Способ управления выходным напряжением в пьезополупроводниковом преобразователе

Союз Советских Социалистических РеспубликОМУ СВИДИИЛЬСТВУ 6) Дополнительное к авт. сви 22) Заявлено 28,10,77 (21) 25 9/18-2 с присоединением заявки (23) Приоритет Государственный комхте СССР оо делам изооретеихй и открытийОпубликовано 05,02,79.Б 1 оллетень5 Дата опубликования описания 05.0.79(72) Автор изобретен А, Ерофеев енина политехнический инст Калинина Ленинградский оим 71) Заявитель 54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫХ В пьезОпОлупРОВОднит 1 М НАПРЯЖЕНИЕМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ляющего напряжения, при этом воздействуют на пьезотрансформатор сигналом, пропорциональным выпрямленному напряже. нию сети, и управляют этим сигналом в функции тока нагрузки. На фиг. 1 приведена схема стабилизиро.ванного пьезополупроводникового преобразователя, реализующего предлагаемый аппо.соб инвариантного управления; на фиг. 2, 3 приведены характеристики пьезотрансформатора, иллюстрирующие способ.Пьезополупроводниковый преобразователь содержит сетевой выпрямитель с фильтром 1, питающий выходной двухтактный уси.литель 2 мощности и элемент 3 инвариантной связи по управлению. Усилитель мощности нагружен на вход пьезоэлектрического трансфор матора (ПЭТ) 4, который через выпрямитель с фильтром 5 соединен с нагрузкой 6, Усилитель мощности управляется двухполярным широтно-модулированны м сигналом с выхода системы управления 7 преоб.разователя, на вход которой могут посту.- пать сигналы с элемента 8 частотно-синхронизкрующей обратной связи и с элемента 9 главной обратной связи по выходному напряИзобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в стабилизированных источниках питания устройств радиоэлектронной аппаратуры, систем автоматики и вычислительной техники,Известен способ управления выходнымнапряжением в пьезополупроводниковом преобразователе, основанный на возбуждениипьезотрансформатора на резонансной (илиблизкой к его электромеханическому резонансу) частоте и изменении частоты и амплитуды напряжения возбуждения от номинальных значений в сторону изменения выходного напряжения, компенсирующего действие возмущающего сигнала. При этом сдвигчастоты от резонансной сопровождается увеличением механического сопротивления, чемдостигается компенсация уменьшения коэффициента передачи пьезотрансформатора 1,Недостатком этого способа является невысокая точность управления.Целью изобретения является увеличениеточности управления выходным напряжением пьезополупроводникового преобразователя.Указанная цель достигается тем, что осуществляют инвариантное изменение управ. 1, щ,с .(.л, я етно, т,ьнческая6у 3жению нагрузки, элементы 8, 9 и образуемые посредством их связи могут отсутствовать (показаны на фиг. 1 пунктиром). Элемент 3 инвариантной связи по управлению соединен с выходом элемента 10 фуцкццо.нальной токовой обратной связи; вход элемента 1 О подключен к датчику тока нагрузки. Элемент 3 в простейшем случае представляет собой управляемый транзистор, изменяющий напряжение управления на управляющей секции ПЭТ, управляющее напряжение с элемента может подаваться и иа секцию возбуждения ПЭТ, конденсатор С в этом случае выполняет функции блоки "рующего - конденсатора, кондуктивцо разнязывающего цепи по постоянному и переменному току,Работа пьезополупроводникового преобразователя осуществляется следующим образом. Прн отсутствии инвариантной связи по управлению н действии сильных возмущений со стороны сети питания, пропорционально изменению напряжения сети 1.1, изменяется напряжение возбуждения ПЭТ 1.)