Стабилизатор переменного напряжения

(594 С 05 Р Н АВТОРС ГОСУААРСТВЕННЦй НОМИТЕтПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ(71) Институт электродинамики АН УССР (72) К. А. Липковский, 1 О. В, Сидоренко, В. А, Халиков и А. Г. Можаровский(56) Авторское свидетельство СССР Яф 1180858, кл. С 05 Р 1/30, 1984.Авторское свидетельство СССР У 1246064, кл. С 05 Р 1/30, 1984.(54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕЦНОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дляпостроения точных быстродействуицихстабилизаторов переменного напряжениядискретного действия, Цель изобретения - повьппение качества стабилизациивыходного напряжения за счет улучнения динамических характеристик стабилизатора. В стабилизатор введены преобразователи 3 и 1 О кодов и умножав3 14957654 щий цифроаналоговый преобразователь разоватгль 12 осуществляет преобра- (ЦАП) 11. Число устойчивых состояниГ 1 зоваяие результата перемножения в реверсивного счетчика 2 превышает числсклпульсныйл код, Цифровая коррекчисло коэффициентов передачи регули ция сигнала рассогласования и реалирующего органа 1. ЦАП 11 осуцествля- зация нелинейной зависимости между ет перемножение отклонения выходного входнь 1 м и выходным кодами преобраэонапряжения, выделяемого с помоцью уз- . вателя 3 приводит к уменьшению прола 6, на код, обратно пропорциональ- цессов перерегулирования или недореный значению коэффициента передачи 1 О гулирования,за счет чего и повьааетрегулируюцего органа 1, получаемый ся качество стабилизации выходного с помоцью преобразователя 10, Преоо- напряжения. 2 ил, Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть исполь. зовано для построения точньп, широко-.2 О диапазонных, быстродействующих стабилизаторов переменного напряжения дискретного действия,Цель изобретения - повышение ка-, 25чества стабилизации выходного напряжения за счет улучшения динамическиххарактеристик стабилизатора,На фиг,. 1 представлена функциональная схема стабилизатора; на ЗОфиг. 2 - диаграмма работы регулирующего органа с геометрической интерпретацией зависимости между входнымии выходными кодами первого преобразователя.Устройство содержит регулируюцийорган (РО) 1 дискретного дечствияна основе трансфарматорно-ключевойструктуры, включенньпл между входнымии выходными выводами, реверсивный Осчетчик (РС) 2, выходами через йервый преобразователь 3 кодов соединенный с управляюцими входами РО 1, пер"Фвый источпп А опорного напряжения.соединенный с инвертирующьщ входом л 5первого компаратора 5 и первым опорным входом узла 6 выделения модуляотклонения выходного напряженияУВМО),второй источник 7 опорного напряжения, подключенньпл к неиивертируюцемувходу второго компаратора 8 и второму опорному входу узла 6 выделения:модуля отклонения выходного напряжения, измерительный вход которого соединен с неинвертируюцим входом первого компаратора 5, жвертируюппмвходом второго компаратора 8 и выходом измерительного органа (ИО) 9,подключенного входом к выходньпл вы.водам, второй преобразователь 1 О кодов входами подсоединенный к выходам первого преобразоьателя 3 кодов, а выходами - к цифровым в%дам умножающего цифроаналогового преобразовате" ля ,"Ц 3 Я) 11, к входу опорного напряжения которого подключен выход узла 6, преобразователь 12 напряжения в число июульсов (ПБЧИ), вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 11, управляющий входс синхрапизируюшим выходом измерительного органа 9, а выход - со стробирующими вхоцами первого 5 и второго 8 компараторов, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающсму входам реверсивного счетчикаБ работе стабилизатора можно выделить три возможных режима: Вы" мщ вьюк Вьх мокс убсх Вье мокс 1( ттьык пьР минВ первом оежиме значение выходного напряжения ИО 5 в конце цикла измерения находится в промежутке между значениями опорных налряжений источников ч и 7, задающих соответственно верхи"ю Овь гдбкси нижнюю Пьых минграницы зоны допустимой нестабильности выходного напряжения. При этом компараторы 5 и 8 не пропускают импульсы, поступающие .