SU802944A1 - Стабилизатор переменного напр жени - Google Patents

Description

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к стабилизаторам переменного напр жени  с ключевым регулирующим органом,и может найти применение в стабилизаторах мгновенного .значени  переменного напр жени  там, где необходимо стабилизировать не только среднее, эффективное или амплитудное значени  переменного напр жени , но и поддерживать заданную выходного напр жени  с высоким значением КПД, характерным дл  ключевых регулирующих органов, а также в генераторах напр жени  специальной формы (треугольной, трапецеидальной и т.д) синхронного с напр жением сети.

Известны стабилизаторы переменного напр жени , осуществл кхдае стабилизацию среднего, эффективного или амплитудного значений переменного напр жени , однако они не позвол ют осу ществить стабилизацию мгновенного зна чени  переменного напр жени , так как выдают информацию о контролируемом напр жении только в конце каждого полупериода l .

Известен также стабилизатор переменного напр жени , содержащий ключевой регулирующий орган с силовым

и управл ющим входами, св занный с выходным фильтром, причем его силовой вход подключен к зажимам сети, а управл ющий - к схеме .сравнени , генератор стабильного переменного напр жени , синхронизируюсцие входы которого соединены с сетевыми зажимами , измерительный орган, входом подключенный к зажимам контролируемого напр жени  21 .

Однако такой стабилизатор имеет низкую точность, что обусловлено изменением коэффициента передачи регулирующего органа в пределах полуволны напр жени , и ограниченшле функционгшьные возможности, выражающиес  в том, что стабилизатор не может работать в режиме управлени  по возмущению , так как в этом случае система становитс  разомкнутой и на вход широтно-импульсного модул тора поступает синусоидальное напр жение. При этом скважность его выходных импульсов модулируетс  синусоидой, что приводит к искажению выходного напр жени .

Установившеес  значение статитеской ошибки Д.Х-5 дл  замкнутой систекы регулировани  определ етс  через

ошибку ДХр дл  разомкнутой системы регулировани  как

л V - АХР

Ъ -1+k

где К - передаточный коэффициент разомкнутой системы. Дл  стабилизатора прототипа передаточный коэффициент разомкнутой системы определ етс  по выражению

KUJ им К 0 ,

К К

РЭ

де К - передаточный коэффициент

регулирующего элемента совместно с фильтром; KUIVIM передаточный коэффициент широтно-импульсного модул тора ,

- передаточный коэффициент измерительного органа.

Передатбчный коэффициент регулирующего элемента совместно с фильтром есть отношение выходной величины Ug,,, к входно 1 и е

1 РЭU8X

Поскольку при посто нном входном

сигнале Ugy U напр жение на выходе будет синусоидально U- sinijyt, то

Крэ : Л. о - эт оу-Ь .

Передаточйыё коэффициенты остальных гдаеньев посто нны. Поэтому ошибка замкнутой системы выразитс  как

ДХр

--1Т1ГТ

О -ujHMSo-s t

Из последнего выражени  видно, что точность стабилизации, характеризующа с  статической ошибкой замкнутой системы регулировани , непосто нна и зависит от фазы стабилизируемого напр жени , вблизи нул  переменного напр жени  определ етс  точностью разомкнутой cиcтe Iы регулировани .

При управлении таким стабилизатором по возмущению, а главным возмувдающим фактором в стабилизаторах  вл етс  изменение напр жени  сети, необходимо вход схег/и сравнени  переключить с выхода стабилизатора на его вход. Однако в этом случае на вход широтно-импульсного модул тора будет подаватьс  разность напр жений генератора стабильного переменного напр жени  и U,.f . S i п се) t и входного переменного напр )хени  сети. Даже, если напр жение сети не будет искажено по форме, а будет отличатьс  лишь по амплитуде DC i пигл t, то на вход широтно-импульсного модул тора будет подаватьс  также синусоидальное напр жение (разность двух синусоидальных величин всегда даст третью синусоидальную вeличинyj

Таким образом, стабилизатор в режиме управлени  по возмущению не только не выполн ет своей функции, но и приводит к искажению напр жени  сети.

