Стабилизатор переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения точных быстродействующих стабилизаторов переменного напряжения дискретного действия. Цель изобретения - повышение качества стабилизации выходного напряжения за счет улучшения динамических характеристик стабилизатора. В стабилизатор введены преобразователи 3 и 10 кодов и умножающий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11. Число устойчивых состояний реверсивного счетчика 2 превышает число коэффициентов передачи регулирующего органа 1. ЦАП 11 осуществляет перемножение отклонения выходного напряжения, выделяемого с помощью узла 6, на код, обратно пропорциональный значению коэффициента передачи регулирующего органа 1, получаемый с помощью преобразователя 10. Преобразователь 12 осуществляет преобразование результата перемножения в числоимпульсный код. Цифровая коррекция сигнала рассогласования и реализация нелинейной зависимости между входным и выходным кодами преобразователя 3 приводит к уменьшению процессов перерегулирования или недорегулирования, за счет чего и повышается качество стабилизации выходного напряжения. 2 ил.

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО (ИХ

ЕЕСПИЬЛИН (}9) (111 (59 4 G 05 F 1 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ и)(1 ® ААРСТВЕКНИЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

flPH П(НТ СССР (21) 424!340/24-07 (22) 05,05.87 (46) 23.07.89. Бвл. ¹ 27 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) К. А. Липковский, 10. В. Сидоренко, В. А. Халиков и А. Г. Можаровский (53) 621 ° 316 ° 722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1180858, кл. С 05 Р 1/30, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1246064, кл. G 05 F 1/30, 1984 °

2 (54) СТАБИЛИЗАТОР ПВРЕМЕЦНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения точных быстродействуицих стабилизаторов переменного напряжения дискретного действия. Цель изобретения — повьппение качества стабилизации выходного напряжения за счет улучнения динамических характеристик стабилизатора. В стабилизатор введены преобразователи 3 и 10 кодов и умножав3 1495765 4 щий цифроаналоговый преобразователь разователь 12 осуществляет преобра(ЦАП) 11. Число устойчивых состоявший ".ова||ие результата перемножения в

I реверсивного счетчика 2 превышает числоилпульсныйл код, Цифровая коррекчисло коэффициентов передачи регули- 5 ция сигнала рассогласования и реалирующего органа 1. ЦАП 11 осуществля- зация нелинейной зависимости между ет перемножение отклонения выходного входим; |л выходным кодами преобраэонапряжения, выделяемого с помощью уз- . вателя 3 приводит к уменьшению прола 6, на код, обратно пропорциональ- цессов перерегулирования или недореный значению коэффициента передачи fg гулирования,за счет чего и повышаетрегулирующего органа 1, получаемый ся качество стабилизации выходного с помощью преобразователя 10. Пресс- напряжения. 2 ил, 1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для построения точньп, широко-.20 диапазонных, быстродействующих стабилизаторов переменного напряжения дискретного действия.

Цель изобретения — повышение ка-, 2> чества стабилиз ации выходного напряжения за счет улучшения динамических характеристик стабилиз атора.

На фиг.. 1 представлена функциональная схема стабилизатора; на ЗО фиг. 2 - диаграмма работы регулирующего органа с геометрической интер- претацией зависимости между входными и выходными кодами первого преобразователя. 3

Устройство содержит регулирующий орган (РО) 1 дискретного дечствия на основе трансфарматорно-ключевой структуры, включенньпл между входными и выходными выводами, реверсивный счетчик (PC) 2, выходами через первый преобразователь 3 кодов соединенный с управляющими входами Ро 1, перФ вый источ ппс -А опорного напряжения. соединенный с инвертирующия входом первого компаратора 5 и первым опорным входом узла 6 выделения модуля отклонения выходного напряжения|,УВМО), второй источник 7 опорного напряжения, подключенньпл к неинвертирующему входу второго компаратсра 8 и второму опорному входу узла 6 выделения . модуля отклонения выходного напряжения, измерительный вход которого соединен с иеинвертирулщим входом первого компаратора 5, жвертируюппм входом второго компаратора 8 и выходом измерительного органа (ИО) 9, подключенного входом к выходным вы=водам, второй преобразователь 1 О кодов,, входами подсоединенный к выходам первого преобразоьателя 3 кодов, а выходами - к цифровым в йздам умножающего цифроаналогового преобразовате" ля (Ц/Я) 1! к входу опорного напряжения которого подключен выход узла

6, преобразователь !2 напряжения в число и|а|ульсов (ПКЧИ), вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 11, управляющий вход— с синхрапизируюшим выходом измерительНОГО органа 9р а выход — co стробирующими вхоцами| первого 5 и второго 8 ком- - арф . Оров Выходы K0TopbIx подклю чены соответственно к суммирующему и вычитающ му входам реверсивного счету нк

