Стабилизатор действующего значенияпеременного напряжения

Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет С 05 Р 1/44 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 6 21. 3 16 .7221(088.8) Опубликовано 150681. бюллетень Мо 22 Дата опубликования описания 15. 06,81(72) Авторы изобретения М,Ш, Шиманович, А.А, Берзиньш и .Д, авяк т"ф- бл1росуннрственнын проектно-конструкторскннек 1 ыттвнунц.исследовательский институт по автомасаизации уРольн йпромышленности "Гипроуглеавтоматизацйя".(54) СТАБИЛИЗАТОР ДЕЙСТВУЮЦЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯИзобретение относится к электро. технике и может быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры.Известен стабилизатор действующего значения переменного напряжения, содержащий регулирующий элемент и блок управления, состоящий из измерительного элемента действующего значения напряжения, эталонного источника и узла сравнения 11.Недостатками этого устройства являются низкое быстродействие преобразователей, использующих эффекты теплового воздействия, обусловленное тепловой инерцией чувствительного элемента, снижение надежности, вызванное усложнением электрических схем квадраторов при необходимости стабилизировать с удовлетворительной точностью (2-5) напряжение, изменяющееся в широких пределах (+20%) в температурном диапазоне 1-40 С.Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор, ключевой регулятор, включенный между входными и выходными клеммами, к выходу которого подключен вход датчика среднего значения пульсации выпрямленного выходного напряжения, выходом соединенного спервым входом суммирующего усилителя, второй вход котсрого подключенк источнику эталонного напряжения,а выход соединен с управляющимивходом ключевого регулятора 1 Ч.Недостатком данного стабилизатора является низкая точность стабилизации действующего значения выходного напряжения при синусоидальной форме входного напряжения. Цель изобретения - увеличение точности стабилизации действующего значения выходного напряжения при синусоидальной форме входного напряжения.Поставленная цель достигается .тем,что в стабилизатор действующего значения переменного напряжения введен формирователь прямоугольных импульсов, амплитуда и длительность которых соответственно равны амплитуде и длительности импульсов выходного напряжения, вход которого соединен с выходом ключевого регулятора, а выход - с третьим входом ,суммирующего усилителя,Возможность получения удовлетворительного приближения к действую 838669щему значению ОЭ вытекает из следующих преобразований 0О = - , (7 С+051 И 29а= -лт 19-9,6 51 И 2 В(1) 5 1где О - амплитуда входного напряжения, В;9 - угол включения регулирующего элемента, рад,Так как (6-0,5 зп 29)/Я 1, то при разложении в ряд берем два члена 0 О ж-В в+очигв)1ц+ В этом выражении первый член проПорционален среднему значению напряжения О рл прямоугольных имПульсов с амплитудой О и длительНостью 7 Г, т.е. длительности импульса напряжения на нагрузке. Второй член (2) можно записать иначе 25Ою, 6+06 Ми 29 Ом Ов 1 пвсоэОЯ . Й Г 2 2 С Оценим погрешность замены зи 9 на Вв пределах 0 ( 9 с Г/2.ЗОРазность О,О+ВЭИсо 6 О 09 соз 6 Я 27 Г Ом Ми Всский-есор 9 35 равна 0 при 9 = 0 и с = С/2 и не превосходит 0,016 О /-2 при О( 9( 72,Таким образом, можно заменить второй член в (2) выражением Ор Ы + 9 со 9Ч 2 и45 Среднее значение выпрямленного на- пряжения О = (1 + ссз 9)Оср яСреднее значение пульсаций выпрямленного выходного напряжения опре,целяется Разделив это выражение на величину 2О = 0 8 Осо 69 получим коэффициент пропорциональности Й ф2 Ч 2 т 2 47 Т= - "(.) Все =у О (1+соэ 6)6.55 1 о Следовательно, действующее значение выходного напряжения можно заменить суммой Од О =-Р" + -- ОО а = =-р- - + 4.Р ОсрпДиапазон изменения углов регулирования, требуемый для стабилизации действующего значения выходного напряжения, определяется величиной колебаний выходного напряжения (как правило, от +10 до -15 от номинальной величины входного напряжения) а также величиной падения напряжения в обмотках выходного трансформатора.На чертеже представлена блок-схема стабилизатора.