Стабилизатор постоянного регулируемого тока (его варианты)

 

1 Стабилизатор постоянного регулируемого тока, содержащий управляемый силовой преобразователь, включающий силовой трансформатор, управляющий вход силового преобразователя подключен к выходу измерительно-усилительного блока, входы которого соединены соответственно с источником опорного напряжения и выходом датчика тока, который выполнен в виде преобразователя ток магнитная индукция - ток, включающего первичную обмотку и две обмотки , первая из которых состоит иэ отдельных секций с разным числом витков , двух цифровых переклк чателей, эталонного резистора, трансформатора постоянного тока, рабочие обмотки которого связаны с его выходом, источника постоянного тока и блока программного управления, подключенного к управляющим входам цифровых переключателей, первый выходной зажим преобразочателя ток - магнитная индукция - .ток подключен к выходу датчика тока и через последователь-. но соединенные эталонный резистор, первый цифровой переключатель и вторую обмотку преобразователя ток - магнитная индукция - ток - к второму выходному зажиму указанного преобразователя , выхол первого цифрового переключателя подключен к первой обмотке преобразователя ток - магнитная индукция - ток, при этом первичная обмотка этого преобразователя через последовательно соединенный с ней управляемый силовой преобразователь подсоединена к клеммам для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и технологичности устройства при стабилизации больших то (Л ков и широком диапазоне регулирования , в Него введены преобразователь переменного тока в постоянный и согЛасующий блок, выходные зажимы которого один непосредственно, а другой через второй цифровой переключатель соединены соответственно с выходными зажимами преобразователя ток магнитная индукция - ток, вход со:л -а гласуЮ1цего блока подключен к выходу трансформатора постоянного тока, со включающего первичную, первую и вторую обмотки, причем первая обмотка состоит из отдельных-секций с числом витков, а вторая обмотка через последовательно соединенный с ней источник постоянного тока подключена к выходу трансформатора постоянного тока, первичная обмотка которого подключена к выходу преобразователя переменного тока в постоянный , входные выводы которого соединены с клеммами для подключения источника питания, а выходные выводы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) OB з

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ5 "

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3459187/24-07 (22) 28.06.82 .(46) 30. 11.83.. Бюл. В 44 (72) В.В. Калиниченко (71) Объединенный институт ядерных исследований (53) 621. 316. 722. 1 (088. 8) (56)g."НудЬ1у stable DC power supplies

and роиег electronics" .Brentford Elec.

t r i c, L 34/70.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Y 3331630/07, кл., r, 05 Г 1/56, 1 81„ (541 СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО РЕГУЛИ"

РУЕИОГО ТОКА (ЕГО ВАРИАНТЫj, (57) 1. Стабилизатор постоянного регулируемого тока, содержащий управляемый силовой преобразователь, включающий силовой трансформатор, управляющий вход силового преобразователя подключен к выходу измерительно-усилительного блока, входы которого соединены соответственно с источником опорного напряжения и выходом датчика тона, который выполнен в виде преобразователя токмагнитная индукция - ток, включающего первичную обмотку и две обмотки, первая из которых состоит иэ отдельных секций с разным числом витков, двух цифровых переключателей, эталонного резистора, трансформатора постоянного тока, рабочие обмотки которого связаны с его выходом, источника постоянного тока и блока программного управления, подключенного к управляющим входам -цифровых переключателей, первый выходной зажим преобразователя ток — магнитная индукция - .ток подключен к выходу датчика тока и через последователь-. но соединенные эталонный резистор, первый цифровой переключатель и вторую обмотку преобразователя ток - магнитная индукция - ток - к второму выходному зажиму указанного преобразователя, выхоа первого цифрового переключателя подключен. к первой обмотке преобразователя ток - магнитная индукция - TOK, при этом первичная обмотка этого преобразователя через последовательно соединенный с ней управляемый силовой преобразователь подсоединена к клеммам для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения надеж ности работы и технологичности уст- а ройства при стабилизации больших токов и широком диапазоне регулирования, в него введены преобразователь переменного тока в постоянный и со- С гЛасующий блок, выходные зажимы которого один непосредственно, а другой через второй цифровой переключатель соединены соответственно с выход. ными зажимами преобразователя токмагнитная индукция - ток, вход согласующего блока подключен к выходу трансформатора постоянного тока, включающего первичную, первую и вторую обмотки, причем первая обмотка состоит из отдельных-секций с разным числом витков, а вторая обмотка через последовательно соединенный с ней источник постоянного тока подключена к выходу трансформатора по-,) стоянного тока, первичная обмотка которого подключена к выходу преобразователя переменного тока в постоянный, входные выводы которого соединены с клеммами для подключения источника питания, а выходные выводы

105793< переменного тока - к входу силового трансформатора управляемого силового преобразователя, выход второго цифрового переключателя подключен к; первой обмотке трансформатора посто" янного тока, при этом количество вит",, ков обмоток трансформатора постоянно-, го тока и преобразователя ток - маг"

;нитная индукция - ток при одинаковом; числе витков их первичных обмоток щ выбирается из условия: тп пп пв

=9 а а и„ Щ Ф !

