Экстремальный регулятор мощности

(21) 38 (22) 02 (46) 15 (72) Н. и И,А.С (53) 62 (56) Кос на тран а в тчик 9Усилители мощности в режиме переклюия, 1971, с. 343,ч 12 Труд инст 13,ко -54) ЭКСТРЕ НЬП УЛЯТОР МОЩНОС(57) Изобре ти вторичных Целью изобр ние экстре ся к обласпитания.ся упрощелятора мощтем, что ение отн источни тения являе ального рег достигается ости. Цель 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 37641/24-07.08.86, Бюл, Р 30И.олейник, В.В.Пугачевеногноев1,316.722.1 (088.8)сов О.А.зисторахМ.: Энерг29 а,ы Московского энергетичитута, 1975, вып. 258,17, рис4 и 5. преобразователь 11 информацнен в виде блока 12 дифференцирования с .выходным фильтром 13датчик 8 мощности введен даХолла. Выходной сигнал датчика 9Холла, пропорциональный напряжениюисточника 1, передается в блок 12в моменты времени, когда открытключ 1 О, Этот ключ управляется напряжением с обмотки 15 дросселя 3.На выходе блока 12 появляется последовательность импульсов, а на выходе13 - отрицательная постоянная составляющая, воздействие которой направлено на уменьшение интервала времени замкнутого состояния ключей. Приэтом в регуляторе без длительныхпоисковых движений регулятора устанавливается режим работы, при котором выходная мощность, потребляемаяот источника, максимальна. 3 ил.40 45 55 Изобретение относится к электро-,технике, в частности к системамэлектропитания постоянного тока,и может быть использовано при создании автономных систем электроснабжения, в которых нерегулируемыепервичные источники постоянноготока ограниченной мощности соединены с клеммами нагрузки, в томчисле с выводами аккумуляторных батарей, через импульсные регуляторы тока.Цель изобретения - упрощениеэкстремального регулятора мощности.На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема экстремального регулятора мощности источникаэлектропитания; на фиг,2 и 3диаграммы, поясняющие его работу,Экстремальный регулятор мощностивключен между входными 1 и выходными 2 выводами и содержит силовойдроссель 3 с основной обмоткой 4,блок 5 силовых ключей, блок 6 обратных диодов, блок 7 управления (например широтно-импульсный модулятор)цатчик мощности 8, состоящий из датчика 9 Холла и электронного ключа10, преобразователь 11 информациив виде блока 12 дифференцированияс выходным фильтром 13. Электронныйключ 10 содержит в цепях управления формирователь 14 импульсов идополнительную обмотку 15 силовогодросселя 3,Датчик 9 Холла размещен в немагнитном зазоре дросселя 3 и черезэлектронный ключ О каскадно соединен с блоком 12 дифференцированияи фильтром 13, выход которого соединен с блоком 7 управления. Управляющие электроды датчика 9 Холлачерез резистор 16 соединены с входными клеммами. Формирователь 14 импульсов своим входом соединенс дополнительной обмоткой 15, а выходом - с цепями управления электронного ключа 1 О. Формирователь 14 импульсов может быть выполнен например, в виде двухполярного параметрического стабилизатора на стабилитронах 17 и 18, ограничительных резисторах 19 и 20. Блок 12 дифференцирования выполнен, например, в виде дифференцируюшей ячейки на конденсаторе 21 и резисторах 22 и 23 (при достаточных усилительных свойствах блока 7), а 5 10 5 20 2530 Фильтр - на конденсаторе 24 и дросселе 25,Экстремальный регулятор мощности работает следующим образом.При подключении источника к входным выводам 1, а нагрузки к выходным выводам 2 запускается широтно- импульсный модулятор блока 7 управления, управляющий блоком 5 силовых управляемых ключей, 1 ериодическое включение ключей этого блока обеспечивает широтно-импульсное регулирование тока источника электропитания, причем при замыкании ключей силовой дроссель 3 своей основной обмоткой 4 подключается к источнику и накапливает энергию, а при их размыкании основная обмотка 4 выполняет раль вольт-добавочного источника за счет наводимой в ней ЭДС самоиндукции, которая складывается с напряжением источника и совместно с ним обеспечивает нагрузку через блок 6 обратных диодов. Таким образом, в одну часть периода, когда ключи блока 5 замкнуты, ток в дросселе 3 нарастает и ЭДС самоиндукции направлена встречно с напряжением источника, а в другую часть периода наоборот ток дросселя убывает, а ЭДС его основной обмотки имеет одинаковое направление с напряжением источникаВ соответствии с соотношением между длительностью включенного ивыключенного состояния ключей блока5 устанавливается то или иное среднее значение тока источника. Изменение тока источника, подключенного к входным выводам 1, в процессе накопления или расходования энергии в дросселе 3 приводит к соответствующему изменению напряжения источника за счет увеличения или уменьшения падения напряжения на его внутреннем сопротивлении. Одновременно изменяется выход-. ная мощность источника как результат изменения его тока и напряжения. Поскольку с широтно-импульсным: регулированием связаны циклические изменения тока и напряжения, то и выходная мощность изменяется в некотором диапазоне. В зависимости от длительности включенного состояния ключей блока 5 в установившемся циклическом режиме работы этот диапазон может занимать по отношению к экстремуму, существующему в зависимостимощности источника Р от его тока (Фиг,2), различные положения: располагаться левее (диапазон а - Б ), правее (диапазон Е - ) или симметрично (диапазон с - с ).