Способ управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик ф» г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 270281 (21) 3254501/24-07 (51) М. КП з с присоединением заявки й»о

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК621. 316. .722.1(088.8) Опубликовано 15.09.82.Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 1509.82.(72) Авторы изобретения

И.М.Антонов, A.Ã.Ïoëèêàðïoâ и Е.Ф.Се

Московский ордена Ленина энергетический (71) Заявитель

»,54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫМИ

СТАБИЛИЗАТОРАМИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам управления стабилизаторами постоянного напряжения, включенными на общую нагрузку.

Известны способы управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжеиия, в которых для управления регулирующими элементами стабилизаторов используют сигналы, полученные в каждом из стабилизаторов в результате суммирования сигналов рассогласования, выделенных сравнением выходного напряжения с опорным, и сигналов, пропорциональных выходному току соответствующего стабчлизатора .(1).

Недостатком данных способов управления является неравномерная нагрузка параллельно включенных стабилизаторов, что приводит к снижению коэффициента полезного действия, который, максимален при одинаковой нагрузке параллельно включенных стабилизаторов одинаковой мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ угравления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения, заключающийся в том, что в

-"й каждом из стабилизаторов выделяют сигнал, пропорциональный выходному току,- который сравнивают с аналогичным сигналом последующего стабилизатора из ряда параллельно включенных, полученный сигнал суммируют с разностью выходного и опорного напряжений и суммарный сигнал используют для управления регулирующим элементом последующего стабилизатора I2).

Недостатком известного способа является неравномерное распределение тока нагрузки параллельно включенным, стабилизаторам, следствием чего является увеличение потерь мощности.

Цель изобретения — обеспечение равномерной нагрузки стабилизаторов.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу первый из ряда параллельно включенных стабилизаторов является последующим для последнего.

Для распределения общей выходНой мощности по стабилизаторам в соответствии с выходными мощностями каждого из них, сигналы, пропорциональные выходным токам каждого стабилизатора, преобразуют в сигналы, пропорционат1ьные падениям напряжения на внут959054 ренних сопротивлениях соответствующих регуляторов.

С целью уменьшения потерь мощности в импульсных стабилизаторах постоянного напряжения, для получения сигналов, пропорциональных падению напряжения на выходных сопротивлениях регуляторов,,измеряют паде.ние напряжения на омических сопротивлениях дросселей соответствующих стабилизаторов. 10

На фиг.1 — 3 приведены структурные схемы трех параллельно включенных стабилизаторов, поясняющие предлагаемый способ управления применительно к импульсным стабилизаторам 15 постоянного напряжения.

Устройство (фиг.1) включает схему управления 1, положительную 2 и отрицательную 3 шины источника питания, нагрузку 4, регулирующие 20 элементы первого, второго и третьего стабилизаторов соответственно

5-7, дроссели фильтра первого, второго и третьеГо стабилизаторов соответственно 8-10, датчики тока перво- 25

ro, второго и третьего стабилизаторов 11-13, конденсаторы фильтра первого, второго и третьего стабилизаторов 14-16, шунтирующие диоды первого, второго и третьего стабилизаторов 17-19, модуляторы длительнос-, ти включенного состояния регулирующих элементов первого, второго и третье го стабилизаторов 20-22, усилители обратной связи первого, второго и третьего стабилизаторов 23-25, ис.точники опорных напряжений первого, второго и третьего стабилизаторов

26-28, дифференциальные усилители первого, второго и третьего стабнлизаторов 29-31, суммирующие уст- 4ц ройства первого, второго и третьего стабилизаторов 32-34.

На фиг.2 позиции 35-37 — устройства, преобразующие сигналы, про- 45 порциональные токам каждого из стабилизаторов в сигналы, пропорциональные падениям напряжения на выходных сопротивлениях регуляторов первого, второго и третьего ста- 50 билизаторов соответственно.

На фиг.3 позиции 38-40 - устройства измерения падений напряжения на омических сопротивлениях дросселей первого, второго и третьего стабилизаторов.

Схема управления 1 (фиг.1) имеет три выхода, связанные с входами запуска модуляторов длительности 20-22, выходы которых соединены с управляющими входаМи регулирующих элементов 5-7 соответственно.

Между положительной 2 и отрицательной 3 шинами источника питания включены три цепи, первая из которых содержит-последовательно соединен- 65 ные регулирующий элемент 5, дроссель 8, датчик тока 11 и конденсатор 14, вторая - регулируниаий элемент 6, дроссель 9, датчик тока 12 и конденсатор 15, третья — регулирующий элемент 7, дроссель 10, датчик тока 13 и конденсатор 16.