5 1 " 1ц " jq 1 I7yx ° ° ° э

М т„- число витков первой, второй, ...,П -й секций первых обмо1 ток указанных преобразователя и трансформатора соответ" 20 ственно;

В и Щ -.число витков второй обмотки преобразователя и рабочей обмотки трансформатора соот. еетственно;

D = 4 4, здесь И - ток Нагрузки стабилизатора, J - ток на выходе преобразователя переменного тока в по" стоянный без учета тока на- ЗО магничивания силового трансформатора, а вторая и рабочие обмотки трансформатора постоянного тока имеют одинаковое число витков. 35

2. Стабилизатор постоянного регулируемого тока, содержащий управляемый.силовой преобразователь, включа" ющий силовой трансфОрматор, управля" ющий вход силового преобразователя 4О подключен к выходу измерительно-уси.лительного блока, входы которого соединены соответственно с источником опорного напряжения и выходом датчика тока, который выполнен в виде пре" 45 обраэователя ток - магнитная индук, ция - ток, включающего первичную обмотку и две обмотки, первая из которых состоит из отдельных секций с разным числом витков, двух цифровых 5О переключателей, эталонного резисто-, ра, трансформатора постоянного тока, рабочие обмотки которого связаны с его выходом, источника постоянного тока и блока программного управления,55 подключенного к управляющим входам цифровых переключателей, первый выходной зажим преобразователя ток— магнитная индукция - ток подключен к выходу датчика тока и через последовательно соединенные эталонный резистор, первый цифровой переключатель и вторую обмотку указанного преобразователя - к второму выходному зажиму этого преобразователя, выход первого цифрового переключателя подключен к первой обмотке преобразователя ток - магнитная индукция - ток, при этом первичная обмотка этого пре" образователя через последовательно соединенный с ней управляемый силовой преобразователь подсоединена к клеммам для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и технологичности устройства при стабилизации больших токов и широком диапазоне регулирования, в него ввеъ дены преобразователь переменного тока в постоянный и узел распределения тока, имеющий три выхода с коэффициентами передачи тока от входа к выходам, равными 1, К- и (1-К) для первого, второго и третьего выходов соответственно, вход узла распределения тока подключен к выходу трансформатора постоянного тока, включающе" го первичную, первую, вторую и третью обмотки, причем первая обмотка состоит из отдельных секций с разным числом витков, вторая обмотка через последовательно соединенный с ней источник постоянного тока подключена к выходу трансформатора постоянного тока, первичная обмотка которого подключена к выходу преобразователя переменного тока в постоянный, входные выводы которого подсоединены к клеммам для подключения источника питания, а выходные выводы переменного тока - к входу силового трансформатора управляемого силового преобразователя, первый выход узла распределения тока подключен к выходным зажимам преобразователя токмагнитная индукция - ток, второй выход узла распределения тока соединен с входом второго цифрового rieреключателя, выход которого подключен, к первой обмотке трансформатора посто- янного тока, к третьему выходу узла распределения тока подключена третья обмотка трансформатора постоянного тока, количество витков обмоток указанных трансформатора и преобразователя при равном числе витков их первичных обмоток выбирается иэ условия;

1057934 где +t„,,+t,- ) " п„ "1 „ 1т -

% ) ° - число витков первой, втоп рой,... gt"й секции первых обмоток указанных преобразователя и трансформатора соответственно;

Щ иф - число витков второй обмотP ки преобразователя токмагнитная индукция - ток и рабочей обмотки трансформатора постоянного тока соответственно;

0 = 3 )/3g, здесь 3ц ток нагрузки стабилизатора, " ток на выходе преобразователя переменного тока в по стоянный беэ учета тока намагничивания силового трансформатора, а вторая, третья и рабочие обмотки трансформатора постоянного тока имеют одинаковое число витков. 3, 1;табилизатор по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены измеритель напряжения сети и генератор тока коррекции, а трансформатор постоянного тока снабжен дополнительной обмоткой, которая подключена к выходу генератора тока коррекции, управляющие входы которо,го подключены к выходу блока программного управления и выходу измерителя напряжения сети, входы измерителя напряжения сети подключены к входу силового трансформатора.

4. Стабилизатор по пп. 1, 2 и 3, отличающийся тем, что первичная обмотка трансформатора постоянного тока выполнена в виде JO отдельн х изолированных секций с одиИзобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам тока, и может быть использовано в электрофизических усиаковым числом витков, а преобразова,тель переменного тока в постоянный выполнен на базе И1 выпрямительных мостов, выводы переменного тока мостов подключены соответственно к входным и выходным выводам переменного тока преобразователя переменного тока в постоянный, а к выходам постоянного тока указанных мостов подключены секции первичной обмотки трансФорматора постоянного тока, причем

t8 — - число фаз питающей сети.