Б работе стабилизатора можно выделить три возможных режима:

8 "". мнп as!x ewx аско у

Вв!х Bee макс i

|| ьык был мнн

В первом режиме значение выходного напряжения ИО 3 в конце цикла измерения находится в промежутке между значениями спорных налряжений источников ч и 7, задающих соответственно верхнюю 4ь || макси нижнюю 1 алых минграни цы зоны допустимой нестабильности выходного напряжения. При этом компараторы 5 и 8 не пропускают импуль1 сы, поступающие .с ПНЧИ 12, начинающего работать по сигналу синхронизации, поступающему с ИО 9 и свидетельствующему об окончании цикла измерения. Счетчик 2 при э ом находится в одном из m состояний, а регулирующий орган 1 формирует такой коэффициент передачи К-„;„ при котором обеспечи5 1495265 вается нахождение напряжения L ы в заданных пределах.

Порядковый номер i коэффициента передачи PO 1 однозначно задается выходным кодом преобразователя 3 кодов. Значение К „; определяется со— отношением величин U u U „ еых (U Br, », — UBr:) ЕХ МаКС ЕХ МИК

Так как из формулы (1 ) (3) то, подставляя (3) в (2), получаем (UBbfr макс Цвы» ми н) ш (4)

I вх макс Вх мни ) Ц вых

К

Ц вк.

1, фиг. 2а) знаи для К „, (т.е. чение К равно

Так как преобразователь 3 кодов связывает счетчик 2 и Р0 1, то формула (4) фактически определяет соотношение между его входным и выходным кодами. На фиг. 2 6 представлены в последовательном единичном (числоимпульсном) коде значения входного кода преобразователя 3, равные

25.«S =ш — макс

Во втором и третьем режимах работы устройства импульсы ПНЧИ 12 через стробирующие входы компараторов 5 и

8 поступант соответственно на суммирующий (через компаратор 5) или Bbi читающий (через компаратор 8) входы счетчика 2, что приводит к переводу

Р0 1 на соответствующий коэффициент передачи.

Количество импульсов ПНЧИ 12 зависит от значения выходного напряжения УВМО 6 и цифрового кода на цифровых входах ЦАП 11. УВМО 6 на своем выходе при Бв,х Ъ П ы„ ксвыдает напряжение fh, UBb,„), пропорциональное раз о и Пвых 1 вых мин (wn равное

Пвьк в р Пэ7мин) и» cooTBP TcTBQHHoq р" "вых Пвьа ми выделяет напряжение пРопоРциональное Ьвых макс U Вых (HJIH

U 7 макс UBbÄÄв» где Ugbig ца выходное напряжение измерительного органа 9 после окончания цикла измеЦВ7 мин» Пт ма кс напРЯжениЯ ответственно источников 7 и 4. Далее выходное напряжение узла 6 корректируется ЦАП 11 в зависимости от значения коэффициента передачи К „; PO 1.

Выходное напряжение ЦАП 11 Увв»хg q пропорционально произведении вели35

U l, И

ВХ маКс Br мии

Uвык мин Пвых мик

t\ i Пвх мин Цех»

Из подобия треугольников

К &ых макс UBvr мии и

Usr Цех

По аналогии, любое значение К„; соответственно равно

l Пвых мс кс — Целых мии

К вЂ” и

Tl1

ЕХ 11l BX r

На фиг. 2б показаны в относительных единицах величины коэффициентов передачи и поддиапазоны входного напряжения Цвх „ — Б „, им соответствующие. Так как количество состояний ш счетчика 2 больше количества i коэффициентов К „ РО 1, то одному и тому же К „ должно соответствовать несколько устойчивых состояний S; счетчика 2. В то же время К „, (т.е.

U ) должно соответствовать первое вх состояние PC 2, а последнему К„; „„„ (т.е. БЕх, макс Цвх Mà -1)- послеДнее ш-е состояние PC 2.

Принимая распределение всех состояний PC 2 равномерным по диапазоНу oT Цвх мин(Пвх ) Po Пвк макс(Пвх макс) 5П (фиг. 21», где одному значении последовательного единичного кода соответствует одно устойчивое состояние счетчика), из пропорции определяется значение S;

Пвых макс — Пвых мин

ВМ 1+ ех К

ni пв . 8 » Ки» 8 +(1 ° S ) K„, S< + S + (1...Sв)... Кп а 8 + (1 ° ° ° 8 )

1495765 чины напряжения, подаваемого на его опорный вход Б „, на значение кода 7 на его цифровых входах.

