RU2010304C1

RU2010304C1 - Controlled d c regulator

Info

Publication number: RU2010304C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Калиниченко
Original assignee: Объединенный Институт Ядерных Исследований
Priority date: 1991-05-05
Filing date: 1991-05-05
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: controlled D C regulator has power regulator connected via current pickup to terminals for connection of load. Controlling input of power regulator is linked through analog storage to output of D C amplifier which input is connected to output of current pickup manufactured in the form of measuring unit with balancing of D C ampere-turns. It includes measuring winding linked to leads-out of current pickup, compensation winding composed of N separate sections with different number of turns, detector of unbalance of ampere-turns which output is used as output of current pickup. Regulator includes source of standard current and digital change-over switch composed of changing-over cells. Regulator also has unit for connection with computer, threshold current element, univibrator, supplementary changing-over cell, resistor and power transformer with primary and N+1 secondary insulated windings. EFFECT: enhanced reliability of regulator as compared with prototype. 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам тока. The invention relates to electrical engineering, in particular to stabilized current sources.

Известен стабилизатор постоянного регулируемого тока [1] , который содержит силовой регулятор, соединенный через датчик тока с выводами для подключения нагрузки, управляющий вход силового регулятора подключен к выходу усилителя постоянного тока, вход которого подключен к выходу датчика тока, который выполнен в виде измерительного узла с уравновешиванием ампервитков постоянных токов, включающего измерительную обмотку, подключенную к входным выводам датчика тока, компенсационную обмотку, состоящую изN отдельных секций с разным числом витков, детектор разбаланса ампервитков, выход которого является выходом датчика тока, источник эталонного тока, силовой трансформатор и цифровой переключатель, состоящий из N транзисторных переключающих ячеек, к выходным выводам которых подключены соответственно выводы секций компенсационной обмотки, переключающие ячейки входными выводами соединены последовательно друг с другом, необъединенные входные выводы первой и N-й ячеек являются входными выводами цифрового переключателя, управляющие входы переключающих ячеек подключены к соответствующим выходам блока связи с ЭВМ. Known constant current stabilizer [1], which contains a power regulator connected through a current sensor with terminals for connecting the load, the control input of the power regulator is connected to the output of the DC amplifier, the input of which is connected to the output of the current sensor, which is made in the form of a measuring unit with balancing the ampere-turns of constant currents, including a measuring winding connected to the input terminals of the current sensor, a compensation winding consisting of N separate sections with different numbers in currents, ampere-current imbalance detector, the output of which is the output of the current sensor, a reference current source, a power transformer and a digital switch consisting of N transistor switching cells, the output terminals of which are connected respectively to the sections of the compensation winding sections, the switching cells are connected in series with each other by input terminals , unconnected input pins of the first and Nth cells are the input pins of the digital switch, the control inputs of the switching cells are connected to corresponding outputs of the computer communication unit.

Основной недостаток известного устройства - ухудшение точности стабилизации тока. Ухудшение точности стабилизации обусловлено токами утечки коммутирующих транзисторов, составляющих основу цифрового переключателя прототипа. Погрешность стабилизатора, обусловленная токами утечки коммутирующих транзисторов, при прочих равных условиях тем больше, чем больше величина среднего значения тока утечки применяемых транзисторов. The main disadvantage of the known device is the deterioration of the accuracy of current stabilization. Deterioration of stabilization accuracy is caused by leakage currents of switching transistors, which form the basis of the digital switch of the prototype. The stabilizer error due to the leakage currents of the switching transistors, ceteris paribus, the greater, the greater the average value of the leakage current of the applied transistors.

