SU1118979A1 - Стабилизированный источник переменного напр жени - Google Patents

Abstract

СТЛБИЛИЗИРОВАННиЙ ИСТОЧНИК ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий ключевой усилитель мощности, подключенный силовьам входом к клеммам дл  подключени  первичного источника посто нного напр жени , источник . эталонного переменного напр жени , подключенный к первому входу узла выделени  сигнала ошибки выходного напр жени , широтно-импульсный мо- дул тор, выходом подключенный к уп-. равл гацему входу ключевого усилител  мощности, и сглс1живаюк1ий Lс-фильтр выход которого подключен к клеммам дл  подключени  нагрузки и к второму входу узла выделени  сигнала ошибки , отличающийс  тем, что, с целью по.вьлиени  точности стабилизации и снижени  коэффициента нелинейных искажений выходного .напр жени , в него введены датчик тока дроссел  сглаживающего LC -фильтра и узел сравнени , первый вход которого подключен к выходу узла выделени  сигнала ошибки, второй - к выходу датчика тока дроссел , а выход - к (Л С входу широтно-иштульсного модул тора , причем вход LC-фильтра подключен к выходу ключевого усилител  мощности через датчик тока дроссел . со

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитани  переменного тока, когда требуетс  высокое качество выходных параметров.

Известны преобразователи с синусоидальной формой выходного напр жени , образуемого путем широтно-импульсной .модул ции посто нного напр жени  ij и 2 .

В известных преобразовател х посто нна  составл вша  измен етс  за счет широтно-импульсной модул ции по требуемому закону, задаваемому источником опорного сигнала (например по синусоидальному), с последующим инвертированием выходного напр жени . Моменты инвертировани  совпадают с моментами перехода чере нуль модулированного сигнала l .

В некоторых случа х инвертируют не отфильтрованный синусоидальный сигнал, а миротно-модулированный с последующей фильтрацией 2J.

В известных устройствах не удаетс  обеспечить высокое качество выходного напр жени  (нестабильность и требуег1ую форму) в широком диапазоне изменений тока нагрузки, а также при работе преобразовател  на комплексную нагрузку с большим фазовым сдвигом между током и напр жением нагрузки. .Зачастую питаема  аппаратура содержит нелинейную нагрузку , например выпр мители с емкостным фильтром. Наличие таких цепей приводит к отсечке потребл емого тока, что способствует значительным искажени м формы выходного напр жени  из-за невозможности эффективно и без потерь рекуперировать реактивную мощность в первичный источник питани -.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее ключевой усилитель мощности, подключенный силовым входом к клеммам дл  подключени  первичного источника посто нного напр жени , источник эталонного переменного напр жени , подключенный к первому входу узла выделени  сигнала ошибки выходного напр жени , широтно-импульсный модул тор , входом подключенный к управл ющему входу ключевого усилител  мощности, и сглаживающий LC-фильтр, выход KOTopoio подключен к кле /виам дл  подключени  нагрузки и ко второfiy входу узла выделени  сигнала ошибки.

Данный стабилизированный источник переменного напр жени  сохран ет работоспособность в широком диапазоне изменени  токов нагрузки, однако он не обеспечивает высокой стабильности и малых искажений формы выходного напр  жени  при воздейст .вии различных дестабилизирующих

факторов таких, как изменение тока нагрузки, питающего напр жени  и т.д. в св зи с тем, что качество его выходного напр жени  зависитот коэффициента усилени  в цепи обрат5 ной св зи. Возможности увеличени  коэффициента усилени  в контуре обратной св зи с целью улучшени  выходных параметров источника ограничены предельной величиной коэффициен10 та усилени  Кпред,при котором обеспечиваетс  устойчива  работа стабилизированного источника, как систеь/м автоматического регулировани .

Цель изобретени  - повышение точ5 ности стабилизации и снижение коэффициента нелинейных искажений выходного напр жени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в стабилизированный источQ ник переменного напр жени , содержащий ключевой усилитель мощности, подключенный силовым входом к клеммам дл  подключени  первичного источника посто нного напр жени , ис5 точник эталонного переменного напр жени , подключенный к первому входу узла выделени  сигнала ошибки выходного напр жени , широтно-импульсный модул тор, выходом подключенный к управл ющему входу ключевого усили .гел  мощности, и сглаживаюгт1ий LC-фильтр, выход которого подключен к клеммам дл  подключени  нагрузки и к второму входу узла выделени  сигнала ошибки, введены датчик тока

5 дроссел  сглаживающего LC -фильтра и узел сравнени , первый вход которого подключен к выходу узла выделени  сигнала ошибки, второй - к выходу датчика тока дроссел , а выход - к

0 входу широтно-импульсного модул тора , причем вход LC -фильтра подключен к выходу ключевого усилител  мощности через датчик тока дроссел .

5 На фиг.1 представлена блок-схема стабилизированного источника напр жени ; на фиг.2 - пример конкретного выполнени  предлагаемого устройства .

П Стабилизированный источник переменного напр жени  (фиг.1) содержит источник 1 эталонного переменного напр жени , узел 2 выделени  сигнала ошибки выходного напр жени , узел 3

- сравнени , широтно-импульсный модул тор 4, ключевой усилитель 5 мощности , первичный источник 6 посто нного напр жени , датчик 7 тока дроссел  сглаживаюр1его LC-фильтра 8.Выход узла 2 выделени  сигнала ошибки сое0 динен с первым входом узла 3 сравнени  , а второй вход - с выходом датчика 7 тока дроссел . Выход узла 3 сравнени  соединен с входом широтноимпульсного модул тора 4, выход ко5 торого подключен к управл юсаему вхоу ключевого усилител  5 мощности. ыход последнего через датчик 7 тоа дроссел  соединен со.входом сглаивающего LC -фильтра 8, вглход которого подключен к клеммам дл  подключени  нагрузки 9 и второму входу уза 2 выделени  сигнала ошибки, перый вход которого подключен к выхоу источника 1 эталонного переменного напр жени .

