Способ стабилизации переменного напряжения

ц 92465 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик1л.е С 05 Р 1/12 61) Дополнительное к авт. свид-ву -22) Заявлено 25.12.72 (21) 1861800/24-7 51 с присоединением заявкиосударственнми комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийн открытий 23) Приоритет Бюллетень16 Опубликовано 30,04.7 Дата опубликования(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕРЕМЕННОГО НА ЕНИЯ д - ( нр .оп )- коэффициент в КусК вых уст де Ку передачиК передачи(н =о дЕ Ун напряжен и ное значен на нагрузке (комплексе); У, - опорное значени чевидно, что Сн =(2),где Снр - нерегулир апряженне;одобавки.чьтодобавки рав санд - напряжение вольтПри этом напряжение во Изобретение предназначено для использования в электротехнике, радиотехнике, автоматике и метрологии для стабилизации переменного периодического напряжения,Известны способы стабилизации переменного напряжения, по которым нерегулируемое напряжение сравнивают с опорным высокостабильным переменным напряжением, напряжение рассогласования усиливают по мощности, не изменяя по напряжению и повернувна 180, суммируют с нерегулируемым напряжением,В результате этих операцийпа нагрузке должно повторятьопорного генератора, т, е.(н - нр (Кр оп)КтоК выхтстр(4) 10Из выражения (4) очевидно, что О= Утолько в случае, еслиКус Квыхустр= (5)Однако при выводе этой формулы не оговорено еще одно необходимое условие, а именно - выходное сопротивление усилителя и выходного устройства при указанном условии (5) должно быть равно нулю. Это необходимо, чтобы на выходном устройстве при про 20 текании тока нагрузки не выделялось напряжение, так как в противном случае при изменении нагрузки будет изменяться напряжение на ней из-за различного падения напряжения на внутреннем сопротивлении выходного уст ройства.Целью изобретения является повышениеточности регулирования за счет уменьшения погрешности от изменения входного напряжения и тока нагрузки до величины, не превы шающей заданной.3Поставленная цель достигается тем, что величина и форма напряжения на нагрузке задаются величиной и формой опорного напряжения путем непрерывного сравнения по мгновенным значениям нестабилизированного напряжения и высокостабильного переменного напряжения, усиления выявленной разности по мощности при близком к единице усилении по напряжению, поворота ее на 180 по отношению ко входному сигналу и суммирования ее с нестабилизированным напряжением, сравнения результирующего напряжения по мгновенным значениям с упомянутым опорным напряжением, усиления выявленной разности по мощности без изменения по напряжению, поворота ее на 180 и суммирования с первым результирующим напряжением, и так до и-ной ступени регулирования, При этом погрешность регулирования по изменению входного напряжения и по изменению тока нагрузки уменьшается по мере увеличения ступеней регулирования.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 - структурная схема устройства; на фиг. 3 - векторные диаграммы, поясняющие способ.При отклонении напряжения нестабилизированного источника 1 от опорного напряжения источника 2 по форме и (или) величине на выходе схемы сравнения 3 первого источника напряжения 4 появляется напряжение отклонения, равное разности между указанными напряжениями. Усиленный по напряжению и мощности усилителем 5 этот сигнал суммируется в выходном устройстве 6 этого источника с нестабилизированным напряжением. При этом общий коэффициент передачи по напряжению усилителя и выходного устройства близок к единице и напряжение отклонения на выходе выходного устройства 6 (например, трансформаторного) повернуто по фазе на 180 по отношению к напряжению на входе усилителя 5. Это напряжение является первым составляющим напряжения первого источника добавочного напряжения 4.Вторым составляющим является падение напряжения на внутреннем сопротивлении выходного устройства этого источника из-за протекающего тока нагрузки через выходное устройство 6.Одновременно с первым добавочным напряжением формируется второе, третьеп-ное. При этом напряжением сигнала для первого слагаемого этих источников, начиная со второго 7 и кончая и-ным 8 является напряжение отклонения от опорного алгебраической суммы нестабилизированного напряжения со всеми предыдущими добавочными напряжениями. Вторым слагаемым этих добавочных напряжений так же, как и у первого добавочного напряжения, является падение напряжения на полном внутреннем сопротивлении вы 40 45 50 Векторная диаграмма после первого источника добавочного напряжения показана на фиг, З,б. Здесь из напряжения нестабилизированного источника Ус вычитается напря 55 жение вольтодобавки У генератора вольтодобавки 10 (фиг. 2). С разностным напряжением векторно суммируются векторы напряжений У. и У появляющиеся из-за падеЕ 1ния напряжения на сопротивлениях 11 и 12 (см. фиг. 2) источника первого добавочного напряжения 4.