Способ преобразования переменного напряжения в постоянное и устройство для его осуществления

ОП ИСАЙКЕ Союз СоветсинкСоциалистическихРеспублик(53 2 М 7/ 3 Ъвударстаенык кемрт СССР дв делам йаебратенк в открытка(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГОНАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ И УСТРОЙСТВДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ мп ир рем пом нетротьизИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразованию переменного напряжения в постоянное, и может быть использовано в системах автоматического управления..В автоколебательных самонастраиваю 5 щихся системах необходимо иметь значение постоянного напряжения, равного амплитуде входного переменного напряжения для использования в процессе регулирования динамики систем.Известен метод преобразования пеенного напряжения в постоянное с ощью выпрямителя и фильтра 13,Этот метод имеет существенные достатки: значительные пульсации прямленного,напряжения,. особенно сигналов низких частот, малое бы действие, не позволяющее выпрямл сигналы, амплитуда которых резко меняется в процессе выпрямления, также невозможность обеспечения венства выпрямленного напряжения а литуде переменного напряжения в ш оком диапазоне частот.Известен также способ преобразования, включающий формирование дополнительного переменного напряжения, сдвинутого по фазе на 90 о относительно основного, выпрямление указанных напряжений, наложение их друг на друга и фильтрацию выпрямленного пульсирующего напряжения 2 1.Способ осуществляется устройством, содержащим блок постоянного фазового сдвига равного 90 о, выпрямитель основного напряжения и напряжения, сдвинутого на 90 о, сумматор и сглаживающий фильтр.Однако и в этом способе выпрямленное напряжение отстает от основного переменного напряжения в переходном процессе, связанном с изменением амплитуды переменного напряжения. При этом отставание тем больше, чем ниже частота переменного напряжения, что является недопустимым для966827 3систем автоматического управления,так как может привести к потере устойчивостии системы. Кроме того, величина выпрямленного напряжения не равна амплитуде переменного напряженияи изменяется с изменением частоты,Величина пульсаций на низких частотах значительна и для ее уменьшениятребуются электрические конденсаторыбольшой величины, что увеличивает Огабариты устройства, реализующегоспособ, и снилает быстродействие,Цель изобретения - уменьшение пульсаций, увеличение быстродействия, атакже обеспечение равенства величины постоянного напряжения амплитудепеременного напряжения,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу преобразованияпеременного напряжения в постоянное, .20включающему Формирование дополнительного напряжения, сдвинутого на 90 от.носительно основного переменного напряжения и последующего выпрямленияэтих напряжений, изменяют полярность 25дополнительного напряжения и преобразуют в первое напряжение прямоугольной формы, величина которого большеамплитуды основного переменного напряжения, а затем из основного пере- щменного напряжения и первого напряжения прямоугольной формы формируютвторое напряжение прямоугольной формы,частота и Фаза которого равны частоте и фазе первого напряжения прямоугольной Формы, а величина равна амплитуде основного переменного напряжения.Способ может быть осуществлен устройством, содержащим блок фазовогосдвига на 90 и выпрямитель, в которое введень блок мажоритарной логики,инерционный блок, компаратор, инвертор, вход которого через блок фазового сдвига на 90 соединен с вход 45ными выводами и с первым входом блока мажоритарной логики, второй входкоторого через компаратор соединен свыходом инвертора, а третий вход блока мажоритарной логики через инерцион 50ный блок соединен с выходом блока мажоритарной логики. и с входом выпрямителя, выход которого является выходом устройства.На фиг, 1 представлено устройство,реализующее способ; на фиг. 2 - графи 55ки, иллюстрирующие процесс преобразования переменного напряжения в постоянное. фУстройство содержит блок Фазовогосдвига 1 на 90 ,: выпрямитель 2, блокмажоритарной логики 3 с тремя входами, инерционный блок 4, компаратори инвертор 6, Вход инвертора 6 черезблок постоянного фазового сдвига 1соединен с входом устройства и с первым входом блока мажоритарной логики3, второй вход которого через компаратор 5 соединен с выходом инвертора6, а третий вход блока мажоритарнойлогики 3 через инерционный блоксоединен с своим выходом и с входомвыпрямителя 2 выход которого является выходом устройства,Устройство работает следующим образом (см, фиг. 2).Основное переменное напряжение О.подключают к первому входу блока мажоритарной логики 3 и к входу блокафазового сдвига 1 на 90 Сдвинутоеонапряжение Ос выхода блока фазовогосдвига 1 подают на вход инвертора 6,изменяющего полярность этого напряжения. Посредством компаратора 5 напряжение (-О) преобразуют в переменное напряжение прямоугольной формыО, по величине превышающее амплитудуосновного переменного напряжения О 1.Напряжение Оподключают к второмувходу блока мажоритарной логики 3,Блок мажоритарной логики 3 представляет собой логическую цепь, непрерывно выделяющую из трех величинодну, имеющую промежуточное значение.