Источник переменного напр жени  работает следующим образом.

Источник переменного напр жени  формирует переменное напр жение, например синусоидальное, которое на входе узла 2 выделени  сигнала ошибки сравниваетс  с выходным напр жением , в результате чего на выходе этого узла формируетс  разностный сигнал, пропорциональный отклонению выходного напр жени  от заданного. Этот сигнал, в свою очередь, сравниваетс  с выходным сигналом датчика 7 тока дроссел  на входе узла 3 сравнени . Образованный в результате э.того сравнени  сигнал поступает на вход широтно-импульсного модул тора 4, который управл ет работой ключевого усилител  5 мощности. Выходное напр жение ключевого усилител  5 мощности через датчик 7 тока дроссел  и сглаживаюиий LC-фильтр 8, обеспечиваю11ий сглаживание на частоте модул ции, поступает на выход устройства .

Узел 3 сравнени , широтно-импульсный модул тор 4, ключевой усилитель 5 мощности с первичным источником 6, датчиком 7 тока и дросселем сглаживающего LC -фильтра 8 представл ют собой стабилизатор тока.дроссел  . Величина стабилизируемого тока дроссел  в этом случае определ етс  величиной напр жени  на выходе узла 2 выделени  сигнала ошибки. В свою очередь на выходе узла 2 выделени  сигнала ошибки в каждый момент времени формируетс  напр жение , обеспечивающее такой ток дроссел  LC -Фильтра В., при котором выходное напр жение соответствует заданному источником 1 эталонного переменного напр жени .

Фазовый сдвиг между сигналами, поступающими на вход узла 3 сравнени  , определ етс  коэффициентом усилени  в контуре,, охваченном обратной св зью с выхода датчика 7 тока дроссел  на вход узла 3 сравнени , и по мере повышени  его уменьшает фазовый сдвиг практически до нул . Таким образом, указанный стабилизатор тока дроссел  представл ет собой пропорциональное безынерционное звено с практически нулевым фазовым сдвигом между входным и выходным ситналами.

в устройстве-прототипе фазовый сдвиг между выходными сигналами узла выделени  сигнала ошибки и выходным напр жением определ етс  в основном фазовым сдвигом, вносимым сглаживающим фильтром, который  вл етс  звеном второго пор дка, и приближаетс  к 180, что и ограничивает величину критического.коэффициента усилени  на весьма малом уровне (к-ак отмечалось выше, пор дка 10-12) .

Введение дополнительного контура обратной св зи в предлагаемом устройстве снижает фазовый сдвиг между выходным напр жением и напр жением на выходе узла выделени  сигнала ошибки по мере уве::1ичени  коэффициента усилени  последнего вплоть до величины, определ емой только конденсатором сглаживающего LC -фильтра, котора  не может превышать 90°.

Благодар  возникающему дополнительному запасу по фазе оказываетс  возможным значительное повышение значени  критического коэффициента усилени  системы, а, следовательно, существенное снижение нестабильности и коэффициента нелинейных искажений выходного- напр жени .

На фиг.2 представлен пример практической реализации предлагаемого стабилизированного источника переменного напр жени , в котором узел 2 выделени  сигнала ошибки и узел 3 сравнени  выполнены на масштабирующих операционных усилител х, широтноимпульсный модул тор 4 содержит генератор пилообразного напр жени  (.ГПН), компараторы k и усилители широтно-модулированных сигналов .Источник переменного напр жени  выполт нен с средней точкой,между которой и выходом ключевого усилител  5 мощности через датчик 7 токд дроссел ,выпоненным на резисторе К и масштабирую1 (ем усилителе, включен сглаживающий LC-фильтр 8. Выход фильтра 8 подключен к клеммам дл  подключени  нагрузки 9.

Работа этого устройства полностью соответствуюет работе устройства, приведенного на фиг.1.

Информаци  о токе дроссел  может быть получена также при помощи других устройств, например при помощи трансформатора тока, включенного в разрыв любого участка цепи, по которому протекает только ток дроссел , что не имеет принципиального значени .

Таким образом, введение датчика 7 тока дроссел  и узла 3 сравнени  с описанными св з ми позвол ет получить дополнительный запас по фазе в контуре, охваченном обратной св зью по выходному напр жению, повысить коэффициент усилени  в этом контуре , а, следовательно, снизить нестабильность и коэффициент нелинейных искажений выходного напр жени . Предлагаемый источник может быть использован дл  получени  не только

синусоидальных, но и других стабили эированных переменных напр жений, закон изменени  которых должен быть задан источником эталонного переменного напр жени .

Фиг.2

Claims (1)

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий ключевой усилитель мощности, подключенный силовым входом к клеммам для подключения первичного источника постоянного напряжения, источник . эталонного переменного напряжения, подключенный к первому входу узла выделения сигнала ошибки выходного напряжения, широтно-импульсный мо— дулятор, выходом подключенный к управляющему входу ключевого усилителя мощности, и сглаживающий LC-фильтр^ выход которого подключен к клеммам для подключения нагрузки и к второму входу узла выделения сигнала ошибки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации и снижения коэффициента нелинейных искажений выходного напряжения, в него введены датчик тока дросселя сглаживающего LC -фильтра и узел сравнения, первый вход которого подключен к выходу узла выделения сигнала ошибки, второй - к выходу датчика тока дросселя, а выход - к входу широтно-импульсного модулятора, причем вход LC -фильтра подключен к выходу ключевого усилителя мощности через датчик тока дросселя.

   Фиг!

   1118979-А