SU1621128A1 - Регулируемый источник тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в быстропе- рестраиваемых по мощности регулируемых источниках питани . Цель изобретени  - улучшение качества выходного тока. Источник тока состоит из ведущего 1 и N - 1 ведомых усилительно-преобразовательных 7 блоков. Каждый из блоков состоит из интегратора 3, релейного элемента 5, ключей 7, 8, дополнительно введенного блока временной задержки 11, блока компенсации 13, регул тора тока 15, блока адаптации 17, сумматора 19, компаратора 21, силового каскада 23 и датчика тока 25, соединенных определенным образом. Причем выход блока временной задержки 11 через ключ 9 соединен с входом релейного элемента 5, а вход - с вторым входом источника тока. Первый выход источника тока соединен с входом релейного элемента 5. Первый вход каждого предыдущего усилительно-преобразовательного блока соединен с вторым входом последующего блока. Изобретение позвол ет уменьшить потери мощности в нагрузке, обусловленные переменной составл ющей , путем увеличени  частоты пульсаций тока при одновременном уменьшении размаха пульсаций. 3 ил. |А JSiStuf вы г ю чэ 09

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах электропривода, в быстроперестраиваемых по мощности регулируемых источниках питани ,f

Целью изобретени   вл етс  улучшение качества выходного тока за счет увеличени  частоты и уменьшени  размаха пульсаций тока в нагрузке при неизменных частоте и размахе пульсаций тока в параллельно включенных усилительно-преобразовательных блоках.

На фиг, 1 приведена функциональна  схема регулируемого источника тока; на фиг. 2 - схема регул тора тока с блоками компенсации и адаптации; на фиг, 3 - эпюры напр жений на основных элементах регулируемого источника тока.

Предлагаемый регулируемый источник тока содержит один ведущий 1 и N -1 ведомых усилительно-преобразовательных блоков (УПБ) (на фиг. 1 показаны один ведущий 1 и один ведомый 2 УПБ).

Каждый УПБ содержит интегратор 3 (4), релейный элемент 5 (6), два ключа первый 7 (8) и второй 9 (10), временную задержку 11 (12), блок 13 (14) компенсации, регул тор 15 (16) тока, блок 17 (18) адаптации, сумматор 19 (20), компаратор 21 (22), силовой каскад 23 (24), датчик 25 (26) тока и сглаживающий дроссель (не показан), а также ключи 27 и 28, обща  точка 29 соединени  которых образует вывод дл  подключени  нагрузки 30.

В каждом УПБ имеетс  два входа: первый 31 (32) и второй 33 (34) и два выхода: первый 35 (36) и второй 37 (38). Первый выход первого УПБ подключен к второму входу второго УПБ, а вторые выходы 37 и 38 через ключи 27 и 28 подключены к нагрузке 30.

Регул тор тока 15 (16) имеет входы 39 (40) и 41 (42). Блок 17 (18) адаптации имеет входы 43 (44) и 45 (46). Сумматор 19 (20) имеет входы 47 (48) и 49 (50). Компаратор 21 (22) имеет входы 51 (52) и 53 (54). Датчик тока 25(26) выполнен с выходами 55(56) и 57(58).

В ведущем УПБ первый 7 ключ замкнут, а второй ключ 9 - разомкнут. Во всех N - 1 ведомых УПБ (на чертеже показаны только два) первый 8 ключ разомкнут, а второй ключ 10 замкнут.

Вход датчика 25 (26) тока подключен к выходу силового каскада 23 (24), первый выход 55 (56) - к нагрузке, второй выход 57 (58) - к второму входу 41 (42) регул тора тока 15 (16) и второму входу 45 (46) блока 17 (18) адаптации, первый вход 39 (40) регул тора 15 (16) тока и первый вход 40 (46) блока 17 (18) адаптации подключен к входу 31 (32) УПБ. Вход силового каскада 23 (24) подключен к выходу компаратора 21 (22), первый

вход 51 (52) которого подключен к выходу интегратора 3 (4), а второй вход 53 (54) - к выходу сумматора 19 (20). Выход регул тора 15 (16) тока через блок 13 (14) компенсации

подключен к первому входу 47 (48) сумматора 19 (20), второй вход 49 (50) которого подключен к выходу блока 17 (18) адаптации, Первый ключ 7 (8) включен между выходом интегратора 3 (4) и входом релейного элемента 5 (6), второй 9 (10) ключ через временную задержку 11 (12) подключен к второму входу 33 (34) УПБ 1 (2). Выход релейного элемента 5(6) подключен к входу интегратора 3 (4) и к первому выходу 35 (36) УПБ.

