Система стабилизации электрической величины (ее варианты)

 

1. Система стабилизации электрической величины по авт.св. № 731426, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения регулировки вькодной электрической величины от нуля с заходом в область противоположного знака, повышения быстродействия и точности выходной электрической величины, в нее введены (т-1) дополнительных секций активного элемента быстродействующего регулятора, подключенных параллельно первой секции активного элемента быстродействующего регулятора , (т-1) дополнительных согласующе-усилительных каскадов, входами подключенных к входу первого согласутоще-усилительного каскада, а выходами соединенных с управляющими входами соответствующих секций быстродействующего регулятора, цепь подпитки, состоящая из последовательно соединенных первого нестабилизированного выпрямителя с полярностью включения той же, что и основного регулирующего органа, и резистора , подключенная параллельно к силовым выводам активного элемента секции быстродействующего регулятора, и цепь компенсации, состоящая из последовательно соединенных второго нестабилизированного выпрямителя с полярностью включения, противоположной основному регулирующему органу, и резистора, подключенная параллельно основному регулирующему органу, кроме того, в сравнивающе-усилительном узле усилитель выполнен на основе усилителя с эффектом бесконечного усиления. 2. Система стабилизации электрической величины по авт.св. № 731426, от личающаяся тем, что, с целью обеспечения регулировки выходной электрической величины от нуля с заходом в область противоположного знака, повьшения быстродействия и точности выходной электрической величины, в нее введены m дополнительных секций активного элемента быстродействующего регулятора, подключенных параллельно первой секции активного элемента быстродействующего регулятора . Ил дополнительных согласующеусилительных каскадов, входами подключенных к входу первого согласующе-усилительного каскада, а выходами соединенных с управляющими входами соответствующих секций быстродействующего регулятора, цепь подпитки , состоящая из последовательнб соединенных первого нестабилизированного вьшрямителя с полярностью включения той же, что и у основного регулирующего органа, и резистора, подключенная параллельно к силовым вьшодам активного элемента быстродействующего регулятора, причем одна из дополнительных секций быi (Л С ND О сл со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК (19) (11) ц1) 4 G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

3p -.,«.;.-„,. " ". " * .1 Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

H АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 731426 (22) 2902729/24-07 (21) 31.03.80 (46) 15.01.86. Бюл. Ф 2 (72) В.Д. Гладков (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 731426, кл. G 05 F 1/10, 1980. (54) СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРИ—

" ЧЕСКОИ ВЕЛИЧИНЫ (EE ВАРИАНТЫ). (57) 1. Система стабилизации электрической величины по авт.св.

% 731426, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения регулировки выходной электрической величины от нуля с заходом в область противоположного знака, повышения быстродействия и точности выходной электрической величины, в нее введены (m-1) дополнительных секций активного элемента быстродействующего регулятора, подключенных параллельно первой секции активного элемента быстродействующего регулятора, ()и-1) дополнительных согласующе-усилительных каскадов, входами подключенных к входу первого согласующе-усилительного каскада, а выходами соединенных с управляющими входами соответствующих секций быстродействующего регулятора, цепь подпитки, состоящая из последовательно соединенных первого нестабилизированного выпрямителя с полярностью включения той же, что и основного регулирующего органа, и резистора, подключенная параллельно к силовым выводам активного элемента секции быстродействующего регулятора, и цепь компенсации, состоящая из последовательно соединенных второго нестабилизированного выпрямителя с полярностью включения, противоположной основному регулирующему органу, и резистора, под.ключенная параллельно основному регулирующему органу, кроме того, в сравнивающе-усилительном узле усилитель выполнен на основе усилителя с эффектом бесконечного усиления.

2. Система стабилизации электрической величины по авт.св.

У731426,отличающаяся тем, что, с целью обеспечения регулировки выходной электрической величины от нуля с заходом в область противоположного знака, повышения быстродействия и точности выходной электрической величины, в нее введены дополнительных секций активного элемента быстродействующего регулятора, подключенных параллельно первой секции активного элемента быстродействующего регулятора, м дополнительных согласующе° усилительных каскадов, входами подключенных к входу первого согласующе-усилительного каскада, а выходами соединенных с управляющими входами соответствующих секций быстродействующего регулятора, цепь подпитки, состоящая из последовательнд соединенных первого нестабилизированного выпрямителя с полярностью включения той же, что и у основного регулирующего органа, и резистора, подключенная параллельно к силовым выводам активного элемента быстродействующего регулятора, причем одна из дополнительных секций бы1205133 стродействующего регулятора состоит положной основному регулирующему ориз последовательно соединенных актив. гану, а усилитель сравнивающе-усиного элемента, резистора и второго лительного узла выполнен на основе нестабилиэированного выпрямителя усилителя с эффектом бесконечного с полярностью включения, противо- усиления.

