Стабилизатор постоянного регулируемого тока

(51)4 С 05 Р 1/5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11итут ядерных льство СССР(54) СТА ЛИРУЕМОГ (57) Изо ным исто туры. Цповьппенидостигае преобра.з ОР ПОСТОЯННОГО РЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетУ 760055, кл, С 05 РАвторское свидетелУ 1112353, кл. С 05 Р БИЛИЗАТ ГУО ТОКА бретение относится к вториччникам питания радиоаппараелью изобретения является е точности стабилизации. Цел тся ввепением в устройство ователя 24 напряжение - ток,цифрового делителя 23 напряжения идополнительной обмотки 14 в модуляционный узел 7 датчика 4 тока, Поддействием напряжения с выхода фазочувствительного детектора 19 усилитель 2 1 вырабатывает ток, который,протекая по обмотке 14, создает намагничивающую силу (н,с.), направленную навстречу н,с, компенсационной обмотки. При неравенстве напряжений, поступающих на входы измерительно-усилительного блока 2, наего выходе вырабатывается управляющее напряжение силовым регулятором1. При большом усилении по постоянному току в блоках 2 и 21 с высокоточностью поддерживается баланс ампервитков в узле 7, В результатевозрастает точность стабилизациитока. 1 з.п. ф-лы, 3 чл.Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам тока.Целью изобретения является повышение точности стабилизатора.На фиг.1 приведена блок-схема стабилизатора тока; на фиг,2 - принципиальная схема варианта выполнения генератора возбуждения;на фиг.3 аппроксимированная статическая характеристика детектора разбаланса ампер-витков постоянного тока (применена кусочно-линейная аппроксимация) .Стабилизатор содержит силовой регулятор 1, измерительно-усилительный блок 2, источник 3 опорного напряжения, датчик 4 тока, блок 5 программного управления и нагрузку 6. Входящий в состав датчика 4 тока магнитомодуляционный узел 7 включает магнитопроводы 8 и 9, которые с обмотками 10 и 11 возбуждения помещены в магнитный экран 12, поверх которого размещается компенсационная 13, дополнительная 14 и первичная15 обмотки. Компенсационная обмотка 13 выполнена из отдельных секций,Датчик 4 тока включает еще ряд элементов; цифровой переключатель 16, блок 17 развязки, потенциометр 18, фазочувствительный детектор 19, генератор 20 возбуждения, усилитель 21 постояйного тока, эталонный резистор 22, Стабилизатор содержит также цифровой делитель 23 напряжения и преобразователь 24 напряжение - ток. Силовой регулятор 1 соединен через датчик 4 тока с клеммами 25 и 26 для подключения нагрузки 6, его управляющий вход подключен к выходу измерительно-усилительного блока 2, Выход датчика 4 тока подключен к первому входу измерительно-усилительного блока 2, второй вход которого соединен с выходом цифрового делителя 23 напряжения. Выход источника 3 опорного напряжения подключен к входам цифрового делителя 23 напряжения и преобразователя 24 напряжение - ток, выход последнего соединен с входом цифрового переключателя 16, К выходам цифрового переключателя 16 подключены еоответственно секции компнесационной обмотки 13, Управляющие входы цифрового переключателя 16 и цифрового делителя 2330 ки 19 и 20 соединены с помощью выводов 29 и 30.Представленный на фиг.2 вариантвыполнения генератора возбуждения содержит тиристоры 31 и 32, накопительный 33 и формирующий 34 конденсаторы, ограничительный резистор 35,электромагнитное реле 36, стабилизатор-стабилитрон 37. Тиристоры 31 и32 соединены последовательно,объединенный их выход подключен к одной изобкладок формирующего конденсатора 34, другая его обкладка и свободный вывод тиристора 32 через контакт38 электромагнитного реле 36 - к 45первой обкладке накопительного конденсатора 33. Обкладки конденсатора33 через ограничительный резистор35 подключены к зажимам для подачипостоянного напряжения питания инвертора, Последовательно соединенныеобмотка электромагнитного реле 36и стабилитрон 37 подключены к обкладкам накопительного конденсатора 33.