5. Стабилизатор по пп. 1-3, о тл и ч а ю шийся тем, что первичная обмотка трансформатора постоянного тока .выполнена в виде rh отдельных изолированных секций с одинаковым числом витков, а преобразователь переменного тока в постояиный: выполнен на базе Щ пар вентилей, первые вентили каждой пары включены между:входными и выходными выводами переменного тока преобразователя переменного тока в постоянный, а секции первичной обмотки трансформатора постоянного тока через вторые вентили упомянутых пар включены между указанными выводами, причем вторые вентили включены. встречно первым, причем N - число фаэ питающей. сети.

6. Стабилизатор по пп. 2 и 3,отличающийся тем, что узел распределения тока выполнен на базе высокостабильного резистора и трех компенсационных стабилизирующих токовых узлов, включающих регуляторы, иэмерительно-усилительные блоки и эталонные резисторы, к входным выводам узла распределения тока подключен высокостабильный резистор, к-которому подсоединены входы для подачи опорного напряжения первого, второго и третьего компенсационных стабилизирующих токовых узлов, выходы которых .подсоединены соответственно к вы водам первого, второго и третьего, выходов узла распределения тока. тановках,для которых требуются широко.диапаэонные регулируемые в диапазоне от. сотен ампер до десятков килоампер стабилизаторы тока, управляемые от ЭВИ.

3 105793

Известен стабилизатор постоянного регулируемого тока, содержащий силовой регулятор, иэмерительно-усилитель ный блок, датчик тока и источник опорной величины, в качестве которого используется прецизионный цифроаналоговый преобразователь, обеспечиваю-. щий воэможность управления, стабилизатором с помощью ЗВИ Ц .

Наиболее существенный недостаток 10 устройства заключается в том, что оно, ! теряет способность управляться от

ЭВМ при использовании в нем датчиков тока с 5 -образной выходйой характеристикой, которой обладает ряд перспективных датчиков тока, например, датчики магнитомодуляционного типа или основанные на использовании явле" ний ядерного и электронного резонанса. 20

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор постоянного регулируемого тока, содержащий силовой регулятор, управляющий вход ко" торого соединен с выходом измеритель" 2 но-усилительного блока, входы которого соединены соответственно с источником опорного напряжения и выходом датчика тока, который выполнен в виде преобразователя ток — магнитная индукция - ток (ТИИТ), включающего первичную обмотку, соединенную последовательно с нагрузкой, и две обмотки, первая иэ которых состоит из отдельных секций с разным числом витков двух цифровых переключателей, эталон-З5 ного резистора, трансформатора постоянного тока (ТПТ), включающего первичную, первую, вторую и третью об мотки ТПТ, причем первая обмотка ТПТ состоит из отдельных секций с разным о числом витков, и блока программного управления, подключенного к управляющим входам цифровых переключателей, . первый выходной зажим преобразовате,ля ТИИТ, подключен к выходу датчика тока и через последовательно соединенные эталонный резистор, первый цифровой переключатель и вторую обмотку преобразователя ТИИТ - к второму выходному зажиму указанного преобразователя, выход первого цифрового переключателя подключен к первой об.мотке преобразователя ТИИТ f2) .

Недостатком устройства является снижение надежности его работы при 55 глубоком регулировании больших токов (десятки килоампер, диапазон регулирования 0,053мо„-131 Д. Известно, что величина погрешности ТПТ, предназначенных для преобразования больших токов, составляет 1-24 при изменении преобразуемого тока в диапазоне 0,5-1,2 от номинального значения тока ТПТ. При использовании таких TflT в более широком диапазоне ( имеется ввиду расширение в сторону минимального значения тока), величина погрешности существенно возрастает.

Нетрудно понять, что указанное увеличение погрешности приводит к увеличению начального рассогласования в контуре авторегулирования прототипа, вследствие чего надежность функционирования последнего снижается, возможны "срывы" стабилизации. !

В ТПТ больших токов приходится использовать тороидальные сердечники с диаметром 300 мм и более. Нормали- зованные сердечники таких размеров промышленностью не выпускаются. Этим обуславливается снижение технологичности прототипа s диапазоне больших токов. Кроме того, намотка обмоток крупногабаритных ТПТ с большим коэффициентом трансформации сопряжена с определенными технологическими трудностями

Цель изобретения - повышение надежности работы и технологичности устройства в режиме стабилизации большихтоков при глубоком регулировании о а