Конденсаторы 14-16 включены параллельно и параллельно им включена нагрузка 4. Шунтирующие диоды 1719 катодами подключены к общим точкам соединения регулирующих элементов 5-7 и дросселей фильтра 8-10 соответственно, а аноды диодов соединены с отрицательной шиной 3.

Каждый из усилителей обратной связи 23-25 имеет два входа. "между первыми из них и отрицательной шиной 3 включены соответственно источники опорного напряжения 26-28, а вторые входы связаны с общими точками соединения датчиков тока 11-13 и конденсаторов 14-16 соответственно..Выходы усилителей обратной связи 23-25 связаны соответственно с первыми входами суммирующих устройств

32-34, выходы которых подключены к управляющим входам модуляторов длительности 20-22, а вторые входы сум-, мирующих устройств соединены с выходами дифференциальных усилителей

29-30 и 31 соответственно. К первым входам дифференциальных усилителей 29-31 подключены выходы датчиков тока 11-13. Второй вход дифференциального усилителя 29 соединен с первым входом дифференциального усилителя 30, второй вход дифференциального усилителя 30 связан с первым входом дифференциального усилителя 31, а второй вход последнего подключен к первому входу дифференциального усилителя 29.

Отличие устройства изображенного на фиг.2 от устройства изображенного на фиг.1 состоит в том, что между выходами датчиков тока 11-13 и первыми входами дифференциальных усилителей 29-31 включены соответственно устройства 35-37, преобразующие сигналы, пропорциональные токам каждого из стабилизаторов в сигналы, пропорциональные падениям напряжения на .выходных сопротивлениях соответствующих регуляторов.

Между положительной 2 и отрицательной 3 шинами входного источника (фиг.3) включены три цепи, первая из которых содержит последовательно соединенные регулирующий элемент 5, дроссель 8 и конденсатор фильтра 14, вторая — регулирующий элемент 6, дроссель 9 и конденсатор фильтра 15, третья— регулирующий элемент 7, дроссель

10 и конденсатор фильтра 16. Вторые входы усилителей обратной связи 23-25 подключены к общим точ959054

Пусть по каким-либо причинам изменяется, например увеличивается, ток, отдаваемый в нагрузку вторым стабилизатором. Для идентичных ста-. 40 билизаторов это возможно только за счет увеличения длительности включенного состояния регулирующего элемента 6 второго стабилизатора. При этом Изменяется сигнал на выходе 45 датчика тока 12, соединенного с разноименными входами дифференциальных усилителей 29 и 30 соответственно первого и второго каналов. Поэтому появившиеся на. выходах усилителей 29 и 30 разностные сигналы имеют противоположную полярность. Она должна быть. такой, чтобы суммарный сигнал с выхода суммирующего устройства 32 увеличивал длительность включенного состояния регулирующего элемента 5 первого стабилизатора, а суммарный сигнал с выхода суммирующего устройства 33 второго стабилизатора уменьшал длительность включенного состояния регулирующего элемента б второго стабилизатора. Результатом такого воздействия является уменьшение тока второго стабилизатора и увеличение тока первого стабилизатора. Но увеличение тока первого

50 кам соединения дросселей фильтра

8-10 и конденсаторов фильтра 1416 соответственно. Параллельно дросселям фильтра 8-10 включены ,устройства 38-40, измеряющие падения напряжения на омических сопротивлениях соответствующих дросселей, Выходы устройств 3840 подключены соответственно к первым входам дифференциальных усилителей 29-31. Все остальные сое- 10 динения соответствуют описанию устройства, изображенного на фиг.1.

Принцип работы, устройства (фиг.1) состоит в следующем.

Схема управления 1 вырабатывает 15 сигналы, осуществляющие запуск модуляторов длительности 20-22 и синхронизирующие при необходимости работу параллельно включенных стабилизаторов.

Для определенности предположим, что все включенные стабилизаторы идентичны и отдают в нагрузку 4 одинаковые токи, что при постоянном выходном напряжении эквивалентно равномерному распределению отдаваемой

25 мощности. В этом случае датчики тока 11-13 вырабатывают одинаковые сигналы, и, следовательно, сигналы на выходных дифференциальных усилителях 29-31 равны нулю. Поэтому сигналы с выходов суммирующих устройств

32-34, воздействующие на модуляторы длительности. 20-22 определяются усиленными сигналами рассогласования усилителей связи 23-25.

35 стабилизатора вызывает изменение сигнала »а выходе датчика тока 11, которое передается на второй вход диф ðÐHûèàëüíîão усилителя 31 третьего стабилизатора, причем такое изменение вызывает увеличение длительности включенного состояния регулирующего элемента 7 третьего стабилизатора, и, следовательно, увеличение тока,.отдаваемого этим стабилизатором в нагрузку. Последнее вызывает изменение сигнала на выходе датчика тока 13 третьего стабилизатора.