Этими тремя величинами являются напряжения О., Ои О соответственносо входа устройства, выхода компаратора 5 и с выхода инерционного блокаБлок мажоритарной логики работаетв соответствии с уравнением Обык = ИахМ 1 пОО);Мп(О 1 э О 4)11 в(О 3 ф О 4)3 где Оь, - напряжение с выхода блокамажоритарной логики 3;соответственно минимальныезначения из напряжений(О 1,О ); (О, О,; (О, О).Такая математическая зависимость работы блока мажоритарной логики 3 обеспечивает непрерывное подключение на его выход того из входов сигналов О 1, О , О 4, который находится в данный момент между двумя другими сигналами на числовой оси. При этом подключение одного сигнала автомати9668 чески исключает прохождение остальных двух.Инерционный блок 4, включенный, в цепь обратной связи блока мажоритарной логики 3, выполнен в видеапериодического звена И(р)Тр+ 1 1 с единичным коэффициентом усиления,Постоянная времени Т этого звена имеет весьма малое значение, близкое к нулю. Поэтому, когда на выход блока мажоритарной логики 3 проходит на- пряжениЕ 01 или О., напряжение на выходе инерционного блока 4 незначительно отстает от напряжения с выхода блока мажоритарной логики ОеьНо когда на выход блока мажоритар ной логики 3 подключается выход инер. ционного блока 4, указанный блок пре вращается в интегрирующее звено с нулевым сигналом на входе, что обеспечивает запоминание на выходе блока 3 мгновенного значения напряжения Оьп в момент подключения на выход блока 25 мажоритарной логики 3 выхода инерционного блока 4,В этом случае передаточная функция блока мажоритарной логики по отношению .к напряжениям О 4 и Оцх име ет следующий вид. О Обь где раз(Р) = 1 пр27 4сдвиге фазы О относительно О на 90, При других фазовых сдвигах (больших или меньших 90 ) амплитуда О 8, изменяется в сторону уменьшения, При сдвиге фаз равном 180 О х = О.помощью предложенного способа преобразования переменного напряжения в постоянное и устройства, реализующего этот способ, возможно выпрямление с максимальным быстродействием в широком диапазоне частот колебаний, включая предельно низкое (порядка 0,001 Гц) и предельно высокие (более 100 кГц). При этом пульсации выпрямленного напряжения практически отсутствуют, а величина выпрямленного напряжения равна амплитуде переменно. го напряжения при любых частотах,В известном способе пульсации значительны, а величина среднего значения выпрямленного напряжения изменяется с изменением частоты колебаний.Кроме того, в предлагаемом способе частота выпрямляемого напряжения не требует корректировки устройства, реализующего данный способ, в то время как в известном способе с уменьшением частоты необходимо увеличивать значение электрических конденсаторов сглаживающих фильтров, что резко снижает быстродействие устройств , реализующих способ и увеличивает их габариты. Формула изобретенитсюдаО.(р)ВЬА р 1 1р+1-1 тр фф тр е равенство в .1 соблюдается и Таким образом, при подключении навыход блока мажоритарной логики 3выхода инерционного блока 4 блок мажоритарной логики превращается в интегрирующий блок с нулевым сигналомна входе, т,е. осуществляет запоминание мгновенного значения напряжения ОВь,х в момент подключения,50Благодаря этому на выходе блокамажоритарной логики формируется переменное напряжение прямоугольной формы Оь, величина которого равна амплитуде основного переменного напряжения О, поступающего на вход устИройства.Указанно еличины Оь,амплитуде О только прй 1. Способ преобразования переменн го напряжения в постоянное, включающий формирование дополнительного напряжения, сдвинутого на 90 относительно основного переменного напряжения и последующего выпрямления эти напряжений, о т л и чающий с я тем, что, с целью уменьшения пульсаций, увеличения быстродействия, а также обеспечения равенства величины постоянного напряжения амплитуде основного переменного напряжения, из меняют полярность дополнительного напряжения и преобразуют в первое напряжение прямоугольной формы, величина которого больше амплитуды основного переменного напряжения, а затем из основного переменного напряжения и первого напряжения прямоугольной формы формируют второе напряжение рямоугольной формы, частота и фаза которого равны частоте и фазе перво7 9668го напряжения прямоугольной формы, а величина равна амплитуде основного переменного напряжения.2. Устройство для осуществления способа преобразования переменного напряжения в постоянное по и. 1, содержащее блок фазового сдвига на 90 о и выпрямитель, о т л и ч а ю щ е. ес я тем, что, с целью уменьшения пульсаций, увеличения быстродействия, а также обеспечения равенства величины постоянного напряжения амплитуде основного переменного напряжения, в него введены блок мажоритарной логики, инерционнуй блок, компаратор, инвертор, вход которого через блок фазового сдвига на 90о соединен с входными выводами и с27 8первым входом блока мажоритарнойлогики, второй вход которого черезкомпаратор соединен с выходом инвертора, а третий вход блока мажоритарной логики через инерционный блоксоединен с выходом блока мажоритарной логики и с входом выпрямителя,выход которого является выходом устройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Чиженко И.М., Руденко В.С.,Сенько В.И, Основы преобразовательной техники. - М., "Высшая школа", 1974,с 332. 2. Авторское свидетельство СССР й 340039, кл, Н 02 М 7/06, 1970.лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 721НИИПИ Государственного ком по делам изобретений и отк 035, Москва, Ж, Раушска Подписнотета СССытийнаб., д