Источник питания электромагнита постоянного тока

 

Изобретение относится к ускорительной технике. Цель изобретения - повышение удобства эксплуатации. Источник питания позволяет реализовать такой режим работы, когда исключается заряд емкости /ЕМ/ до значения, превышающего значение заряда, соответствующего установившемуся режиму. В то же время при переходе на нагрузку с другой индуктивностью надо перестроить только коэффициенты усилителя /УС/ постоянного тока и интегратора, т.е. параметры пропорционально-интегрального регулятора. Никаких подстроек в зависимости от параметров регулятора для обеспечения адекватных начальных условий /заряда ЕМ в интегрирующей части регулятора тока/ проводить не надо, так как аститический контур, образованный суммирующим УС и интегратором, обеспечивает равенство сигнала на выходе интегратора сигналу на выходе датчика тока при любой скорости изменения последнего. Начальные условия по скорости изменения сигналов и другим высшим производным для такого источника не имеют значения. 1 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 05 Н 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4481984/24-21 (22) 13.09.88 (46) 15.12.90. Бюл. № 46 (72) В. М. Кофман, А. В. Мизинцев и В. Н. Рожков (53) 621.384.6 (088.8) (56) Васильев С. Н., Гусев О. А. и др. Система питания импульсного электромагнита

1000А, 220В: Препринт / НИИЭФА, Г-0315, Л., 1976, с. 7.

Авторское свидетельство СССР № 1455987, 1987. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к ускорительнои технике. Цель изобретения — повышение удобства эксплуатации. Источник питания позволяет реализовать такой режим работы, когда исключается заряд емкости (ЕМ) до

Изобретение относится к технологическому оборудованию ускорителей заряженных частиц и термоядерных установок, в частности к источникам питания электромагнитного оборудования постоянного така.

Цель изобретения — повышение удобства эксплуатации.

На чертеже приведена схема предложенного устройства.

Выход задатчика 1 подключен к второму входу схемы 2 сравнения, выход которой через включенные последовательно усилитель 3 постоянного тока и первый вход сумматора 4 соединен с управляющим входом выпрямителя 5. Выход датчика 6 выходного постоянного тока соединен с первыми входами схемы 2 сравнения и суммирующего усилителя 7. Управляемый переключатель 8 выходом соединен через интегратор 9 с вто„„SU,» 1614143 А 1 значения, превышающего значение заряда, соответствующего установившемуся режиму

В то же время при переходе на нагрузку с другой индуктивностью надо перестроить только коэффициенты усилителя (УС) постоянного тока и интегратора, т. е. параметры пропорционально-интегрального регулятора. Никаких подстроек в зависимости от параметров регулятора для обеспечения адекватных начальных условий (заряда ЕМ в интегрирующей части регулятора тока) проводить не надо, так как астатический контур, образованный суммирующим УС и интегратором, обеспечивает равенство сигнала на выходе интегратора сигналу на выходе датчика тока при любой скорости изменения последнего. Начальные условия по скорости изменения сигналов и другим высшим производным для такого источника не имеют значения. 1 ил. рым входом сумматора 4, управляющим входом через компаратор 10 — с выходом сумматора 4, а сигнальными входами — с выходами схемы 2 сравнения и суммирующего усилителя 7. Клемма 11 служит для подключения нагрузки.

Передаточные функции узлов источника питания электромагнита постоянного тока и сигналы в различных точках схемы имеют следующее обозначение: Upl(t) — задающий ступенчатый сигнал; U,(t) — сигнал на выходе интегратора 9; U (t) — сигнал на выходе сумматора 4 (т. е. на выходе пропорционально-интегрального регулятора, когда вход интегратора 9 подключен к выходу схемы 2 сравнения через управляемый переключатель 8); Upt(t) — сигнал на выходе датчика тока 6; t„(t), ц ® — ток и напряжение на выходе преобразователя;

1614143

К вЂ” коэффициент усиления пропорциональ1» ной части регулятора тока; Т = — — постоянR» ная времени нагрузки, где L„, g„индуктивность и активное сопротивление нагрузки (электромагнита); Ti= — „— постоянная

Т интегрирования интегральной части peryi» (S) К» лятора тока; ы (S) = = — — — пец (Я ) Ts+1 редаточиая функция нагрузки, где К=1/R„ ;

Ть4- 1 яр (з)=К вЂ” передаточная функция

Ts

К цдт (s) регулятора тока (К+ — ); w (s) —,— - =

Ts (з)

= Кд — пер едаточ на я функци я датч и ка в ыходного тока 6; ы, (з)=К„ь — передаточная функция преобразователя; и =- — "—

К»р

,порог срабатывания компаратора 10, соответствуюший максимальному напряжению . и„,„на выходе выпрямителя 5.