Целью изобретени   вл ютс  повышение точности стабилигзации и расширение функциональных возможностей.

Это достигаетс  тем, что в известный стабилизатор,содержащий ключевой регулирующий орган с силовым и управл ющим входаг1и, св занный с выходным фильтром силовым входом, подключенным к сетевым зажимам сети, а управл ющим - к схеме сравнени , генератор стабильного переменного на0

пр жени , синхронизирующие входы которого соединены с зажимами сети, измерительный орган, входом подключенный к зажимам контролируемого напр жени , введено делительное устройство, выходом соединенное со схемой сравнени , вход делимого которого соединен с выходом измерительного органа, а вход делител  - с выходом генератора стабильного переменQ ного напр жени , причем второй вход упом нутой схемы сравнени  подключен к источнику опорного напр жени , вход измерительного органа соединен с зажимами сети и с выходом фильтра. На чертеже приведена схема пред5

лагаемого стабилизатора.

Устройство состоит из ключевого регулирующего органа 1 с силовым 2 и управл ющим 3 входами, выходного

фильтра 4, подключенного на выход органа 1, измерительного органа 5, входом св занного с зажимами контролируемого напр жени , генератора 6 стабильного переменного напр жени ,

делительного устройства 7, вход делимого 8 которого соединен с выходом органа 5, а вход делител  9 соединен с выходом генератора 6,синхронизирующий вход 10 которого св зан с зажимами сети, схемы 11 сравнени ,

один из входов которой подключен к выходу устройства 7, а другой - к источнику 12 опорного напр жени , причем выход схемы сравнени  соединен с управл ющим входом органа 1.

Если стабилизатор работает в режиме стабилизации по отклонению, то вход органа 5 подключен к выходу фильтра 4. В случае режима стабилизации по возмущению вход органа 5 подключен

к силовому входу 2 органа 1 (на чертеже соединение показано пунктиром). Принцип работы предлагаемого стабилизатора сводитс  к следующему. Частота работы ключевого регулирующего органа 1 выбираетс  намного выше частоты сети, при этом на вход фильтра 4 поступают импульсы, огибающа  которых представл ет собой синусоиду, частота которой равна частоте сети. Регулиру  скважность импульсов , можно регулировать величину выходного напр жени . Выходное напр жение с выхода фильтра 4 подаетс  через орган 5 на вход делимого 8 устройства 7, на вход делител  8

которого подаетс  стабильное переменное напр жение с генератора 6, синхронное с напр жением сети.

Устройство 7 позвол ет получить напр жение, пропорциональное частному от делени  мгновенного значени  одного переменного напр жени  на мгновенное значение другого. На выходе устройства 7 имеетс  напр жение , пропорциональное частному от делени  мгновенного значени  выходного переменного напр жени  Ugj, gfp s i n со) t на мгновенное значение эталонного переменного напр жени  с генератора 6.

U3vnsin(iUt.

В Общем случае, если выходное переменное напр жение несинусоидально, его можно записать следующим образом

U86ix Ug f (t) s-i net) t , где fit) - некотора  произвольна 

модулирующа  функци , определ юща  отклонение выходного напр жени  от синусоиды , если f(t)const, то выходное напр жение синусоидально .

Таким образом, на выходе устройства 7 имеем

„ Ue№-f(-t) Ua p..,

7 - и Sinu;t и, 3т эт

посто нное напр жение, пропорциональное мгновенному значению выходного переменного напр жени , которое сравниваетс  с посто нным напр жением источника 12. Если напр жение U 7Uor,-, то скважность выходных импульсов регулирующего органа увеличиваетс , если и и on/ скважность выходных импульсов регулирующего органа уменьшаетс , привод  соответственно к уменьщенкю или увеличению выходного напр жени , которое таким образом поддерживаетс  посто нным.