Интегратор 3 (4). релейный элементб (6), компаратор 21 (22), выходной каскад 23 (24) и датчик 25 (26) тока  вл ютс  известными функциональными элементами.

Блок 17(18) (фиг. 2) адаптации имеет два

входа 43 (44), 45 (46) и один выход. Блок 17 содержит четыре резистора 59 - 62, операционный усилитель 63 типа К553УД2 и конденсатор 64, один вувод которого подключен к общей шине, а другой вывод

через первый резистор 59 - к первому входу 43 (44), через второй резистор 60 к неинвертирующему входу операционного усилител  63, подключенному, в свою очередь, через третий резистор 61 к второму входу 45 (46)

блока 17 (18) адаптации и через четвертый резистор 62 к выходу операционного усилител  63,  вл ющемус  выходом блока адаптации .

Регул тор тока 15 (16) имеет два входа

39 (40) и 41 (42) и один выход регул тора тока реализует стандартный закон регулировани . Три резистора 65, 66 и 67, конденсатор 68 и операционный усилитель 69, неинвертирующий вход которого через первый резистор 65 подключен к первому входу 39 (40), через второй резистор 66 к второму 41 (42) входу и через последовательную ре- зисторно-конденсаторную цепь 67-68 к выходу 70 операционного усилител  63,

 вл ющемус  выходом 49 (48) регул тора тока 15(16).

Блок 13 (14) компенсации имеет один вход и один выход и содержит общий резистор 71 и N - 1 включенных параллельно цепей, кажда  из которых содержит один резистор 72 один ключ 73. Первый вывод резистора 72 подключен к одному выводу (входу) 74, а второй через ключ 73 - к другому выводу 75 общего резистора 7г. Вывод 75  вл етс  выходом 76 блока 13 (14) компенсации .

Сумматор 19 (20) (фиг. 2) выполнен на двух резисторах 77, 78 и одном операционном усилителе 79 типа К553УД2. Он содержит два входа 47 (48) и 49 (50) и один выход 80,

Ключи 7 (8), 9 (10), 27, 28 и 73 выполнены в виде перемычек.

Регулируемый источник тока работает следующим образом.

Предположим, что а первом УПБ ключ 7 замкнут, ключ 9 разомкнут, а во втором УПБ (и остальных) ключ 8 разомкнут, ключ 10 замкнут. В этом случае первый преобразователь  вл етс  ведущим, а остальные N - 1 - ведомыми,

Пусть в исходном состо нии (момент времени ti на фиг. 3) напр жение 81 на выходе интегратора 3 равно напр жению 82 срабатывани  порогового (релейного) элемента 5, пороговый элемент находитс  в состо нии, при котором его выходное напр жение 83 равно +Uoi, и под действием этого напр жени  интегратором 3 формируетс  линейно падающее напр жение 81 (фиг. 3). При достижении выходным напр жением 81 порога 84 опускани  реле (момент времени t2 на фиг. 3) напр жение 83 на выходе последнего мен ет знак и становитс  равным-Uoi. В результате этого напр жение 81 9чинает возрастать до тех пор, пока его величина не станет равной порогу 82 срабатывани  релейного элемента 5 (момент времени t3 на фиг. 3) Далее релейный элемент мен ет состо ние, и начинаетс  процесс убывани  напр жени . Таким образом , в схеме интегратор 3 - релейный элемент 6 организуетс  автоколебательный режим работы, напр жение 81 на выходе интегратора 3 имеет форму равнобедренного треугольника, посто нную амплитуду и период Т, а напр жение 83 на выходе релейного элемента 5 имеет форму симметричных двухпол рных пр моугольных импульсов с амплитудой Den и тем же периодом Т.

Напр жение 81 вместе с выходным напр жением регул тора 19 (20)тока поступает на вход реверсивного компаратора 21 (22). Генератор пилообразного напр жени , состо щий из интегратора 3 и релейного элемента 5, вместе с реверсивным компаратором 21 (22) образуют широтно-импуль- сный модул тор, так что выходное напр жение блока 21 (22) представл ет собой последовательность пр моугольных импульсов с периодом следовани  Т и длительностью и пол рностью, завис щими соответственно от величины и знака выходного напр жени  регул тора тока 15 (16). Эти импульсы управл ют транзисторными ключами силового каскада 23 (24).