U был Цдп 211 ) где n — - количество разрядов ЦАЦ.

Однако так как значения Y-,, за даваемые вторым преобразователем 10 кодов для каждого i-го коэффициента передачи, соответственно равны

10 а Поо Пвы

01

Гата,„Д вы цдп 2" К„;. Этим достигается равенство напряжений, поступающих на вход ПНЧИ 12 при одинаковык скачках входного напряжения на различных коэффициентах передачи РО 1. Геометрическая интерпретация данной операции (фиг. 2) состоит в таких изменениях наклонов прямых, описывар)щих тот или иной коэффициент передачи, при которых все 30 они будут расположены под одним и тем же углом.

Зависимость между входным напряжением ПНЧИ 12 и числом импульсов на его выходе должна быть примерно та-. кой, чтобы скачок входного напряжения от Ъ мин î "ех макспреобразовался в количество импульсов, равное

m-1. На фиг. 2 В показано в числоимпульсном коде, какое количество импульсов выработается. ПНЧИ 12 при скачках напряжения + hUц),. При этом для компенсации увеличения входного напряжения на + g U ц „(фиг. 2 a) нео бходимо два последовательных переключения коэффициента передачи, а при уменьшении входного напряжения на

-t5Uö„- четыре. Однако так как зависимость между входным и выходным кодами преобразов ателя 3, з адаваемая приведенной формулой (4), нелинейная, то и количество изменений выходного кода преобразователя 3 при одном и том же количестве изменений его входного кода различно и зависит при этом,,5 не только от величины отклонения выходного напряжения, но и от его знака

{уменьшение, увеличение), а также от величины входного напряжения в момент времени, предшествующий его изменению.

В нижней части диапазона U „ при одинаковом возмущении соответствующее изменение выходного кода преобразователя 3 больше, а в верхней — меньше.

Этим устраняется недорегулирование или перерегулирование выходного напряженИя.

Таким образом, предложенный стабилизатор обеспечивает повышенное качество стабилизации выходного на.пряжения за счет устранения процессов недорегулирования или перерегулирования выходного напряжения путем .соответствующей нелинейной модуляции числоимпульсного кода, прбпорционального его отклонению. Наибольший эффект изобретение может дать при реализации стабилизаторов переменного напряжения дискретного действия с расширенным диапазоном входного напряжения.

Формула изобретения

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий трансформаторно-ключевой регулирующий .орган дискретного действия, включенный между входным и выходными выводами, реаерсивный счетчиК, входами прямого и обратного счета соединенный соответственно с выходами первого и второго стробируемых компараторов, преобразователь напряжения в число импульсов, управляющий вход которого подключен к синхронизирующему выходу измерительного органа, вход которого подсоединен к выходным выводам, а выход — к неинвертирующему входу первого компаратора, инвертирующему входу второго компаратора и измерительному входу узла выделения модуля отклонения выходного напряжения, первый опорный вход которого соединен с выкодом первого источника опорного напряжения и инвер" тирующим входом первого компаратора, а второй опорный вход — с выходом второго источника опорного напряжения и неинвертирующим входом второго компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стабилизации за счет улучшения динамических характеристик, в него введены первый и второй преобразователи кодов и умножающий цифроаналоговый преобразователь, а реверсивный счет65 i0 коэффициентов передачи К регулируи ющего органа, .а число S; сме :ых устойчивых состояний реверсивного счетчика, соответствующих этому же коэффициенту передачи, определено выражением (V«кс V „.ìè )m

U „.„« Увкмин 1Кп

Составитель А. Волкова

Редактор В. Данко Техред M.Äéäûê Корректор JI. Бескид.

Заказ 4265/45 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5 1

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

9 14957 чнк выполнен с числом устойчивых состояний m, превышающим число коэффициентов "передачи регулируюцего органа, причем входы первого преобразователя кодов соединены с выходами ре5 версивного начетчика, а выходы — с управляюцими входами регулируюцего органа и входами второго преобразователя кодов, выходы которого подключены 1О к цифровым входам цифроаналогового йреобразователя, подключенного входом. опорного напряжения к выходу узла выделения модуля -отклонения выходно-. го напряжения, а выходом — к входу преобразователя напряжения в число импульсов, выход которого соединен со стробируюцими входами компараторов, при этом значения выходного кода второго преобразователя обратно прапор-, 2О циональны значениям соответствующих

Ф

rpe U „„ U5ы мин соответственно максимальное и минимальное значения выходного напряжения;

1 вк макР П бк, чин соответственна максимальное и минимальное значения входного напряжения;

i - порядковый номер сортветствующего состояния регулирующего органа,