Выводы 27 и 28 генератора 20 возбуждения подключены соответственнок второй обкладке конденсатора 33 исвободному выводу тиристора 31, указанные выводы являются Ъыходом основной частоты генератора 20, Кроме 5 1 О 15 20 25 напряжения соединены с выходом блока 5 программного управления.Последовательно соединенные дополнительная обмотка 14 и эталонный ре-у зистор 2 подключены к выходу усилителя 21 постоянного тока, вход которого подключен к выходу фазочувствительного детектора 19, Потенциальные зажимы датчика 4 тока соединены с соответствующими зажимами эталонного резистора 22, а к токовым выводам датчика 4 подключена первичная об-, мотка 15.Сигнальный вход фазочувствительного детектора 19 подключен к выходу блока 17 развязки, а управляющий - к выходу удвоенной частоты генератора 20 возбуждения. Обмотки 10 и 11 возбуждения соединены последовательно-встречно, их свободные выводы подключены к выходу основной частоты генератора 20 возбуждения, к последнему через выводы 27 и 28 подключен также потенциометр 18, К входным выводам блока 17 развязки подключены соответственно подвижной контакт потенциометра 18 и объединенные выводы обмоток 10 и 11. Блодом цифровой делитель 23 напряжения передает на второй вход измеритель- но-усилительного блока 2 соответствующую часть (П) опорного напряжения, вырабатываемого источником 3 опорного напряжения, Эта часть напряжения может быть представлена как И а = = пБ , где Б о - напряжение на входе цифрового делителя 23 напряжения, подводимое от источника 3 опорного напряжения, и - значение коэффициента деления цифрового делителя 23 напряжения, соответствующее поступившему коду.Под действием н,с, 1 эй 1 на выходе фазочувствительного детектора 19 в соответствии со статической характеристикой детектора разбаланса (фиг.3) появляется напряжение Б(соответствующее значению разбаланса Л 1 = 1М , которое приложено к входу усилителя 21 постоянного тока. Под действием напряжения Б ф усилитель 21 постоянного тока вырабатывает ток 1, который поступает в дополнительную обмотку 14 с числом витков У и создает н,с, 1 И, направленную навстречу н,с. 1 ,:. Ток 1протекает по эталонному резистору 22 и создает на нем падение напряжения Б= 1,К , где В - номинальное значение сопротивления резистора 22. Напряжение Пс выхода датчика 4 тока поступает на первый вход измерительно-усилительного блока 2.При неравенстве напряжений П ч ипоступающих на входы измеритель 3 фно-усилительного блока 2, на его выходе вырабатывается управляющее напряжение, поступающее на управляющий вход силового регулятора 1, Под ,действием этого управляющего напряжения силовой регулятор 1 вырабатывает ток 1, который протекает через нагрузку 6 и первичную обмотку 15 с числом витков Я создавая в магнитных элементах 8, 9 и 12 н.с.1 яИ причем н.с, 1 Ынаправлена навстречу н.с, 117,. При большом усилении по постоянному току в блоках 2 и 21 с высокой точностью поддерживается баланс ампер-витков в магнитомодуляционном узле (41 щ = О) и равенство напряжений 0= П (с точностью до величин действующих рассогласований з1467546того, генератор 20 возбуждения содержит задающий генератор 39, пиковый трансформатор 40, фазовращатель41 и ограничивающий элемент 42, черезкоторыи первичная обмотка 43 пикоч 5вого трансформатора 40 подключенак выходу задающего генератора 39.К выходу последнего подключен такжевход фазовращателя 41, Управляющиеэлектроды тиристоров 31 и 32 черезэлектрические вентили 44 и 45 подключены соответственно к вторичнымобмоткам 46 и 47 пикового трансформатора 40,5Приведенная на фиг.3 статическаяхарактеристика представляет собой,-зависимость величины постоянной составляющей напряжения П на выходефазочувствительного детектора от величины разбаланса ампер-витков Л 1постоянного тока, действующего намагнитопроводы 8 и 9 магнитомодуляционного узла 7, для случая работыпоследнего в режиме возбуждения однополярными импульсами тока (т.е,генератор 20 возбуждения вырабатывает однополярные импульсы тока).