Из фиг. З,б очевидно, что первое добавоч 60 65 5 0 15 20 25 Зо 35 4ходного устройства ",оответствуюцего источни.ка.Таким образом, упавшее напряжение навнутреннем сопротивлении выходного устройства 6 источника 4 является частью входногосигнала для усилителя 5 источника 7, т. е. второй источник добавочного напряжения стремится скомпенсировать падение на внутреннемсопротивлении первого источника добавочногонапряжения.Полное внутреннее сопротивление выход.ного устройства 6 источника 7 должно иметьменьшую величину. Это возможно выполнить,так как от второго источника добавочногонапряжения потребляется меньшая мощность(основную мощность для компенсации отклонения нестабилизированного напряжения отопорного дает первый источник добавочногонапряжения 4), и методами трансформацииимпеданса нетрудно достигнуть меньшеговыходного сопротивления.У последнего а-ного источника 8, соединенного с нагрузкой 9 полное внутреннее сопротивление должно быть как можно меньшими стремиться к нулю,Поясним это векторными диаграммами.Блок-схему устройства, реализующегопредлагаемый способ представим в более развернутом виде, как показано на фиг. 2,Напряжение на выходе выходного устройства вырабатывается генератором 10, а полное внутреннее сопротивление источников добавочных напряжений - последовательновключенными активным 11 и реактивным сопротивлениями 12, Схема сравнения нестабилизированного и опорного напряжения последовательная,Пусть напряжение источника 1 (век- торУ фиг. 3, а) по амплитуде больше напряжения источника 2 (вектор Уо, ) и по фазе повернуто на 180, Для простоты рассматривается случай чисто активной нагрузки, т. е, сопротивление нагрузки 9 (фиг. 1, 2) омическое и ток нагрузки 1 совпадает по фазе с напряжением У,; С - напряжение на входе первой ступени.(7),9Чл Иое напряжение равно сумме векторов У,У,. и У.,После первой ступени регулирования модуль и фаза результирующего напряжения отображены вектором У, а сигнал на входе усилителя 5 второго источника добавочного напряжения 7 (см, фиг. 2) - вектором У(фиг. З,б),Векторная диаграмма после второй ступени регулирования показана на фиг, 3, в.Здесь видно, что вследствие меньшей величины сопротивлений Р;, и Х;, (соответственно 11 и 12 источника 7), напряжение У (результирующее напряжение после второй ступени регулирования) гораздо меньше отличается от опорного У. Более того, величина сигнала У,на входе усилителя следующей ступени регулирования оказывается существенно меньшей, чем на входе усилителей первой и второй ступеней.Следовательно, если взять достаточное количество источников добавочных напряжений, можно, разумеется в пределах заданной погрешности, добиться равенства по амплитуде и форме напряжения на нагрузке 9 опорному напряжению.При наличии реактивности в нагрузке механизм работы не меняется, меняется лишь угол сдвига тока от напряжения, который после компенсации индуктивностей выходных устройств добавочных напряжений остается постоянным и определяется только реактивностью нагрузки.Теоретический анализ структурной схемы по предлагаемому способу показывает, что напряжение на нагрузке выражается зависимостью: 61= (,+ , - У,)П (1 - К,) -=- 1,У Л П (1 - К,+ ) -2 = =1 где К - коэффициент передачи источников добавочного напряжения;1 - ток нагрузки;10Л - полное внутреннее сопротивление выходных устройств источников добавочного напряжения.Формула изобретения 15 Способ стабилизации переменного напряжения путем непрерывного сравнения по мгновенным значениям нестабилизированного напряжения и высокостабильного опорного переменного синусоидального напряжения, усиле ния выявленной разности по мощности приблизком к единице усилении по напряженио, поворота на 180 по отношению ко входному сигналу этой усиленной разности и суммирования ее с нестабилизированным напряжени ем, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности регулирования и уменьшения влияния изменения тока нагрузки, после суммирования упомянутой усиленной разности с нестабилизированным н 30 пряжением, результирующее напряжениесравнивают по мгновенным значениям с упомянутым опорным напряжением, выявленную разность усиливают по мощности, не изменяя по напряжению, поворачивают на 180 и сум мируют с первым результирующим напряжением, второе результирующее напряжение снова сравнивают с тем же опорным напряжением и так до а-ной ступени регулирования, при этом погрешность регулирования по измене нию входного напряжения и по изменению тока нагрузки уменьшается по мере увеличения ступеней регулирования.аказ519Ц одпис д.1314 Тираж 1029 рственного комитета Совета Минист делам изобретений и открытий 1 осква, Ж, Раугиская наб., д. 4/5 в ССС И ПИ Госуд по 113035, МОТ, Загорский филиал