Установившеес  значение статической ошибки дХ- дл  замкнутой систем стабилизации определ етс  через ошиб ку разомкнутой системы регулирювани  как

AV - Р

-Т71Г

де К - передаточный коэффициент

разомкнутой системы. К - Крдх

AV

к - передаточный коэффициент ре гулирующего органа совместно с фильтром; Кр - передаточный коэффициент

измерительного органа; Кд„- передаточный коэффициент делительного устройства.

Дл  регулирующего органа совместно с фильтром входной величиной  вл етс  посто нное напр жение U-jj источника 12, а выходной - выходное. .

напр жение стабилизатора, поэтому имеем

пт sin cOt

РО

и

-12

На входе и выходе измерительного jprarta напр жение синусоидальную форму, но амплитуды напр жений разные, поэтому const. Дл  делительного устройства имеем

К - ВХ ..-Вых И UjTm-SinUJt К„

V V .

Выходное напр жение делительного устройства пропорционально частному

5 от делени  входного переменного напр жени  на стабильное переменное напр жение генератора 12. Здесь К. коэффициент пропорциональности.

Учитыва  все сказанное, получаем

0

Ц -./ 1У

-V5 « ST t -%o-CiT ,

Тогда ошибка замкнутой системы

дк

- So25

может быть сделана как угодно малой путем увеличени  любого из передаточных коэффициентов и не зависит от фазы стабилизирующего переменного напр жени .

В режиме управлени  по возмущению вход б органа 5 подсоедин етс  к входным зажимам стабилизатора. Измен ющеес  напр жение сети 1) f(t)t Xsincc t поступает на вход делимого 8 устройства 7, на ,; ;;г;;.тел  9 которого поступает высокостабильное по форме и амплитуде напр жение с генератора 6. На выходе устройства

7 действует 1апр жение U-, Ua f которое сравниваетс  с напр жением источника 12,а их разница воздействует на управл ющий вход органа 1. В результате скважность выходных импульсов органа 1 мен етс  таким образом , что мгновенное значение; напр жени  на выходе стабилизатора поддерживаетс  стабильным и Зс1данной формы. Причем форма выходного

напр жени  задаетс  генератором 6

и может быть любой (например треугольной , трапецеидальной и т.д). Е1ажно то, чтобы это напр жение переходило, через нуль синхронно с напр жением сети, что обеспечиваетс  подключением синхронизирующих входов 10 генератора 6 к зажимам сети.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор позвол ет повысить точность стабилизации мгновенного значени  переменного напр жени . Кроме того, функционсшьные возможности такого стабилизатора расширены, что заключаетс  в возможности обеспечени  управлени  по возмущению и возможностью стабилизации пере менногэ

напр жени  произвольной формы, синхронного с напр жением сети.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Стабилизатор переменного напр жени , содержащий ключевой регулирующий орган с силовым и управл ющим входами, св занный с выходным фильтром , причем .его силовой вход подключен к зажимам сети, а управл ющийк схеме сравнени , генератор стабильного переменного напр жени , синхронизирующие входы которого соединены с сетевыми зажимами, измерительный орган, входом подключенный к зажимам контролируемого напр жени , о т л ичающийс  тем, что, с целью повышени  точности стабилизации и расширени  функциональных возможностей , введено; делительное устройство, выходом соединенное со схемой сравнени , вход делимого котсчМп.) соединен с выходом измерителыюго органа , а вход делител  - с выходом генератора стабильного переменного напр жени , причем второй вход упом нутой схемы сравнени  подключен к источнику опорного напр жени .
2. 2.Стабилизатор по п. 1, отличающийс  тем, что вход измерительного органа соединен с зажимами сети.

   3,Стабилизатор по п.1, о т л ич а 10 щ и и с   тем, что вход измерительного органа соединен с выходом гЬильтра.

   15

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1. Патент США № 3564394, кл. G 05 F 1/44, 1970.

   2. Авторское свидетельство СССР № 472339, кл. G 05 F 1/44, 1972.