Детальный анализ работы устройства в установившемся режиме показывает, что при описанном способе управления, когда входные цепи дифференциальных усилителей соединены в кольцо, любое изменение тока нагрузки или тока, отдаваемого в нагрузку бдним из стабилизаторов, приводит к равномерному распределению этого изменения по каждому из параллельно включенных стабилизаторов.

Предлагаемый способ, когда датчики тока 11-14 вырабатывают одинаковые сигналы при одинаковых токах в стабилизаторах, неприемлем при включении на общую нагрузку стабилизаторов с одинаковыми уровнями выходного напряжения, но различной номинальной мощности. В этом случае распределение тока нагрузки по параллельно включенным стабилизаторам должно осуществляться пропорционально их выходным мощностям. Для получения такого распределения достаточно преобразовать сигнал, пропорциональный току, отдаваемому стабилизатором в общую нагрузку, в сигнал, пропорциональный падению напряжения на выходном сопротивлении регулятора.

Для реализации такого способа параллельного включения (фиг.2) между выходными зажимами датчиков тока 11-13 и первыми входами дифференциальных усилителей 29-31 включены устройства 35-37, преобразующие сигналы, пропорциональные токам каждого из стабилизаторов в сигналы, пропорциональные падениям напряжений на внутренних сопротивлениях соответствующих регуляторов. На выходах устройств 35-37 при номинальных то- ках каждого из стабилизаторов сигналы должны быть равны. Во всем остальном работа устройства на фиг.2 аналогична работе устройства на фиг.1. Если в качестве датчиком тока используются резисторы, то устройства фиг. 1 и фиг.2 идентичны в том случае, ког-. да сопротивление резисторов выбраны пропорционально выходным сопротивлениям регуляторов так, что при номинальных выходных токах в каждом из стабилизаторов падения напряжения на указанных резисторах равны.

959054

Описанные схемы управления приме- нимы и для стабилизаторов с непрерывным регулированием. При этом . суммарный сигнал с выходов суммирующих устройств 32-34 должен .необходимым образом изменять сопротивление по постоянному току соответствующих регулирующих элементов.

Включение датчиков тока в последовательную цепь с регулирующими зле . ментами всегда приводят к дополни- l0 тельным потерям мощности, В импульсных стабилизаторах постоянного напряжения этого можно избежать, если измерять падение напряжения на омических сопротивлениях дросселей ста- 15 . билизаторов. Поскольку эти сопротив- ления входят составной частью в выходные сопротивления регуляторов, то такое измерение по существу дает сигнал, пропорциональный падению напря- 20 жения на выходном сопротивлении регуляторов.

Устройство, реализующее подобный способ, представлено на фиг.3. Здесь параллельно дросселям фильтров 8-10 включены устройства 38-40, измеряющие падение напряжения на омических сопротивлениях дросселей. С выходов устройств 38-40 сигналы подаются на первые входы дифференциальных усилителей 29-31. Принцип работы устройства фиг.3 идентичен работе. устройств фиг.1 и фиг.2, однако отсутствие датчиков тока приводит к увеличению коэффициента полезного действия.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает равномерную нагрузку параллельно включенных стабилизаторов, распределение выходкой мощности по стабилизаторам в соответствии с выходными мощностями каждого из 40 них и уменьшение потерь мощности.

Формула изобретения

1. Способ, управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения, заключающийся в том, что в каждом иэ стабилизаторов выделяют сигнал, пропорциональный выходному току, который сравнивают с аналогичным сигналом последующего стабилизатора из ряда параллельно включенных, подученный сигнал суммируют с разностью выходного и опорного напряжений и суммарный сигнал используют для управления регулирующим элементом последующего стабилизатора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что., с целью обеспечения равномерной нагрузки стабилизаторов, первый иэ ряда параллельно включенных стабилизаторов является последующим для последнего.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью распределения общей выходной мощности по стабилизаторам в соответствии с выходными мощностями каждого из них, сигналы, пропорциоанльные выходным токам каждого из стабилизаторов, преобразуют в сигналы пропорциональные падениям, напряжения на выходных сопротивлениях соответствующих регуляторов.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения потерь мощности в импульсных стабилизаторах постоянного напряжения, для получения сигналов, пропорциональных падениям напряжения на выходных сопротивлениях регуляторов, измеряют падения напряжения на омических сопротивлениях дросселей соответствующих стабилизаторов.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

1 ° Сборник "Электронная технике в автоматике", вып.9, М., "Советское радио", 1977, с.56-60.

2. Мкртчян Ж.A. Электропитание электронно-вычислительных машин.

"Энергия", 1980, с.184 (прототип).

959054

Составитель С. Стрелецкий

Редактор A. Гулько ТехредЛ.Пекарь Корректор О.Билак

Заказ 015 64 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,