Поставленная цель (вариант 3) достигается тем, что в стабилизатор постоянного регулируемого тока, содер" жащий управляемый силовой преобразователь, включающий силовой трансформатор, управляющий вход силового преобразователя подключен к выходу измерительно-усилительного блока, выходы которого соединены соответственно с источником опорного напряжения и выходом датчика тока, который выполйен в виде преобразователя ток магнитная индукция - ток, включающего первичную обмотку и две обмотки, первая из которых состоит из отдельных секций с разным числом витков, двух цифровых переключателей, эталоннОго резистора, трансформатора постоянного тока, рабочие обмотки которого связаны с его выходом, источника постоянного тока и блока программного управления, подключенного к управляющим входам цифровых переключателей, первый выходной зажим преобразователя ток - магнитная индукция — ток

11 vl „2," pr„we„„1 1Т ъ.„, %1т - число витков первой, второй,...,П-ой секций первых 5 обмоток указанных преобразователя и трансформатора соответственно;

5 10"79 подключен к выходу датчика тока и че рез последовательно соединенные эталонный резистор, первый цифровой переключатель и втс рую обмотку преобразователя ток - магнитная индукция5 ток - к второму выходному зажиму указанного преобразователя, выход первого цифрового переключателя подключен к первой обмотке преобразователя ток — магнитная индукция - ток,10 при этом первичная обмотка этого преобразователя через последовательно соединенный с ней управляемый силовой преобразователь подсоединена к клеммам для подключения нагрузки, вве.15 дены преобразователь переменного тока в постоянный и согласующий блок, выходные зажимы которого один непосредственно, а другой через второй цифровой переключатель соединены со" ответственно с выходными зажимами преобразователя ток - магнитная индукция - ток, вход согласующего блока подключен к выходу трансформатора постоянного тока, включающего пер- вичную, первую и вторую обмотки, причем первая. обмотка состоит из отдельных секций .= разным числом витков, а вторая обмотка через по.следовательно соединенный с ней источник постоянного тока подключена

30 к выходу трансформатора постоянного тока, первичная обмотка которого подключена к выходу преобразователя переменного тока в постоянный, входные выводы которого соединены с клем- З мами для подключения источника питания, а выходные выводы переменного тока - к входу силового трансформатора управляемого силового преобразователя, выход второго цифрового пере- 40 ключателя подключен к первой обмотке трансформатора постоянного тока, при этом количество витков обмоток трансформатора постоянного тока и преобразователя ток - магнитная индукция - 45 ток при одинаковом числе витков их первичных обмоток выбирается из условия: ,%1„%1П2 4Inn etrq

= ° l ° Ит,„ т, т Р

311 6

9I11 и Ъ р - числО Ви тков Второй Обмот11 ки преобразователя и рабочей обмотки трансформатор -.. с от ве т ст вен но;

Р = 3„ 3g, здесь 3 g - ток нагрузки стабилизатора; ток на выходе преобразователя переменного тока в постоянный без учета тока намагничивания силового трансформатора, а вторая и рабочие обмотки трансформатора постоянного тока имеют одинаковое число витков.

11оставленная цель (вариант 11) достигается тем, что в стабилизатор постоянного регулируемого тока, содержа. щий управляемый силовой преобразователь, включающий силовой трансформатор, управляющий вход силового преобразователя подключен к выходу измерительно-усилительного блока, выходы которого соединены соответственно с источником опорного напряжения и вы" ходом датчика тока, который выполнен в виде преобразователя ток - магнитная индукция - ток, включающего первичную обмотку и две обмотки, первая из которых состоит из отдельных секций с разным числом витков, двух цифровых переключателей, эталонного резистора, трансформатора постоянного тока, рабочие обмотки которого связаны с его выходом, источника постоянного тока и блока программного управления, подключенного к управляющим входам цифровых переключателей,- первый выходной зажим преобразователя ток — магнитная индукция - ток подключен к выходу датчика тока и через последовательно соединенные эталонный резистор, первый цифровой переключатель и вторую обмотку указанного преобразователя - к второму выходному зажиму этого преобразователя, выход первого цифрового переключателя подключен к первой обмотке преобразователя ток - магнитная индукция — ток, при этом первичная обмотка этого преобразователя через последовательно соединенный с ней управляемый силовой преобразователь лодсоединена к клеммам для подключения нагрузки, введены преобразователь переменного тока в постоянный и узел распределения тока, имеющий три выхода с коэффициентами передачи тока от входа к выходам, равныии 1,К и (1-К) для

1057934 первого, второго и третьего выходов соответственно, вход узла распределе" ния тока подключен к выходу трансформатора постоянного тока, включающего первичную, первую, вторую и третью обмотки, причем первая обмотка состоит из отдельных секций с разным числом витков, вторая обмотка через последовательно соединенный с ней источник постоянного тока подклю- 10 чена к выходу трансформатора постоянного тока, первичная обмотка которого подключена к выходу преобразователя переменного тока в постоянный, входные выводы которого подсоедине- 5 ны к клеммам для подключения источника питания, а выходные выводы пе" ременного тока - к входу силового трансформатора управляемого,силового преобразователя, первый выход узла распределения тока подключен к выходным зажимам преобразователя ток - магнитная индукция - ток, вто" рой выход узла распределения тока соединен с входом второго циФрового пе- 25 реключателя, выход которого подключен к первой обмотке трансформатора постоянного тока, к третьему выходу узла распределения тока подключена третья обмотка трансформатора посто янного тока, количество витков об30 моток укаэанных трансформатора и преобразователя при равном числе витков их первичных обмоток выбирается из условия:

