форсированным частотно-токовым корректирующим сигналом позвол ет, с одной стороны, обеспечить высокую статическую и динамическую точность стабилизации выходного напр жени  при сильных возмущени х, а с другой стороны, увеличить надежность работы преобразовател  за счет исключени предельно-допустимых режимов работы ПТ При этом выбор рабочей точки осуществл ют на правом склоне АЧХ ПТ и задают режим работы частотного формировател -ограничител  2 так, чтобы он обеспечивал ограниченные пределы изменени  ,, стабилизацию рабочей точки на правом склоне АЧХ ПТ выбором соотношени  {е. различных значени х Оц. Информацию, на основе анализа которой формирователь-ограничитель 2 работает указанным выше образом, он получает с выхода схемы сравнени  3 и за счет воздействи  на него непосредственно сигнала обратной св зи по выходному напр жению. Нижний предел частоты 1 управл емого задающего генератора 1 ограничен и примерно соответствует

HQUQ верхний предел частоты примерно соответствует 3„ , где t-p имеет максимальное значение. Выбор и фиксаци  рабочей точки на правом склоне АЧХ ПТ  вл етс  оптимальной с точки зрени  организации управлени . напр жением стабилизированного преобразовател , так как при этом существенно уменьшаетс  диапазон перенастройки ь,, при сильных возмущени х со стороны нагрузки по сравнению с выбором рабочей точки на левом склоне АЧХ ПТ и, кроме того, возникает однозначность управлени  как при дрейфе рабочей точк.и по склону АЧХ ПТ, так и при дрейфе АЧХ ПТ. Ограничение тока нагрузки допустимым его значением ц опосуществл етс  посредством задержанной (пороговым формирователем 6) отрицательной обратной св зи, действующей также на схему 3. При этом при

задержанна  обратна  св зь начинает работать и снимает действие амплитудно-токового корректирующего сигнала. Изменение амплитуды А обеспечиваетс  посредством функционального преобразовател  14 действием сигнала отрицательной обратной св зи по входному току ПТ и действием частотно-токового корректирующего сигнала . При этом функциональный преобразователь 14 осуществл ет управление Ag. в функции fe.)..,, Воздействие осуществл ет Динамическую коррекцию амплитуды Ац. в функции частоты fp ПТ при сильных возмущени х. При этом сигнал Ишк обеспечивает менее форсированное изменение амплитуды АО,. пО сравнению с более форсированным изменением входной частоты ПТ, что позвол ет уменьшить диапазон изменени  f так как определ ю1цим параметром дл 

и.

преобразовател   вл етс  в первую очередь изменение резонансной частоты {р. ПТ. Формирование требуемого сигнала Учтк осуществл ет динамический преобразователь 15 соответствующим динамическим воздействием на входной сигнал.

Использование данного способа взаимосв занного амплитудно-частотнотокового управлени  напр жением в пьезополупроводниковых преобразовател х обеспечивает по сравнению с существующими способами высокую статическую и динамическую точность стабилизации выходного напр жени  при сильных возмущени х, надежную работу и нормальное функционирование пьезотрансформатора; огг аничение режимов работы пьезотрансформатора предельно допустимыми при изменении нагрузки в широких пределах, устранение инверсии управлени ,хорошую помехозащищенность.

Формьла изобретени 

Способ управлени  выходным напр жением в пьезополупроводниковом преобразователе , основанный на воздействии на частоту и амплитуду напр жени  возбуждени  частотнокорректирующих и амплитудно корректирующих сигналов , отличающийс  тем.

4TOf с целью повьшени  надежности работы и стабильности выходного напр жени , осуществл ют взаимосв зайное частотно-амплитудно-токовое управление напр жением возбуждени , при этом Ч:астоту напр жени  измен ют с помощью форсированного амплитудно-токового корректирующего сигнала, амплитуду измен ют по статическому закону в функции резонансной частоты, тока нагрузки и выходного напр жени , а в данамических режимах воздействуют

на амплитуду менее форсированным частотно-токовым корректирующим сигналом .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1а Плужников В.М, и др. Пьезокерамические твердые схемы. М„, Энерги , 1971, 141-145

2, Авторское свидетельство СССР по за вке № 2367634/25.

кЛоН 01 L 41/00, 1976 (прототип).

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ управления выходным напряжением в пьезополупроводниковом преобразователе, основанный на воздействии на частоту и амплитуду напряжения возбуждения частотнокорректирую· щих и амплитудно корректирующих сигналов, отличаю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы и стабильности выходного напряжения, осуществляют взаимосвязанное частотно-амплитудно-токовое управление напряжением возбуждения, при этом частоту напряжения изменяют с помощью форсированного амплитудно-токового корректирующего сигнала, амплитуду изменяют по статическому закону в Функции резонансной частоты, тока нагрузки и выходного напряжения, а в данамических режимах воздействуют на амплитуду менее форсированным частотно-токовым корректирующим сигналом.