вх и соответственно изменяется выходное напряжение ПЭТ и нагрузки (фиг, 2), При этом в случае неизменной нагрузки Й = = й= соп 51 рабочая точка О перемешается из точки 0 в точку 0 или 0. При действии сильных возмущений со стороны нагрузки (ее изменении в широких пределах) рабочая точка О, при неизменном напряжении сети 1)с = 1)с = сола(, перемещается из точки 0 в точку О или О. При этом, как и в первом случае, возможны значительные изменения выходного напряжения Ыих и определенные изменения резонансной частоты ПЭТ 1 ь (фиг. 2, 3). Введение инвариантной связи по управлению позволяет стабилизировать выходное напряжение 1)выл, что базируется на ,свойстве ПЭТ изменять параметры 1.3 вых (1 р, А,) под действйем 1) (фиг, 3), При этом, в случае изменения напряжения сети 1.1 ь на выходе элемента 3, пропорционально увеличению (уменьшению) Ц; увеличивается (уменьшается) управляющее напряжение 1.1, Например, если произошло уменьшение напряжения сети 1.)с = = Бс, ( 1.)сн, то точка 0 при отсутствии Ц переместилась бы в точку Ов, где явьк = Увька ( 1.)вьвн (фиг. 2). Наличие изменяет траекторию движения рабочей точки. Пропорционально уменьшенному значению Ус уменьшается 1.1 = 1.1, ( Б при этом точка О перемещается в точку 0, где .1 1 вьв = 3 вьхн, Таким образом обеспечивается стабилизация 1.)выл действием ицвариантцой связи, т. е. 1.1 вьв поддерживается неизменным при изменении, одного из основных возмущений (изменение напряжения питания сети). Аналогично происходит работа преобразователя и при увеличении 3 с, например, до 1 Ь 1 рабочая точка О перемещается не В 0, а в О, Где 1.3 вьа = 1.Зван, благодаря автоматическому изменению 11 доЪ40 45 50 55 Формула изобретения Способ управления выходным напряже. нием в пьезополупроводниковом преобразователе, основанный на возбуждении пьезотрансформатора на резонансной частоте и изменении частоты и амплитуды цапряжения возбуждения от номинальных значений в сторону изменения выходного напряжения, компенсируюгцего действие возмущающего сигнала, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности управления, осуществляют инвариантное изменение управляющего напряжения при этом воздействуют на пьезотрансформатор сигналом, пропорциональным выпрямленному напряжению сети, и управляют этим сигналом в функции тока нагрузки.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. ЛаврененхоВ. В. Пьезоэлектрические трансформаторы. М Энергия, 1975, с, 80 - 95. И ) И). В случае изменения тока нагрузки 1 функциональная токовая обратная связь с элемента 10 воздействует ца элемент 3 инвариантцой связи таким образом, что при увеличении 1 н напряжение управления Ц умецьшается, а при уменьшении 1 - 13 - увеличивается (фцг. 2, 3). Например, при увеличении тока цагрузки амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) ПЭТ смещается влево вниз, при этом посред ством воздействия токовой связи ца элемент3 напряжение управления У уменьшается, что приводит к некоторому росту 1, и увеличецию 1.)вью, до 11. В обратном порядке аналогично происходит изменение при уменьшении тока нагрузки 1, В случае одновременного воздействия возмущений как со стороны питания так и со стороны нагрузки динамический диапазон изменения Ц, умейьшается при их сицфазном воздействии и, наоборот, увеличивается при их противо О фазцом воздействии. Ввведецие обратныхсвязей с элементов 8, 9 увеличивает точность стабилизации 11 в при обработке более широких диапазонов изменения внешних возмущающих воздействий.Использование способа инвариантногоуправления в пьезополупроводциковом пре образователе обеспечивает, по сравнению с существующими способами, высокую точность стабилизации выходного напряжения прц действии сильных возмущений (нестабильность ца уровне менее 0,1 Ч,). Способ 30юпрост в реализации (добавляется в простецшем случае один регулируемый транзистор).Ожидаемый эффект, который может бытьполучен при использовании предлагаемого изобретения, составит примерно 40 тыс. руб, З 5 при введении партии приборов в Количестве 975 шт.Фиг. / юг ию ЦдФиг, Я и иу витель В БанковО. Луговая Куприян 22 Т Т Редактор О. ИвановаЗаказ 22/42ЦНИИПИ комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5город, ул. Проектная Государственногоелам изобретен сква, Ж.35, Р сПатеит, г, Уж 3035,Филиал П