+lq +raq спи @try З5

«сюс gg r T 1т r „ p где 5 % ... Ф и Й %

;П1 Хй2 " ТAn ХТ1 УТЙ "

Wg - число витков первой, вто40 рой,. „.,h-ой секций первых обмоток указанных преобразователей и трансформатора соответственно; . M> и Ы - число витков второй обмотки и преобразователя ТИИТ и рабо45 чей обмотки трансформатора пос тоя нного тока соот вет ственно;

О = Iq(ig, здесь lg - ток нагрузки стабилизатора;

50 ток на выходе преобразователя переменного тока -e постоянный беэ учета тока.намагничивания силового трансформатора, 55 а вторая, третья и рабочие обмотки трансформатора постоянного тока имеют одинаковое число витков, В стабилизаторе могут быть введены измеритель напряжения сети и генератор тока коррекции, а трансформатор постоянного тока снабжен дополнительной обмоткой, которая подключена к выходу генератора тока коррекции, управляющие входы которого подключе" ны к выходу блока программного управления и выходу измерителя напря" жения сети, входы измеритвля напряжения сети подключены к входу силового трансформатора.

Кроме того первичная обмотка транс форматора постоянного тока выполнена в виде m отдельных изолированных секций с одинаковым числом витков," а преобразователь переменного тока в постоянный выполнен на базе m выпрямительных мостов, выводы переменного тока мостов подключены соответствен-, но к входным и выходным выводам пере. менного тока преобразователя переменного тока в постоянный, а к выходам постоянного тока указанных мостов подключены секции первичной обмотки трансформатора постоянного тока, причем m - число фаз питающей сети.

Первичная обмотка трансформатора постоянного тока выполнена в виде т1отдельных изолированных секций с одинаковым числом витков, а преобразователь переменного тока в постоянный выполнен на базе Q пар вентилей, первые вентили каждой пары включены между входными и выходными выводами переменного тока преобразователя переменного тока в постоянный, а секции первичной обмотки трансформатора постоянного тока через вторые вентили упомянутых пар включены между указанными выводами, причем вторые вентили включены встречно первым, причем tO число фаэ питающей сети.

Кроме того, узел распределения тока выполняет на базе высокостабильного резистора и трех компенсационных стабилизирующих токовых узлов, включающих регуляторы, измерительноусилительные блоки и эталонные резисторы, к входным выводам узла распределения тока подключен высокостабильный резистор, к которому подсоединены входы для подачи опорного напряжения первого, второго и третьего компенсационных стабилизирующих токовых узлов, выходы которых подсоединены соответственно к выводам

3 >

9 10579 ,первого, второго и третьего выходов узла распределения тока.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора (вариант T), на фиг. 2 - то же, вариант II на фиг, 3-5 - электрические схемы узлов стабилизатора ; на фиг. 6 — пример выполнения узла распределения тока; на фиг. 7-9эквивалентные схемы токовых цепей датчиков тока.

Стабилизатор (вариант ?) содержит управляемый силовой преобразователь 1

{включает непоказанный силовой трансформатор}, измерительно-усилительный блок 2, источник 3 опорного напряжения,.датчик 4 тока, нагрузку 5 стабилизатора, преобразователь 6 ток - магнитная индукция - ток (ТМИТ), первичную 7, первую 8 и вторую 9 20 обмотки преобразователя ТМИТ 6, первый 10 и второй Il цифровые пере- ключатели, эталонный резистор 12, трансформатор 13 постоянного тока (ТПТ), магнитные сердечники 14 ТПТ, первичную 15 первую 16, вторую 17 и рабочие 18 обмотки ТПТ (весь узел

THT обозначен индексом Т), блок 19 программного управления, источник 20 постоянного тока, преобразователь 21 переменного тока в постоянный, со" зо гласующий блок 22, входные 23-25 и выходные 26-28 зажимы переменного тока преобразователя переменного то. ка в постоянный, входные зажимы 29 и 30 согласующего блока. 35

Во,I варианте стабилизатор, кроме перечисленных узлов (за исключением согласующего блока 22), содержит узел 31 распределения тока, третью обмотку 32 ТПТ, входные 33 и

34 зажимы узла распределения тока, выходные зажимы первого 35, 36, вто- рого 37, 38 и третьего 39, 40 выхо. дов узла распределения тока.