с ПНЧИ 12, начинаюцего работать по сигналу синхронизации, поступаюцему с ИО 9 и свидетельствующему об о.ончании цикла измерения. Счетчик 2 при э 9 ом находится в одном из ш состояний, а регулирующий органформирует такой коэффициент передачи К,при котором обеспечи5 1495765 вается нахождение напряжения П ы в заданных пределах,Порядковый номер 1 коэффициента передачи РО 1 однозначно задаетсявыходным кодом преобразователя 3кодов. Значение К ; определяется соотношением величин Б Вы и ПвхВьх(11 в + ПВ )11 В у ма кс ПВ у м и к Так как из формулы (1)(Пвых макс Пвьа ми н) шП ВыхКПвк. 1 = 1, фиг. 2 а) знаи для К, (т е.чение К и равно Так как преобразователь 3 кодов связывает счетчик 2 и РО 1, то формула (4) фактически определяет соотношение между его входным и выходньм кодами. На фиг. 2 6 представлены д последовательном единичном (число- импульсном) коде значения входного кода преобразователя 3, равные БВЫУ МИН ПВЫХ МИНПву мин Пеу20 25,Б =ш-мокс 3 О Во втором и третьем режимах работы устройства импульсы ПНЧИ 12 черезстробирующие входы компараторов 5 и8 поступант соответственно на суммирующий (через компаратор 5) или вычитанщий (через компаратор 8) входысчетчика 2, что приводит к переводуРО 1 на соответствующий коэффициентпередачи.Количество импульсов ПЧИ 12 зависит от значения выходного напряжения УВМО 6 и цифрового кода на цифровых входах ЦАП 11. УВМО 6 на своемвыхоДе пРи Бвых Ъ П,ксвыДает напРЯжение А Бвыу 1, пропорциональное разности Пвюх Пвых мин (или Равное Пвьк н р Пэтмвн) и, соответственно,пРи П ( Пвь миНвыДелЯет напРЯжение,пропорциональное Ьвыу макс П вых (ипиравное Пзс макс Бвыу ио где "вых и овыходное напряжение измерительногооргана 9 после окончания цикла измеРения ПВУу А кс напрнжениЯ соответственно источников 7 и 4. Далеевыходное напряжение узла 6 корректируется ЦАП 11 в зависимости от значения коэффициента передачи К ; РО 1,Выходное напряжение ЦАП 11 Пвыуцдюпропорционально произведении вели 35 55 ПвуИВУ маКс ВУ МИН Из подобия треугольников К Пвых макс 11 Вых миииПВУ Бек По аналогии, любое значение К; соответственно равно 1 ПВых макс - Бвых минК - БФВх 1 с. Вх 1 На фиг. 2 б показаны в относительных единицах величины коэффициентов передачи и поддиапазоны входного напряжения Пвх , - Беу 1, им соответствующие. Так как количество состояний ш счетчика 2 больше количествакоэффициентов КРО 1, то одному и тому же Кдолжно соответствовать несколько устойчивых состояний Я; счетчика 2. В то же время К , (т.е.Б ) должно соответствовать первое Вхсостояние РС 2, а последнему КВ.,чанс (те ПВУ; макс Пвх 1 маУс)- последн ш-е состояние РС 2. Принимая распределение всех состояний РС 2 равномерным по диапазону от Пвх мин(ПВУ) до Пвкмакс(ПВУ мак 3 50(фиг. 21 где одному значении последовательного единичного кода соответствует одно устойчивое состояние счетчика), из пропорции определяется значение Я; ЬЫХ Махс ПВЫХ МИНВу 1+( ех К, )н,18 э Кир 8 (1 дф 8 ) КВ Б + Б + (18 КВ 8 + (1 Б)чины напряжения, подаваемого на его опорный вход БОб, на значение кода 71 на его циФровых входах. оо У вы цАп 2 П)где и - количество разрядов ЦАЦОднако так как значения У задаваемые вторым преобразователем 1 О кодов для каждого -го коэФФициента передачи, соответственно равны 10 ф а Пой Пвы1 01 ГЫПвыЛ, 1выцдп2" К; Этим достигается равенство напряжений, поступающих на вход ПНЧИ 12 при одинаковык скачках входного напряжения на различных коэФФициентах пере дачи РО 1, Геометрическая интерпретация данной операции (Фиг. 2) состо. ит в таких изменениях наклонов прямых, описывающих тот или иной коэФФициент передачи, при которых все 30 они будут расположены под одним и тем же углом.Зависимость между входным напряжением ПНЧИ 12 и числом импульсов на его выходе должна быть примерно та-.кой, чтобы скачок входного напряжения от 08 д до Бвкспреобразовался в количество импульсов, равное ш. На Фиг. 2 6 показано в числоимпульсном коде, какое количество.