Выходное напр жение 83 релейного элемента 5 первого УПБ поступает и на вход интегратора 3 первого УПБ и через блок 12

временной задержки на вход релейного элемента б второго УПБ. На выходе релейного элемента 6 формируетс  двухпол рное пр моугольное выходное напр жение 83,

5 сдвинутое относительно импульсов на выходе релейного элемента 15 на T/N (в нашем случае на Т/2).

Двухпол рное пр моугольное выходное напр жение 85 релейного элемента 6 посту0 пает на вход интегратора 4 второго УПБ и обусловливает формирование на выходе последнего пилообразного напр жени  86 аналогично тому, как это происходило на выходе интегратора 3 под действием вход5 ного напр жени  81. Напр жение 81 поступает на вход компарзтооа 2-1 первого УПБ, а напр жение 86, сдвинутое на Т/2 (в общем случае на T/N), поступает на вход компаратора 22 второго УПБ в качестве опорного

0 напр жени  широтно-импульсных модул торов , формирующих последовательность выходных импульсов с периодом следовани  Т и длительностью и пол рностью, завис щими от величины и знака выходного

5 напр жени  регул тора тока первого и второго УПБ

Регулирование тока в N-ом блоке осуществл етс  с помощью пропорционально0 интегрального регул тора 15 (16), на входы 39 (401 41 (42) которого подаютс  соответственно заданное зад и истинное 0с значени  тока канала. С выхода регул тора 15 (Ш сигнал проходит через блок 13 компенса5 ции, который устран ет взаимное вли ние каналов регулировани  тока друг на друга и тем самым обеспечивает неизменность настройки параметров регул тора тока 15 (16) при изменении числа параллельно работаю0 щихУПБ

При индуктивном характере нагрузки на выходе первого УПБ формируетс  ток 87, на выходе второго УПБ - ток 88 с периодом следовани  Т, а на выходе источника - ток

5 89 с периодом следовани  Т/2.

Блок 17 (18) адаптации обеспечивает неизменность параметров переходных процессов в цепи нагрузки при изменении ее

0 параметров в некоторых пределах. Он выполнен на резисторах 59 и 60 и конденсаторе 64 и  вл етс  эталонной моделью, задающей желаемую динамику переходного процесса в канале. Выходной сигнал эта5 лонной модели сравниваетс  с реальным сигналом тока канала. В случае отпичи  реального процесса от желаемого по вл етс  корректирующий сигнал, стрем щийс  при- близить реальный переходный процесс к желаемому.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Регулируемый источник тока, содержащий N идентичных широтно-ммпульсных усилительно-преобразовательных блоков, первый из которых ведущий, а N - 1 - ведо- мые, каждый из них выполнен с двум  входами и двум  выходами и включает задающий генератор, выполненный на интеграторе , релейном элементе и блоке коммутации на двух ключах, один мз которых включен между выходом интегратора и входом релейного элемента, выход которого со- единен с входом интегратора, блок компенсации изменени  коэффициента передачи , регул тор тока, блок адаптации к изменению параметров цепи нагрузки, сумматор , компаратор, силовой каскад и датчик тока, вход которого соединен с выходом силового каскада, один выход датчика тока соединен с вторым выходом усилительно- преобразовательного блока и через ключевой элемент - с выходным выводом дл  подключени  нагрузки, другой выходной вывод  вл етс  общим, а другой выход датчика тока соединен с вторыми входами ре- гул тора тока и блока адаптации, первые

   входы которых соединены с первым входом усилительно-преобразовательного блока, соединенным с входным выводом дл  подключени  источника питани , выход регул тора тока через блок компенсации подключен к первому входу сумматора, а выход блока адаптации - к второму входу сумматора, выход которого соединен с вторым входом компаратора, первый вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к входу силового каскада, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества выходного тока, в каждый усилительно-преобразовательный блок дополнительно введен блок временной задержки, выход которого через другой ключ блока коммутации подключен к входу релейного элемента, выход которого соединен с первым выходом усилительно-преобразовательного блока, второй вход которого подключен к входу блока временной задержки, причем первый выход каждого предыдущего усилительно-преобразовательного блока соединен с вторым входом соответствующего последующего усилительно-преобразовательного блока.

   J

   IS

   -J