Стабилизатор содержит ключевой регулятор 1, суммирующий усилитель 2, датчик 3 среднего значения пульсаций выпрямленного выходного напряжения стабилизатора, источник 4 эталонного напряжения, формирователь 5 прямоугольных импульсов с амплитудой и длительностью, равными соответственно амплитуде и длительности импульсов выходного напряжения стабилизатора,Входное напряжение синусоидальной формы, например сетевое напряжение, подается на клеммы 6 и 7 стабилизатора. Выходное напряжение стабилизатора снимается с клемм 8 и 9, Для стабилизации выходного напряжения ключевым регулятором 1, например ти-, ристором, устанавливается угол включения напряжения на.нагрузке в каждом полупериоде входного напряжения, Управляющее воздействие на ключевой регулятор формируется суммирующим усилителем 2, в котором алгебраически суммируются следующие напряжения:а) выходное напряжение датчика 3 среднего значения пульсаций выпрямленного выходного напряжения О с коэффициентом пропорциональности К = Ж/4.2, подключенное к первому входу суммирующего усилителя (при этом датчик может быть выполнен, например, в виде диодного моста, выпрямляющего выходное напряжение стабилизатора, и другого диодного моста, соединенного с выходом первого через конденсатор, блокирующий постоянную составляющую напряжения);б) напряжение источника 4 эталонного напряжения, подключенного ко второму входу суммирующего усилителя;в) среднее значение напряжения Оср и (с коэффициентом пропорциональности К= 1 Я 2) прямоугольных импульсов формирователя 5, выполненного, например, с помощью триггера Шмидта, Выход формирователя 5 соединен с третьим входом суммирующегоусилителя.838669 Формула изобретения 40 ИИПИ Заказ 4445/72 Тираж 940 Подписноелиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,4 Таким образом, суммирующий усили тель вырабатывает сигнал рассогласования эталонного напряжения и напря- жения При подаче управляющего воздействия на ключевой регулятор замыкается цепь обратной связи по неличине О,Стабилизатор настраивают такимобразом, что при минимальной величине входного напряжения и максимальном токе в нагрузке угол включенияключевого регулятора близок к О,тогда в нагрузку передается напряжение,имеющее синусоидальную форму. По мере увеличения входного напряжения илиуменьшения тока в нагрузке растетвеличина рассогласования Оэ - О т+на выходе суммирующего усилителя.Увеличение интенсивности сигнала рассогласования воздействует на ключевойрегулятор таким образом, что уголвключения последнего увеличивается,достигая величины В= 1,8 радпри максимальной величине входногонапряжения и в режиме холостого хода,увеличением угла вКлючения ключевогорегулятора компенсируется по действующему значению увеличение амплитудывходного сетевого напряжения, Приэтом выходное стабилизированное напряжение приобретает форму усеченной синусоиды. В результате модуляции угла вклюЬ чения 6 в функции от величины рассогласования эталонного напряжения и напряжения Оя сумма напряжений ОфФ изменяется относительно мало придостаточно большом усилении в цепиобратной связи, тем самым стабилизируется действующее значение выходного напряжения на нагрузке. Стабилизатор действующего значения переменного напряжения, содержащий. ключевой регулятор, включенныимежду входными и выходными клеммами,к выходу которого подключен входдатчика среднего значения пульсациивыпрямленного выходного напряжения,Выходом соединенного с первым входомсуммирующего усилителя, второй входкоторого подключен к источнику эталонного напряжения, а выход соединенс управляющим входом ключевого регу 20 лятора, о т л и ч а ю ш и й с ятем; что, с целью увеличения точности стабилизации действующего значения выходного напряжения при синусоидальной форме входного напря 75 жения, в него введен формировательпрямоугольных импульсов, амплитудаи длительность которых соответственно равны амплитуде и длительностиимпульсов выходного напряжения, входкоторого соединен с выходом ключевого регулятора, а выход - с третьимвходом суммирующего усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Рудницкий Б.Л. Измерение неста 35бильности электрических напряжений.И "Советское радио", 1969, с. 62114.2. Авторское свидетельство СССРР 291189, кл, С 05 Е 1/32, 1967,