им пульсов выработается ПНЧИ 12 при скачках напряжения + 611 В. При этом для компенсации увеличения входного напряжения на + У 8 (Фиг. 2 О) необходимо два последовательных переключения коэФФициента передачи, а при уменьшении входного напряжения на -Юв - четыре. Однако так как зависимость между входным и выходным кодами преобразователя 3, задаваемая приведенной формулой (4), нелинейная, то и количество изменений выходного кода преобразователя 3 при одном и том же количестве изменений его входного кода различно и зависит при этом 5 не только от величины отклонения выходного напряжения, но и от его знака (уменьшение, увеличение), а также от величины входного напряжения в момент времени, предшествующий его изменению.В нижней части диапазона Уприодинаковом возмущении соответствующееизменение выходного кода преобразователя 3 больше, а в верхней - меньше.Этим устраняется недорегулированиеили перерегулирование выходного напряжения,Таким образом, предложенный стабилизатор обеспечивает повышенноекачество стабилизации выходного на,пряжения за счет устранения процессов недорегулирования или перерегулирования выходного напряжения путемсоответствующей нелинейной модуляциичислоимпульсного кода, прбпорционального его отклонению. НаибольшийэФФект изобретение может дать приреализации стабилизаторов переменного напряжения дискретного действия срасширенным диапазоном входного напряжения,%Формула изобретения Стабилизатор переменного напряжения, содержащий трансФорматоуно-ключевой регулирующий .орган дискретного действия, включенный между входным и выходными выводами, реаерсивный счет- чиК, входами прямого и обратного счета соединенный соответственно с выхо" дами первого и второго стробируемых компараторов, преобразователь напряжения в число импульсов, управляющий вход которого подключен к синхронизирующему выходу измерительного органа, вход которого подсоединен к выходным выводам, а выход - к неинвертирующему входу первого компаратора, инвертирующему входу второго компаратора и измерительному входу узла выделения модуля отклонения выходного напряжения, первый опорный вход которого соединен с выкодом первого источника опорного напряжения и инвер" тирующим входом первого компаратора, а второй опорный вход - с выходом второго источника опорного напряжения и неинвертирующим входом второго компаратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества стабилизации за счет улучшения динамических характеристик, в него введены первый и второй преобразователикодов и умножающий циФроаналоговый преобразователь, а реверсивный счетСоставитель А. ВолковаДанко Техред М.Дидык Корректор Л. Бескид едак Заказ 4265/45 Тираж 788 ПодписноеВНИИПИ Государственного койитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д, 4/5 НТ СССР зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,9 14957 чнк выполнен с числом устойчивых состояний а, превышающим число коэффициентов "передачи регулируюцего органа, причем входы первого преобразователя кодов соединены с выходами ре 5 версивного начетчика, а выходы - с управляюцими входами регулируюцего органа и входами второго преобразователя кодов, выходы которого подключены 10 к цифровым входам цифроаналогового йреобразователя, подключенного входом опорного напряжения к выходу узла выделения модуля .отклонения выходного напряжения, а выходом - к входу преобразователя напряжения в число импульсов, выход которого соединен со стробируюцими входами компараторов, при этом значения выходного кода второго преобразователя обратно прапор-, 20 циональны значениям соответствующих 65 10коэффициентов передачи К регулирупющего органа, .а число Я; сии:ых устойчивых состояний реверсивного счетчика, соответствующих этому же коэфФициенту передачи, определено выраже- ниемгде в у мавью мин соответственномаксимальное и минимальное значения выходногонапряжения;170ц - соответственнамаксимальное и минимальное значения входногонапряжения;х - порядковый номер соответствующего состояниярегулирующего органа,