Схема известного генератора возбуждения обеспечивает работу магнитомодуляционного узла в двух режимах; в режиме возбуждения однополярных импульсов и в режиме магнитного модулятора с удвоением частоты,Стабилизатор работает следующимобразом.Введенное оператором (или от ЭВМ)в блок 5 программного управления требуемое значение тока нагрузки 1 я по-ступает с его выхода в ниде соответствующих числовых кодов на управляющие входы цифрового переключателя 16и цифрового делителя 23 напряжения,В соответствии с поступающим на егоуправляющий вход кодом цифровой пе 45реключатель 16 подключает к выходупреобразователя 24 напряжение - токсоответствующие секции компенсационной.обмотки 13, причем суммарноеколичество витков включенных секцийравно У. Вырабатываемый преобразователем 24 напряжение - ток высокостабильный ток 1 эт протекает повключенным секциям компенсационнойобмотки 13 и создает в магнитопроводах 8 и 9 и магнитном экране 12 намагничивающую силу (н.с.) 1 этЫ.Аналогично, в соответствии с.поступающим на его управляющий вход ко"(2) 40 45 50 55 5 146 в соответствующих контурах авторегулирования).Таким образом, как следует из приведенного описания работы стабилизатора в статическом состоянии, стабилизатор описывается соотноше- ниями откуда с учетом соотношений Ц з == и У оп и П Ч =, 1 К э, а также при соответствующей полярности Пз и Уоследует 1 = И 1 э,./И, + пП У/И; К (3) т.е. величина тока нагрузки можетустанавливаться путем изменения числа включенных витков компенсационнойобмотки 13 и коэффициента деленияцифрового делителя 23 напряжения.Параметры И И , К 1 и П,п -постоянные величины.Предложенный вариант выполнениягенератора 20 возбуждения (фиг.2)работает следующим образом.При подаче постоянного напряжения питания ца соответствующие зажимы инвертора накопительный конденсатор 33 заряжается через ограничи"тельный резистор 35. Через некотороевремя напряжение на конденсаторе33 достигает уровня, при котором происходит срабатывание электромагнитного реле 36, его контакт 38 замыкается и обеспечивает подачу напряжения питания на тиристоры 31и 32, Стабилитрон 37 позволяет получить четкое срабатывание реле 36,Задающий генератор 39 вырабатывает синусоидальное напряжение, которое через ограничивающий элемент42 (индуктивность или резистор, например) подается на первичную обмотку 43 пикового трансформатора 40,который формирует импульсы с относительно крутыми фронтами. С вторичных обмоток 46 и 47 импульсы напряжения поступают на управляющие электроды тиристоров 31 и 32, которые поочередно отпираются, обеспечивая заряд и разряд формирующего конденсатора 34,Ток заряда конденсатора 34 протекает от соответствующей обкладки 5 10 15 20 25 30 35 конденсатора 33 через замкнутый контакт 38, тиристор 31 и подводитсяк выходному зажиму 28 и далее черезобмотки 20 и 21 возбуждения к зажиму 27 и другой обкладке конденсатора 33, т,еявляется. выходным токомгенератора 20 возбуждения. Этот токпредставляет собой периодическуюпоследовательность однополярных импульсов. Разряжается конденсатор 34в нерабочую часть полупериода черезтиристор 32.При опрокидывании инвертора конденсатор 33 быстро разряжается через открытые тиристоры 31 и 32,обмотка реле 36 обесточивается, контакт 38 размыкается и напряжениепитания снимается с тиристоров 31 и32, Пока конденсатор 33 заряжаетсячерез резистор 35, тиристоры 31 и32 восстанавливают свою вецтильнуюпрочность и генератор 20 готов к работеФазовращатель 41 служит для установки оптимального сдвига фаз междунапряжением сигнала и управляющиминапряжениями, поступающими соответственно на сигнальный и управляющий входы фазочувствительного детектора 19.