Устройство для ослабления пульсаций напряжения постоянного тока

СОЮЗ СОЕЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 11 Н 02 М 1 О ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТО ОМЮСВИДЕТ ТВ ГОСУДАРСТЕЕННЫй НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Объединенный институт ядерных исследовании(56) 1. Патент США Р 3551780, кл. Н 02 М 1/14, 1970.2. Авторское свидетельство СССР М 618826, кл.Н 02 М 1/12, 1976.3Авторское свидетельство СССР 9 944013, Н 02 М 1/14, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее входной, выходной и общий выводы для подключения соот ветственно источника входного напря жения и нагрузки, трансформатор.с компенсационной, измерительной и регулирующей обмотками, делитель напряжения, вход которого подключен к выводам измерительной обмотки трансформатора, блок сравнения С двумя входами и одним выходом, усилитель мощности н предварительный усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а его выход через усилитель мощности соед нен с выводами реГулирующей обмоткитрансформатора, причем компенсационная обмотка трансформатора включенамежду входным и выходным выводамиустройства, а выход делителя напряжения подключен к первому входублока сравнения, второй вход которого соединен с входными выводамиустройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что,с целью повышения коэффициента сглаживания, делитель напряжения выполнен управляемям и дополнительно введены усилители постоянного и переменного тока, сглаживающий фильтр и преобразователь напряжения с двумя входами и одним выходом, подключенным через сглаживающийфильтр к входу усилителя постоянноготока, выход которого соединен суправляющим входом делителя напряжения, причем первый и второй входыпреобразователя напряжения подключены соответственно к входным выводамустройства и через усилитель переменного тока - к выходным выводам,а величина и полярность его выходного напряжения соответствуют величине и фазе переменных составляющихвходных напряжений.Изобретение относится к электротехнике, преобразовательной техникеи предназначено преимущественнодля уменьшения величины пульсацийнапряжения и системах питания постоянным током, применяемых в экспериментальной ядерной Физике иускорительной технике, которйе должны обладать широким диапазоном регу;лирования тока и обеспечивать малый1 уровень пульсации. 101,Известные устройствадля компенса"ции пульсации выпрямленного напряжения содержат сглаживающий дроссель,включенный последовательно с нагрузкой, и усилитель с выходным трансФорматором, вход усилителя через датчик пульсаций подключен к выходнымвыводам устройства, к которым черезконденсатор подключена также вторичная обмотка выходного трансформатораЦ или содержат .в резонансныхконтуров, каждый из которых выполненна трансформаторе, причем первичныеобмотки этих трансформаторов включены последовательно между входными 25и выходными выводами, а в цепь каждойвторичной обмотки включен усилитель,между выходом и одним из входов которого включен конденсатор а другойего вход, через преобразователь частоты и напряжения подключен к входным выводам устройства 2 3.Однако применение этих устройств.в системах питания большой мощностинеперспективно ввиду их низкойэффективности и громоздкости.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для ослабления пульсацийнапряжения постоянного тока,содержащеевходной, выходной и общий выводы для под ключения соответственно источника вход.ного напряжения и нагрузки, трансформатор с компенсационной, измерительной и регулирующей обмотками,делитель напряжения, вход которого 45подключен к выводам измерительнойобмотки трансформатора, блок сравнения с двумя входами и одним выходом,усилитель мощности и предлагаемыйусилитель, вход которого соединен 50с выходом блока сравнения, а еговыход через усилитель мощностисоединен с выводами регулирующейобмотки трансформатора, причем компенсационная обмотка трансформаторавключена между входным и выходнымвыводами устройства, а выход делителя напряжения подключен к первомувходу блока сравнения, второй входкоторого соединен с входными выводами устройства 3 3. 60Недостаток известного устройствасостоит в снижении коэффициентасглаживания, если происходит изменение коэффициентов передачи элементовконтура отрицательной обратной связи,65 обусловленное, например, изменением режима работы, старением или воздействием дестабилизирующих факторов.Цель изобретения - повышение коэффициента сглаживания устройства.Поставленная цель достигается тем, что вцустройство для ослабления пульсаций напряжения постоянного тока, содержащем входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника входного напряжения и нагрузки, трансформатор с компенсационной, измерительной и регулирующей обмотками, делитель напряжения, вход которого подключен к выводам измерительной обмотки трансформатора, блок сравнения с двумя входами и одним выходом, усилитель мощности и предварительный усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а его выход через усилитель мощности соединен с выводами регулирующей обмотки трансформатора, причем компенсационная обмотка трансформатора включена между входным и выходным выводами устройства, а выход делителя напряжения подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с входными выводами устройства, делитель напряжения выполнен управляемым и дополнительно введены усилители постоянного и переменного тока, сглаживающий фильтр и преобразователь напряжения с двумя входами и одним выходом, подключенным через сглаживающий фильтр к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с управлякщим входом делителя напряжения, причем первый и второй входы преобразователя напряжения подключены соответственно к входным выводам устройства и через усилитель переменного тока - к выходным выводам, а величина и полярность его выходного напряжения соответствуют величине и фазе переменных составляющих входных напряжений.