Изобретение относится к системам автоматического управления, в частности к мощным высоковольтным и низковольтным источникам питания высокой точности с большим КПД, и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. М 731426.

На фиг.1 изображена схема системы, первый вариан ; на фиг.2 — то же, второй вариант.

Система содержит основной регулирующий орган (управляемый выпрямитель, широтно-импульсный или клю.чевой преобразователь, генератор постоянного тока, управляемый дроссель с выпрямителем) 1, объект (нагрузку) 2, датчик 3 тока, дрос— сель 4, сравнивающе-усилительный узел 5 на основе эффекта бесконечного усиления (ЭБУ), стабилизатор 6 напряжения на основе эффекта бесконечного усиления (ЭБУ), входную клемму 7, согласующе-усилительные каскады 8-11, блок 12 согласования и усиления, блок 13 управления регулирующим органом, первую 14 и вторую

15 секции активного элемента быстродействующего регулятора (БДР), транзисторы (электронные лампы) 16 и 17, резисторы 18 и 19, конденсаторы 20 и 21, резистор 22, нестабилизиро.ванный выпрямитель 23 небольшой мощности, канал 24 компенсации, резистор 25 и нестабилизированный выпря-. митель 26 небольшой мощности.

Блок 13 управления соответствует основному регулирующему органу: если регулирующий орган 1 — управляемый выпрямитель, то блок 13 управления является схемой импульсно-фазо вого управления (СИФУ), если регулирующий орган 1 — широтно-импульсный или ключевой преобразователь, то блок 13 управления является модулятором, если регулирующий орган 1 генератор постоянного тока, то блок

13 управления — усилитель мощности на основе эффекта бесконечного усиления. Дроссель 4 выполнен как на основе сердечника, так и беэ него. Стабилизатор 6 напряжения на ос" нове ЭБУ используется в схеме системы для питания каскадов в сравнйвающе-усилительном узле 5; для задания уставки от резистора зада10 ния, находящегося внутри сравнивающе-усилительного узла 5.

Кроме того, сравнивающе-усилительный узел 5 снабжен клеммой 7— входом задания уставки выходной ко15 ординаты системы от внешнего источника напряжения. В выходную шину системы между выходом основного регулирующего органа 1 и объектом 2 с последовательно- включенным датчи20 ком 3 тока включен дроссель 4. К выходным шинам системы подключены входы сравнивающе-усилительного узла 5, к шинам питания которого подключен стабилизатор 6 напряжения на

25 основе ЭБУ. Сравнивающе-усилительный узел имеет входную клемму 7 для осуществления задания уставки выходных координат системы от внешнего ис" точника сигнала. Выход сравнивают ще-усилительного узла через согласующе-усилительные каскады 8-11 блока

12 согласования и усиления соединен .с блоком 13 управления основного регулирующего органа и управляющими

35 входами секций 14 и 15 активных элементов быстродействующего регулятора, которые содержат транзисторы 16 и

17, последовательно с которыми вклю-. чены параллельно соединенные соответственно резисторы 18 и 19 и конденсаторы 20 и 21, при этом параллельно транзистору второй секции активного элемента включены последовательно включенные резистор 22 и

45 нестабилизированный выпрямитель 23.

Параллельно выходу основного регули1205133 рующего о гана включен канал 24 компенсации в виде последовательно соединенных резистора 25 и нестабилизированного выпрямителя 26 обратной полярности. При смене полярности выходного напряжения основного регулирующего органа 1 соответственно изменяется на противоположные полярность нестабилизированных выпрямителей 23 и 26 и тип проводимости 10 транзисторов 16 и 17. Тип блока 13 управления соответствует по конструкции установленному в систему регулирующему органу 1. Секции активных элементов могут содержать как параллельно соединенные подобные секции, так и параллельно соединенные транзисторы, число которых определяется общим током быстродействующего регулятора (БДР). На фиг.1 система изоб- 20 ражена в состоянии для выходной координаты "ток объекта",при переходе к координате "напряжение на объВ! екте схема системы упрощается: датчик тока исключается или отключает- 25 ся соответствующий вход от датчика

3 тока.В конкретных условиях применения системы конденсаторы 20 и 21 могут полностью или частично исключаться из схемы.Сравнивающе-усилительный узел 5 выполнен на основе ! одноканальной или многоканальной положительной обратной связи (ПОС), 1 которые создают эффект бесконечного усиления. Дроссель 4 и секции 14 и в указанном (фиг.1) соединении по

35 ( силовым цепям и цепям управления соотносительно этих же цепей образуют быстродействующий регулятор (БДР).

Система (фиг.1) работает на принципе регулирования по отклонению, 40 и поэтому она в равной мере полностьк подавляет все возмущения на фиксированной уставке выходной координаты в ограниченном диапазоне возмушающих воздействий, что достигается в результате совместной работы основного регулирующего органа, быстродействующего регулятора и сравнивающе-усилительного узла на основе ЭБУ.