Аппроксимация выпрямителя 5 звеном с передаточной функцией w„gs) К„р оправ, дана даже в том случае, если выпрямитель 5

,включает в себя пассивные фильтры пульсаций и внутренние подчиненные контура стабилизации напряжения. Дело в том, что

1.», при T — )50 мс из-за энергетических orЯ» ! чений в сочетании со сложностью реализа1

" ции нецелесообразно делать полосу пропус, кания контура стабилизации тока выше 10— 15 Гц. На таких частотах практически не проявляются как особенности динамики собственно силового элемента преобразователя, так и влияние фильтров и внутренних контуров, которые имеют, как правило, полосу равномерного пропускаиия до частот не менее чем в десять раз больших, чем частота среза контура стабилизации тока.

Малым ступенчатым задающим сигналом

Uo. s (t) считают такой сигнал, когла Uog( (Um. где U — порог срабатывания компаратора 10, соответствующий максимальному напряжению и„„,„, на выходе выпрямителя 5, К вЂ” коэффициент усиления пропорциональной части регулятора тока.

Устройство работает следующим образом.

При малом ступенчатом зад тощем сигнале сигнал Ур ® всегда меньше Um. На выходе компаратора 10 сигнал равен нулю и управляемый переключатель 8 соединяет выход схемы 2 сравнения с входом интегратора 9, а выход суммирующего усилителя 7 отключен от схемы, В этом случае источник работает как обычный источник с пропорционально-интегральным регулятором. Примем

4 за выходную координату сигнал Удт(1) на выходе датчика тока (его форма повторяет форму изменения тока) . Тогда замкнутая передаточная функция по управлению

Ф(s) = " (s)/Uo(s) =P— я+1 где не нарушая общности принято К, K„X

Х Кд,—— 1. Процесс изменения тока во времени в этом случае,описывается выражением

10 У т (t) = Uo(1 — е ), из которого видно, что выход тока на заданный уровень носит монотонный характер.

При большом (Uo К) U ) задающем сигнале в начальный период времени на выходе

15 сумматора 4 (выход регулятора тока) U gt) больше, чем U . Срабатывает компаратор 10 и управляемый переключатель 8 подключает выход суммирующего усилителя 7 к входу интегратора 9. В течение времени пока

U i(t)) U к нагрузке приложено максималь20 ное напряжение и„„, а изменение Ugt) на выходе интегратора 9 с высокой точностью повторяет изменение напряжения на выходе датчика тока 6. Равенство У,(ф)=

= Ц„(t) поддерживается за счет того, что последовательно включенные суммируюший

25 усилитель 7 и интегратор 9 охвачены общей обратной связью с выхода интегратора 9 на вход суммирующего усилителя 7. Этот контур астатический и имеет большую частоту среза (много большую, чем частота

3 среза контура стабилизации тока с пропорционально-интегральным регулятором), что и обеспечивает отслеживание входногс (для этого контура) сигнала абдт(t) В момент, когда ошибка уменьшается до такого значения, что U (t) становится меньше U, срабатывает компаратор 10 и вход интегратора 9 подключается к выходу схемы 2 сравнения.

При этом в мо., ент подключения интегратора 9 к схеме 2 сравнения на выходе интегратора 9 установлены требуемые начальные условия, адекватные значению тока

40 i (t), при котором произошло переключение структуры. Далее выход на заданное значение Uo плоской вершины импульса происходит при замкнутом контуре стабилизации тока с пропорционально-интегральным

45 регулятором, а выход суммирующего усилителя 7 отключен от схемы.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет реализовать такой режим работы, когда исключается заряд емкости до значения, превышающего значение заряда, ссют50 ветствующее установившемуся режиму (режиму стабилизации плоской вершины импульса тока). В то же время при переходе на нагрузку с другой индуктивностью надо перестроить только коэффициенты усилителя постоянного тока 3 и интегратора 9, т. е.

5 параметры пропорционально-интегрального регулятора. Никаких поДстроек в зависимости от параметров регулятора для обеспечения адекватных начальных условий (заря1614143

Формула изобретения

Составитель С. Шитов

Редактор Л. Пчолинская Техред A. Кравчук Корректор Э. Лончакова

Заказ 3899 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!

5 да емкости в интегрирующей части 9 регулятора тока) в отличие от прототипа проводить не надо, так как астатический контур, образованный суммирующим усилителем 7 и интегратором 9, обеспечивает равенство

U.(1)=0д1(1) при любой скорости изменения

U+,(t). Начальные условия по скорости изменения сигналов и другим высшим производным для такого источника не имеют значения.

Источник питания электромагнита постоянного тока, содержащий управляемый выпрямитель с цепью отрицательной обратной связи из включенных последовательно датчика выходного постоянного тока, схемы сравнения, усилителя постоянного тока и

6 первого входа сумматора, к второму входу которого подключен выход интегратора, входом соединенного с выходом схемы сравнения, к второму входу которой подключен задатчик тока, компаратор, вход которого подключен к выходу сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации, в него введены суммирующий усилитель постоянного тока и управляемый переключатель, выход которого подключен к входу интегратора, управляющий вход— к выходу компаратора, первый сигнальный вход — к выходу схемы сравнения, а второй сигнальный вход — к выходу суммирующего усилителя постоянного тока, к первому вхо у которого подключен выход датчика выходного постоянного тока, а к второму входу— выход интегратора.