При этом оба варианта стабилизатора могут включать дополнительно измеритель 41 напряжения сети, генератор 42 тока коррекции, дополнительную обмотку 43 ТПТ.

25

1ок Я, протекая по.первичной обмотке 15 ТПТ, создает н.с, Цщ„, а ток Icy генерируемый источником 20 постоянного тока, создает н.с. ц „,.

На фиг. 4-6 кроме некоторых пере-, численных элементов показаны секции первичной обмотки 15А, 158 и 15С

TflT, выпрямительные мосты 44-46, пары вентилей 47-49, высокостабильный 55 резистор 50, регуляторы 51-53, измерительно-усилительные блоки 54-56, эталонные резисторы 57-59„

Трансформатор постоянного тока (фиг. 7) представлен источ -иком тока 1т, рабочей обмоткой 14р, первич-ной обмоткой Wq через которую про" текает выходной ток 1 преобразователя 21, первой и и второй И тобмотками; источник 20 постоянного то1см 1к= 1т 1см

На фиг, 8 и 9 кроме того дополнительно показаны: третья W,ц и дополнительная % обмотки ТПТ, узел 31 распределения тока представлен источниками 1 (первый выход}, 12 и

I (второй и третий выходы), причем

2 генератор 42 тока коррекции — источником тока 1,  — входное сопротивление узла 31 Активная часть преобразователя ТМИТ 6 представлена источником тока 1р, эталонный резистор 12 - Rg, IIg - выходное напряжение датчика 4 тока, первая Wln вторая (1 ди первичная Wy<обмотки преоб" разователл 6, Ig - ток нагрузки, 1к+ 1р °

Стабилизатор (вариант 1) работает следующим образом.

Ток нагрузки III, возбуждаемый на выходе управляемого силового преобразователя 1, протекает по первичной обмотке 7 и создает намагничивающую силу (н.с.) 1яИ, действующую на элементы магнитной системы преобразователя ТМИТ 6. Отметим, что токи в других обмотках преобразователя 6 создают н.с., направленные навстречу " ° с ° 1ц ф Переменный ток, потребляемый из сети силовым преобразователем 1, с помощью преобразователя 21 превращается в постоянный ток Ig. Заметим, что

1н o I М где D - коэффициент, зависящий от схемы силового преобразователя 1, типа соединений обмоток и коэффициента трансформации его силового трансформатора, а также от схемы преоЬразователл 21;

3gd " составляющая выходного тока преоЬразователя 21, обусловленная током намагничивания упомянутого силового трансформатора.

На эталонном резисторе 12 создает. ся падение. напряжения (ф пп " «+l«" »/(tn+ппцп .

Это напряжение с выхода датчика 4 то-55 ка поступает на один из входов изме" рительно-усилительного блока 2, на второй вход которого поступает опор11 10579

Примем, что н. с. Я,(1 H H°, c°, 1сцИуут совпадают по направлению. Для ТПТ 13,. исходя из закона полного тока, с уче" том сделанных замечаний и в соответствии с эквивалентной схемой датчика (фиг. 7) можем записать

Id WIT + IcQWOw = 1т "Р+ 1к(41т (2) где 1< - ток компенсации, подводимый от блока 22 через обмотку 16 к преобразователю 6;

3y = (т -3 g, так как коэФФициент, передачи блока 22 равен единице.

Из этого соотношения с учетом (l), принимая во внимание, что выходной ток реального ТПТ равен Д (I+ S) (здесь 1т - выходной ток идеального

ТПТ; S - -относительная погрешность

ТИТ) и г1ри условии gР = QI т находим

Ig ь(I>W

aII, - 81, IyavÄ/(W» i W„,) (4)

В соответствии с эквивалентной схемой (фиг. 7) через первую 8, вторую 9 обмотки преобразователя ТИИТ 6 и эталонный резистор 12 протекает ток

= Ig 1п. (5)

Примем для определенности, что в следящей системе преобразователя 6 используется способ выделения сигна30 ла ошибки, обеспечивающий выполнение следующего условия для режима равновесного состояния

219 = 0

Тогда с учетом предыдущих замечаний З5 можно записать

I „Wц1 I „{W111 "М (6) откуда с учетом (3) и (5) и при выполнении условий

W„W à И1„= (Ми К1,р= 0Чнг (7) 40 получаем 1 - g 11, (8) что свидетельствует о том, что следящий контур преобразователя 6 работает при малом рассогласовании ()Iq(CC

C )11 ), а значит с высокой надеж- 45 ностью.

Из соотношения 6 получаем «- н п(М п «п1 (9) 12 ное напряжение 00„ от источника 3.