Блок развязки обеспечивает гальваническую равзязку соответствующихцепей и в простейшем случае представляет собой импульсный трансформатор, Потенциометр 18 служит дляустановки нуля детектора разбалансаампер-витков, указанная установкапроизводится в режиме й 1= О,Формула изобретения 1. Стабилизатор постоянного регулируемого тока, содержащий источник опорного напряжения, силовой регулятор, соединенный через датчик тока с выводами для подключения нагрузки, управляющий вход силового регулятора подключен к выходу измерительно-усилительного блока, первый вход которого подключен к потенциальным выводам датчика тока, который выполнен на базе цифрового переключателя, блок развязки, усилителя постоянного тока, фазочувствительцого детектора, вход которого подключен к выходу блока развязки, а выход - к входу усилителя постоянного тока, первый выходной вывод которого соединен с первым выводом эталонного резистора, генератора возбуждения, потенциометра и магнитомодуляционного узла, включающего два магнитопровода с обмотками возбуждения, помещенными в магнитный экран, поверх которого размещены первичная обмотка и состоящая из отдельных секций с разным числом витков компенсационная обмотка, при этом первичная обмотка подключена к токовым выводам датчика тока, а обмотки воз - буждения соединены последовательно- встречно, их свободные выводы подключены к выходным выводам генератора возбуждения, к которым подключены также выводы потенциометра, подвижный контакт которого соединен с одним из входных выводов блока развязки, второй входной вывод которого соединен с общим выводом обмоток возбуждения, управляющий вход цифрового переключателя подключен к выходу блока программного управления, потенциальные выводы датчика тока соединены с соответствующими выводами эталонного резистора, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения точности стабилизатора, в него введены цифровой делитель напряжения и преобразователь напряжение - ток, входы которых подключены к источнику опорного напряжения, в магнитомодуляционный узел введена допол. нительная обмотка, которая размещена поверх магнитного экрана, дополнительная обмотка своими выводами соединена с вторым выводом эталонного резистора и вторым выходным выводом усилителя постоянного тока соответственно, а состоящая из отдельных секций с разным числом витков компенсационная обмотка через цифровой преобразователь подсоединена к выходу преобразователя напряжение - ток, второй вход измерительно-усилительного блока соединен с выходомциФрового делителя напряжения, управляющий вход которого соединен свыходом блока программного управления.52, Стабилизатор по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что генераторвозбуждения выполнен на основе инвертора напряжения, включающего ограничительный резистор, накопительныйи формирующий конденсаторы, электромагнитное реле, два последовательносоединенных тиристора, объединенныесиловые выводы которых подключены кпервой обкладке формирующего конденсатора, свободный силовой. выводпервого тиристора и вывод второй об -кладки формирующего конденсатора соединены между собой и через контактэлектромагнитного реле подключены кпервой обкладке накопительного конденсатора, которая через ограничительный резистор соединена с первымвыводом инвертора для подключенияисточника постоянного напряжения питания, второй аналогичный вывод которого соединен с второй обкладкойнакопительного конденсатора и первымвыводом. основной частоты генератора возбуждения, свободный силовойвывод второго тиристора подключен квторому выводу основной частоты генератора возбуждения последовательно соединенные обмотка электромагнитного реле и стабилитрон подклюЗ 5 чены к обкладкам накопительногоконденсатора, .управляющие электродытиристоров через электрические вентили подключены соответственно к первой и второй вторичным обмоткам 40пикового трансформатора, первичнаяобмотка последнего через ограничивающий элемент подключена к выходузадающего генератора, к указанномувыходу подключен также вход фазовра щателя, выход которого подключен квыводам выхода удноеннсй частотыгенератора возбуждения.14 б 7546 оставитель С.Черньппеваехред А.Кравчук рректор А.Обручар В.Данко ед изводственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина,101 ЗакВНИИПИ 195/44 Госуда Тираж 788 венного комитета по 113035, Москва, Жобретвни Рауаская исноеоткрытиям нри ГКНТ Сд, 4/5