Введение указанных элементов в сочетании с управляемым делителем напряжения, включенным в основнойконтур отрицательной обратной связи,позволяет компенсировать нежелательные изменения параметров элементов этого контура, поддерживать в процессе эксплуатации высокое значение коэффициента сглаживания устройства.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.Устройство содержит входные выводы 1 для подключения источника входного напряжения, выходные выводы 2,нагрузку З,трансформатор 4, блок 5 сравнения, предварительный усилитель б, усилитель 7 мощности, регулирующую 8, компенсационную 9 иизмерительную 10 обмотки трансформатора 4, делитель 11 напряженияпреобразователь 12 напряжения,сглаживающий фильтр 13,усилители постоянного 14 и переменного 15 токов.к5 Причем источник входного напряжения подключен к входным выводам 1,а, нагрузка 3 - к выходным выводам2, Вход делителя 11 напряжения подключен к выводам измерительнойобмотки 10 трансформатора 4. Входпредварительного усилителя б соединен с выходом блока 5 сравнения,а выход предварительного усилителяб через усилитель 7 мощности соединен с выводами регулирующей обмотки8 трансформатора 4, компенсационнаяобмотка 9 которого включена междусоответствующими входным 1 и выходным 2 выводами устройства. Выходделителя 11напряжения: подключенк первому входу блока 5 сравнения,второй вход которого соединен с входными выводами устройства, Преобразователь 12 напряжения через сглаживающий фильтр 13 подключен к входу усилителя 14 постоянного тока, выходкоторого соединен с управляющимвходом делителя 11 напряжения,причем первый и второй входы преобразователя напряжения подключены соответственно к входным выводам 1 ичерез усилитель 15 переменного токак выходным выводам 2. 10 Устройство работает следующим образом.Пульсирующее напряжение Ц, содержащее постоянную Е и переменнуюсоставляющие(О(=Е +О в),поступает на входные выводы 1, к которым под ключен один из входов блока 5 сравнения. На другой вход этого блока поступает напряжение отрицательной обратной связиЦ . На,выходе блока 5 сравнения действует разностное на пряжение О -О , переменная составляющая которого(сигнал ошибки(О :О в -Оо ъвк ос усиливаев ся усилителями б и / и поступает на регулирующую обмотку 8 трансформатора 4, возбуждая на его обмотках 9 и 10 компенсирующее напряжение О и пропорциональное 0 напряжение О,(последнее после деления его делителем 11 напряжения поступает на один из входов блока 5 сравнения в качестве напряжения отрицатель 55 ной обратной связи Ц,:О ,(о, где и коэффициент делителя 11 напряжения) . При отсутствии искажений в элементах устройства компенсирующее напряжение О по величине и форме практически 60 повторяет напряжение Ои направлено навстречу последнему, благодаря чему достигается существенное уменьшение напряжения пульсаций на нагрузке 0 :(О :О -О.65 Можно показать, что коэффициент сглаживания, определенный какОтВ тсгЛ 1-гп(О рр 1 Л/к+1(где О вг . и О- соответственйо2 вгг унт комплексныеамплитуды основной гармоникичастоты пульсаций входного напряжения и напряжения пульсацийна нагрузке;К - текущее (мгновенное ( значениекоэффициента усиления разомкнутогоконтура отрицательной обратнойсвязи О, (:(ц,)%/Ю - коэффициент деления управляемого" "напр)делителя 11 напряжения, являющийся функциейуправляювего напряжения О,% и лоос - соответственнонколичества витковобмоток 9 и 10.При регулировке устройства величина коэффициента усиления разомкнутого контура отрицательной обратной связи устанавливается равной Кк ,а значение в(О ):ю,причем значение ю должно удовлетворять условиюпд - (К +1 Ц Кчто обеспечивает йолное подавление пульсаций, т.е. О=О, здесь п - значение в( Оулр ( при О =О. Отметим, что при Ов=О только на один из входов преобразователя 12 напряжения поступает сигналО , поэтому Ор =О.Однако режим полного подавления пульсаций может сохраняться лишь ограниченное время, так как под действием дестабилизирующих факторов происходит хотя и медленное, но непрерывное изменение параметров элементов контура отрицательной обратной связи, что и приводит кнарушению условия полного подавления. Если ОВО, на выходе преобразователя 12 напряжения появляется напряжение, величина и полярность постоянной составляющей которого соответствует величине и фазе переменных составляющих его входных напряжений, Укаэанная постоянная составляющая проходит через фильтр 13, усиливается усилителем 14 постоянного тока и как управляющее напряжениеОпоступает на управляющий вход делителя 11 напряжения. Под действием О р коэфФициент деленияп(О 1 делителя 11 напряжения изменяется таким образом,Тираж 667 И Государственног делам изобретений 5, Москва, Ж, Подписноекомитета СССРи открытийаушская наб., д./5 113 филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектна Ф Фчтов(ОпрвК+1 /К и, следовательно, Ксг"., т,Е. в процессе функционирования устройства автоматически поддерживается высокий коэффициент сглаживания.Кли к ф1 то 6 и ф могут быть либо синфазйы либо протйвофазны, 5 этим же свойством обладают и напряжения на входах преобразователя 12 напряжения, если усилитель 15 переменного тока не вносит искажений.Преобоавователь 12 напряжения может 10 быть выполнен в виде блока аналогового деления напряжений, блока аналогового перемножения напряжений и др,Предлагаемое техническое решение позволяет существенно снизить вредное влияние дестабилизирующих факторов на качество работы устройства, обеспечить улучшение основного параметра устройства, а именно повысить коэффициент сглаживания.