При отклонении величины тока 1(от заданного значения "g 4 Ug> на выходе блока 2 появляется управляющий сигнал, который поступает на вход управляемого силового регулятора 1. (1од воздействием этого сигнала ток в цепи нагрузки изменяется и его отклонение от заданного значения уменьшаетсл до пренебрежимо малой величины, Это означает, что " = O« eTo (10} получаем П="ПП("t« Ï«(»+l« 11) последнее соотношение показывает, что ток в нагрузке 5 зависит от ряда параметров и в том числе от количества включенных витков первой обмотки 8 преобразователл 6, изменля 9(1л с.помс цью цифрового переключателя 10 (а также для сохранения условий (7} соответственно 1й(Iy с помощью циФрового переключателл 11, можно изменять 311 в широких пределах.

Рассмотрим роль источника 20 тока и обмотки 17 ТИТ. При переходе рабочей точки ТИТ на левую ветвь его характеристики, например, вследствие переходного процесса в цепи его первичной .обмотки, возможно нарушение нормальной работы ТИТ из-за насыщения его сердечников. Ири нарушении действия ТИТ 13 увеличиваетсл начальное рассогласование в следлщем контуре преобразователя 6, что приводит к снижению надежности работы стабилизатора в целом. Включение источника 20 и обмотки 17 позволяет выбором величины и направленил тока создать условия, исключающие переход рабочей точки ТИТ на левую ветвь его характеристики при переходном процессе

Игла I„ ЗСм%пт>0 где(вп1 - амплитудное значение отрицательной полуволны тока 34 в переходном процессе.

Таким образом, действие этих элементов повышает надежность работы устройства.. Анализ раЬоты предлагаемого устройства показал, что для реализации режима стабилизации больших токов при глубоком регулировании здесь требуется ТИТ на существенно меньший номинальный ток ()I, /9}, чем в прототипе. Следует учесть, что по.

57934 14 откуда находим условия, при которых обеспечивается работа преобразовате ля 6 при малом рассогласовании.

1п 1т Р. 11т + птт °

1п 1т 1п kD 1 ит (Фз) 13 10 грешность ТПТ на номинальные значения тока до 1-2 кА в диапазоне 0,11,2 .от номинального тока не превышает 0,54. Для таких ТПТ промышленность выпускает стандартные магнитные сердечники. Технология намотки обмоток подобных ТПТ хорошо отработана. Таким оЬраэом, предлагаемый стаЬилизатор обладает по сравнению с прототипом Ьолее высокой надежностью и 1р технологичностью.

Недостаток стабилизатора по варианту 1 заключается в следующем.

Для повышения технологичности стабилизаторов целесообразно использовать стандартные силовые компоненты, в частности силовые трансформаторы. Однако при этом возникают трудности в достижении условий (7) . Поясним это. Пусть подобраны подходящие 2р стандартные силовые компоненты стабилизатора, для которых параметр Д имеет дробное значение. Поскольку число витков оЬмотокЩ,П,W p и W pð, . W < может быть только целым, чтобы выполнить условия (7) необходимо изменять число витков этих обмоток (как правило в сторону увеличения), либо изменять параметры готовых сило-. вых элементов, либо применять обе меры одновременно.. Все это снижает технологичность устройства.

Предлагаемый стабилизатор по TI варианту не имеет этого недостатка.

Покажем это. В целом стабилизатор

5 вариант fl) работает так же. Отлиил состоят в следующем.

ТИТ 13 имеет третью обмотку 32, которая подключена к третьему выходу узла распределения тока 31, по этой обмотке протекает ток)-» (1-К) и созда ет н.r.. в сердечниках ТПТ, совпадающую пр направлению с н.с. первичной обмотки ТИТ. С первого выхода узла 31 к преобпазователю ТМИТ 6 подводится ток JK со второго выхода узла 31 к первой обмотке 16 ТПТ 13 через цифровой переключатель 11 подводится ток К, Эквивалентная схема датчика тока приведена на фиг. 8.

Дпя стабилизатора по варианту ? значение AÇ определяется иэ соотношезр ния (4 .

Техническое решение по и, 3 позволлет существенно уменьшить 5.Jy и, таким образом, дополнительно повысить надежность стабилизатора. В целом стабилизатор по и. 3 работает точно так же, как и стабилизатор по и. 2.

Отличия состоят в следующем, В ТПТ 13 введена дополнительная обмотка 43 с числом витков% ут, через

4р которую пропускаетсн ток 38 от генератора 42 тока коррекции, 8 генератор 42 вводится информация о величине уставки тока нагрузки от блока 19 программного управления и о текущем

45 значении напРяжения сети от измерителя 41.

- 8 запоминающем устройстве генератора 42 хранятсл следующие зависимости:

5Р ." = (")

Ь М= 4(н) в зр4 = 5 (g,) где - напряжение сети или семейство эаяигимостей

4 =14 („,u,), 55 т+ р" " Ф т, I

В согласии с эквивалентной схемой и с учетом всех замечаний можем записать +ö ñìNïT" -" 1птОчевидно, что при любом практическом значении.ц можно выполнить условия 13 путем изменения лишь значения К, не прибегая к изменению параметров силовых элементов и при минимальном количестве витков обмоток

% Фип Wtv ит, Та м образом вариант П более технологичен, цель изобретения достигнута, Заметим, что в стаЬилиэаторе по варианту П обеспечивается раЬота преобразователя 6 в режиме малых рассогласований (точно так же, как в стаЬилизаторе по варианту <) при этом значение рассогласования определяется общей погрешностью преобразования узлов 13 и 21, которая равна », - т+ 1" Wz lK(WIx+ жт11.