Беспоисковое совмещение диапазона изменения мощности источника с 1251 его экстремальным значением в предлагаемом регуляторе достигается засчет работы датчика 9 Холла, электронного ключа 10 и блока 12 дифференцирования, управляющего широтно-импульсным модулятором блока 7 управления,Выходная ЭДС датчика 9 Холла прямо пропорциональна произведению величины магнитного потока, в которомразмещен датчик, на величину тока,протекающего через его управляющиеэлектроды, В предлагаемом регуляторемагнитный поток в зазоре сердечника дросселя 3, в котором размещендатчик 9 Холла, прямо пропорционален магнитодвижущей силе, создаваемой тОкОм источника протекающимчерез основную обмотку дросселя 3.Ток, протекающий через управляющие(токовые) электроды датчика 9 Холла,пропорционален напряжению источникана входных выводах 1. Следовательно,выходной сигнал датчика 9 ХоллаЗОпропорционален произведению токаисточника на его напряжение, т.е.пропорционален мгновенному значениюего выходной мощности, При изменениитока источника выходной сигнал датчика 9 Холла изменяется по закону,показанному на фиг.2.Выходной сигнал датчика 9 Холлапередается в блок 12 дифференцирования только в те моменты времени, 0когда открыт электронный ключ 10,который управляется переменной ЭДСобмотки 15 дросселя 3. В зависимости от подключения выводов этой обмотки электронный ключ 1 О замыкает 45свою цепь или на время замкнутогосостояния ключей блока 5, или навремя их разомкнутого состояния.На фиг.1 начала обмоток дросселя 3обозначены для случая, когда электронный ключ 10 и ключи блока 5 включаются и выключаются одновременно.При замыкании этих ключей токот источника увеличивается, а приразмыкании - уменьшается. Если за 55время Т замкнутого состояния этихключей ток увеличивается от х, до ,а на время их разомкнутого состоя 048ния уменьшается от 1, до , то в схеме устанавливаются устойчивые колебания выходной мощности в некотором диапазоне а Ь (фиг,2).Поскольку при замкнутых ключах производная от мощности положительна, то на выходе блока 12 дифференцирования появляется последовательность положительных импульсов длительностью Са на выходе фильтра 13 - сигнал положительной полярности, Этот сигнал воздействует на управляющий вход широтно-импульсного модулятора блока 7 управления таким образом, чтобы увеличить время замкнутого состояния ключей отдо й , при котором среднее 1 гфзначение тока от источника соответствует экстремальному значению егомощности. В таком положении токизменяется отдои обратно.Мощность колеблется между значениями с и Й (фиг,2), а на выходе блока 12 появляются сигналы, симметричные относительно оси времени(фиг,3 8), что соответствует нулевомусигналу на выходе фильтра 13 и прекращению изменения длительности интервалов времени Т, .Если по какой-то причине колебания тока осуществляются междуи(диапазон е - Х) то на выходеблока 12 появляется последовательность импульсов противоположногознака, а на выходе фильтра 13 - отрицательная постоянная составляющая, воздействие которой направленона уменьшение интервала времени замкнутого состояния ключей от С дой, , при котором мощность от иск Уточника колеблется симметрично относительно экстремального значения.Таким образом, в предлагаемомэкстремальном регуляторе мощностиавтоматически устанавливается режимработы, при котором выходная мощность, потребляемая от источинка,максимальна. Для установления такого режима не требуется длительныхпоисковых движений регулятора,достаточно лишь замкнуть цепь обратной связи и обеспечить регулирование по отклонению, В данном, случае достаточно свести к нулю среднее значение производной мощности оси. В предлагаемом регуляторе режимработы достигается одновременно125104 о 1 Сг д Составитель А.Колоколки Техред Э Чижмар актор Е.Копча Корректор ВБутя аказ 4410/4 аж 83 босударственног делам изобрете ва, Ж, Рауш Подписнокомитета СССРий и открытийая наб., д,4/5 1303 Иос Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная. со значительным упрощением егоэлектрической схемы и конструкции. Формула изобретения Экстремальный регулятор мощности, содержащий последовательно включенные между входными и выходными выводами силовой дроссель и блок обратных диодов, точка соединения которых через блок силовых ключей соединена с общей шиной, управляющий вход блока силовых ключей подключен к выходу блока управления, вход которого соединен с выходом преобразователя информации, датчик мощности с электронным ключем, выходом, подключенный к входу преобразователя информации, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения, преобразователь информации выполнен в виде блока дифференцирования с выходнымфильтром, в датчик мощности введендатчик Холла, размещенный в немагнитном зазоре силового дросселя, выпол ненного с дополнительной обмоткой,управляющие электроды датчика Холла подключены к входным выводам,выход датчика Холла через электронный ключ соединен с выходом датчика мощности, а управляющий входэлектронного ключа подключен черезвведенный формирователь импульсовк дополнительной обмотке дросселя.