Если выключить из схемы только БДР, то система неработоспособна, а если выключить только каналы ПОС в сравнивающе-усилительном узле 5, то она теряет показанное качество. БДР работает только в динамике. Первая секция 14 активного элемента БДР работает в системе до определенного минимального напряжения на выходных шинах, при этом уменьшается протекающий через нее ток. В отличие от первой вторая секция (и дополнительно включенные подобные ей) 15 БДР работает при любом напряжении на выходных шинах (поскольку они подключены к источнику 23 питания), а также в противоположной полярности их. Канал 24 компенсации осуществляет нейтрализацию напряжения на объекте, создаваемого нестабилизированным выпрямителем 23, и создает необходимый ток смещения в основном регулирующем органе 1, что обеспечивает работоспособность его при нулевых и противоположных значениях выходных координат системы .

К выпрямителям 23 и 26 не предъявляется требования к качеству их напряжения, так как их нестабильность подавляется сравнивающе-усилительным узлом 5 с помощью основного регулирующего органа 1 и БДР. Вторая секция 15, подключенная к источнику питания, обеспечивает повышение быстродействия системы в начальной области выходных координат системы. С увеличением напряжения на объекте первая секция 14 БДР принимает на себя больший ток. С помощью согласующе-усилительных каскадов 8 и 9 можно переводить ток

БДР с секции 14 на секцию 15 и наоборот путем изменения коэффициентов передачи согласующе-усилительных каскадов. По энергетическим соображениям, например, секцию 15, или подобную ей, совместно со своим согласующе-усилительным каскадом, можно сделать более мощной и в определенной степени инерционной, а секцию 14 — безынерционной, при этом они совместно с основным регулирующим органом 1 выступают как единое и безынерционное звено, т.е. при определенных параметрах 14 и 15 быстродействующий регулятор и основной регулирующий орган 1 воспринимаются объектом и системой в целом как единое безынерционное и полностью управляемое линейное звено, при этом неточная частотная компенсация вследствие нелинейности основного регулирующего органа 1 не имеет существенного значения, так как сравнивающе-усилительный узел на основе ЭБУ полностью компенсирует неточность частотной компенсации БДР и основного регулирующего

1205133 органа 1 в пределах линейного участка амплитудной характеристики входного каскада на основе ЭБУ в сравнивающе-усилительном узле. 5.

Из всех укаэанных видов регулирующего органа наиболее прогрессивным является управляемый выпрямитель, который обладает существенными недостатками, ограничивающими его при- 1О менение (неполная управляемость, дискретность, нелинейность). В системе (фиг.1) БДР под идеальным руководством сравнивающе-усилительного узла 5 полностью устраняет 15 указанные недостатки основного регулирующего органа 1, при этом обеспечивается полная управляемость системы, начиная от нуля ее выходных координат. Уставка выходных коорди- 2О нат может быть -установлена как с помощью сравнивающе-усилительного узла 5 за счет изменения сопротивления его задающего резистора, так и с помощью внешнего источника на- 25 пряжения, которое может быть подано на вход 7 задания уставки.

В системе с выделенным каналом компенсации (фиг.1) выпрямитель 26 неполно используется. Кроме этого, ЗО ,система может работать без явно выраженного дросселя 4, когда канал компенсации не удается реализовать без увеличения тока БДР.

На схеме (фиг.2) изображен второй вариант системы без явно выраженного канала компенсации, где 27 — транзистор (электронная лампа), 28— резистор, 29 — нестабилизированный выпрямитель небольшой мощности. 46

Последовательно соединенные транэис= тор 27, резистор 28 и нестабилизированный выпрямитель 29 включены параллельно выходным шинам системы, т.е. параллельно секциям 14 и 15 активного элемента БДР. Элементы 27-29 совместно образуют секцию активного элемента 30 БДР.

Оба варианта системы работают аналогично, но отличие второго варианта состоит в том, что секция активного элемента 30 помимо функции, выполняемой секциями 14 и 15, дополнительно выполняет функцию канала 24 компенсации в схеме первого варианта.

Ток компенсации устанавливается sa счет выбора рабочей точки покоя транзистора 27, стабильность - которой не имеет значения, так как ее нестабильность полностью компенсируется сравнивающе-усилительным узлом 5. Во втором варианте нестабилизированный выпрямитель 23 может быть исключен из схемы, т.е. работоспособность системы может быть обеспечена без выпрямителя 23 во всем диапазоне выходных координат системы не только в окрестности их нуля, но и при отрицательном значении выходных координат, как это имеет место и в первом варианте системы, т.е. фиг.2 эквивалента фиг.1.

Технико-экономический эффект предлагаемой системы состоит в том, что создана система стабилизации электрической величины при любой уставке ее выходных координат, начиная от нуля, при этом повышено ее быстродействие.

1205133

1205133