На основании этих данных и поступающей в генератор 42 информации от элементов 19 и 41 на выхоле генера934

T

Со= j7(С)с11.

15 1057 тора 42 вырабатывается ток дв, компенсирующий действие В31

Определим 3е . В соответствии с эк; вивалентной схемой датчика тока (Фиг. 9) и с учетом замечаний к предыдущим устройствам, запишем: 1т см йт" н(" цд

10 откуда при выполнении условий (13) получаем

"н т Р" tt-"е 1 т

3„= f /6)

К0 (Ч,, И Etlt) К(IT ® ц, т 1

При компенсации > Р Е%>Чт

83t=а, . („-)

"(®1т ®Dt t

20 откуда Р

З,-(Э> Д-Я>„(п-а>,„к(а„ ш11(11

Соотношение {18) я вллетсл основой для разработки алгоритма Функционирования генератора 42 тока коррекции.

Иэло>ненные сведения о работе ста30 билизатора по и. 3 подтверждают эффективность предлагаемого технического решения в смысле уменьшения Ь3 м связанное с этим повышение надежности работы стабилизатора.

Рассмотрим теперь работу стабилизаторов по пп. 4, 5. ющая тока в секции первичной обмотки равна

„-, Snab„ F(t)dt- =Ъсоп 3н, .

11 где Т - период колебаний частоты сети;

F(t) - временная функция первичного тока; о

Намагничивающая сила, создаваемая секциями первичной обмотки при одинаковом числе витков в каждой секции

%11, равна ЗЬСо>1 З»»»ВП или Щт-1 q)3 где 0 = 1/3Ь»,3p= со >ím

Для схемы, изображенной на фиг, 5, ко. эффициент Р = 2/3bn, так как токи в секциях первичной обмотки протекают в течение половины периода. Достоинство этой схемы состоит в том что

> здесь требуется ТПТ меньшего типоразмера, это, в свою очередь, повышает технологичность и надежность устройства.

Рассмотрим работу узла 31 распределения тока, принципиальная схема которого показана на Фиг. 6. . Входной ток3, поступающий от

ТПТ 13, протекая по высокостабильному резистору 50 с номинальным значением сопротивления RS0, создает на нем падение напряжения > R о, Это напря>хение служит в качестве опорного напряжения для каждого из трех компенсационных стабилизаторов тока, входящих в узел 31.

В целом оба стабилизатора работают аналогично описанным выше. Часть

40 схемы стабилизатора по и. 4 приведена на фиг. 4. Токи, потребляемые на первичной стороне силового преобразователя 1 через вентильные мосты 44-46, подводятся к секциям 15 А, 158 и 15С первичной обмотки ТПТ 13, благодаря чему через каждую чекцию укаэанные токи оба полупериода протекают в одном направлении. Заметим, что для симметричных сети и нагрузки токи фаз равны по модулю. Амплитуда первичного тока фазы равна

Ь»Зкп> (беэ учета тока намагничивания силового трансформатора), где

Il = Eq/Å4 - коэффициент трансформации, Ь - коэффициент, зависящий от схемы силового преобразователя и системы соединения обмоток силового трансформатора. Постоянная составляВыходные токи первого, второго и третьего компенсационных стабилизаторов тока (и соответственно токи первого, второго и третьего выходов узла 31 распределения тока) равны к R go (Rs > к 1 60 1 "s > > к " о Rst, гдето >, R <, и R у — соответственно номинальные значения эталонных резисторов первого, второго и третьего компенсационных стабилизаторов тока.

Чтобы обеспечить коэффициенты передачи тока по первому, второму и третьему выходам узла 31 соответственно 1,К и 1-К достаточно при выбо.

1057934

g5 ЯУ5

17 ре эталонных резисторов 1 S,Ê и

Я 1 руководствоваться условиями

68 50, 1 91 Rgp /К . 1 67 1 5о / (4- К ) .

Уомпенсационные стабилизаторы выпускаются в микромодульном исполнении, так что схема, представленная

18 на Фиг. 6, характеризуется высокой технологичностью.

Таким образом, предлагаемые варианты стабилизаторов позволяют повысить надежность работы и технологичность устройства при стабилизации больших токов и широком диапазоне ре" гулирования.

1057934

1057934

>057934 РигЗ

1057934

1057934 у ю

>t Id

Г7

1 6 16

ВНИИПИ Заказ 9463/51 Тираж 874 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,