Известен стабилизатор постоянного регулируемого тока, являющийся наиболее близким техническим решением к данному изобретению [2] . Он содержит силовой регулятор, соединенный через датчик тока с выводами для подключения нагрузки, пороговый элемент тока, одновибратор, вход запуска которого подключен к соответствующему выходу блока связи с электронно-вычислительной машиной, к соответствующему входу которого подключен выход порогового элемента тока, усилитель постоянного тока, вход которого подключен к выходу датчика тока, который выполнен в виде измерительного узла с уравновешиванием ампервитков постоянных токов, включающего в себя измерительную обмотку, подключенную к входным выводам датчика тока, компенсационную обмотку, состоящую из N отдельных секций с разным числом витков, детектор разбаланса ампервитков, выход которого является выходом датчика тока, источник эталонного тока, силовой трансформатор с первичной и N вторичной обмотками, а также цифровой переключатель, состоящий из N переключающих ячеек, к выходным выводам которых подключены соответственно выводы секций компенсационной обмотки, к выводам переменного тока переключающих ячеек подключены соответственно вторичные обмотки силового трансформатора, переключающие ячейки входными выводами соединены последовательно друг с другом, необъединенные входные выводы первой и N-ячеек использованы в качестве входных выводов цифрового переключателя, управляющие входы переключающих ячеек подключены к соответствующим выходам блока связи с электронно-вычислительной машиной, при этом каждая из переключающих ячеек содержит первый и второй тиристоры, управляющие электроды тиристоров через шунтирующие резисторы соединены с их катодами, первый и второй оптоэлектронные ключи, управляющие входы которых использованы в качестве управляющих входов переключающей ячейки цифрового переключателя. Основной недостаток прототипа - снижение надежности стабилизатора, что проявляется в ошибках при отработке уставки тока. Эти ошибки случаются в цифровом переключателе. Для устранения каждой ошибки приходится повторно приводить в действие цифровой переключатель. Причина указанных ошибок (т. е. сбоев в цифровом переключателе) состоит в следующем. Когда цифровой переключатель приводится в действие для отработки уставки, это означает, что в действие приводятся в общем случае N контуров принудительной коммутации тиристоров. Даже при весьма высокой надежности действия одного контура вероятность сбоев увеличивается в N раз за счет массовости, а с учетом того, что в момент коммутации в контурах коммуникации должны развиваться относительно высокие импульсные мощности, становится ясно, что практическая реализация высоконадежной системы контуров коммутации является сложной задачей. Known stabilizer constant controlled current, which is the closest technical solution to this invention [2]. It contains a power regulator connected through a current sensor with terminals for connecting the load, a threshold current element, a single vibrator, the start input of which is connected to the corresponding output of the communication unit with an electronic computer, the output of the threshold current element is connected to the corresponding input, a DC amplifier, the input of which is connected to the output of the current sensor, which is made in the form of a measuring unit with balancing the ampere-turns of constant currents, which includes a measuring winding, to the input terminals of the current sensor, a compensation winding consisting of N separate sections with a different number of turns, an ampere unbalance detector, the output of which is the output of a current sensor, a reference current source, a power transformer with primary and N secondary windings, as well as a digital switch consisting from N switching cells, to the output terminals of which the conclusions of sections of the compensation winding are connected, respectively, the secondary windings of the power supply are connected respectively to the conclusions of the alternating current of the switching cells about the transformer, the switching cells with the input pins are connected in series with each other, the unconnected input pins of the first and N-cells are used as the input pins of the digital switch, the control inputs of the switching cells are connected to the corresponding outputs of the communication unit with the electronic computer, each of which switching cells contains the first and second thyristors, the control electrodes of the thyristors are connected through their shunt resistors to their cathodes, the first and second optoelectronic switches, ulation inputs are used as the switch control inputs of the digital switching cell. The main disadvantage of the prototype is the decrease in the reliability of the stabilizer, which is manifested in errors when working out the current setting. These errors happen in the digital switch. To eliminate each error, you have to re-operate the digital switch. The cause of these errors (i.e., failures in the digital switch) is as follows. When the digital switch is actuated to adjust the setpoint, this means that, in the general case, N circuits of forced switching of the thyristors are actuated. Even with a very high reliability of one circuit, the probability of failures increases N times due to mass, and taking into account the fact that at the time of switching relatively high pulsed powers must develop in the communication circuits, it becomes clear that the practical implementation of a highly reliable system of switching circuits is a difficult task .

Кроме того, в балластных резисторах суммарно рассеивается значительная мощность (порядка 100 Вт для стабилизатора на номинальный ток 4кА). In addition, significant power is dissipated in ballast resistors (about 100 W for a stabilizer for a rated current of 4 kA).

Целью изобретения является повышение надежности стабилизатора. The aim of the invention is to increase the reliability of the stabilizer.

Для этого в стабилизатор, содержащий силовой регулятор, соединенный через датчик тока с выводами для подключения нагрузки, пороговый элемент тока, одновибратор, вход запуска которого подключен к соответствующему выходу блока связи с электронно-вычислительной машиной, к соответствующему входу которого подключен выход порогового элемента тока, усилитель постоянного тока, вход которого подключен к выходу датчика тока, который выполнен в виде измерительного узла с уравновешиванием ампервитков постоянных токов, включающего в себя измерительную обмотку, подключенную к входным выводам датчика тока, компенсационную обмотку, состоящую из N отдельных секций с разным числом витков, детектор разбаланса ампервитков, выход которого является выходом датчика тока, источник эталонного тока, силовой трансформатор с первичной и N вторичными обмотками, а также цифровой переключатель, состоящий из N переключающих ячеек, к выходным выводам которых подключены соответственно выводы секций компенсационной обмотки, к выводам переменного тока переключающих ячеек подключены соответственно вторичные обмотки силового трансформатора, переключающие ячейки входными выводами соединены последовательно друг с другом, необъединенные входные выводы первой и N-й ячеек использованы в качестве входных выводов цифрового переключателя, управляющие входы переключающих ячеек подключены к соответствующим выходам блока связи с электронно-вычислительной машиной, при этом каждая переключающая ячейка содержит первый и второй тиристоры, управляющие электроды тиристоров через шунтирующие резисторы соединены с катодами, первый и второй оптоэлектронные ключи, управляющие входы которых использованы в качестве управляющих входов переключающей ячейки цифрового переключателя, введены аналоговый запоминающий блок, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, выход - управляющему входу силового регулятора, а управляющий вход - к выходу одновибратора, дополнительная переключающая ячейка, выводы переменного тока которой подключены к дополнительной вторичной обмотке, введенной в силовой трансформатор. To do this, to a stabilizer containing a power regulator connected through a current sensor with terminals for connecting the load, a threshold current element, a one-shot, the start input of which is connected to the corresponding output of the communication unit with an electronic computer, the output of the threshold current element is connected to the corresponding input, a DC amplifier, the input of which is connected to the output of the current sensor, which is made in the form of a measuring unit with balancing the amperage of constant currents, which includes measuring a winding connected to the input terminals of the current sensor, a compensation winding consisting of N separate sections with a different number of turns, an ampere unbalance detector, the output of which is the output of a current sensor, a reference current source, a power transformer with primary and N secondary windings, as well as a digital a switch consisting of N switching cells, the output terminals of which are connected respectively to the sections of the compensation winding sections, to the AC terminals of the switching cells are connected respectively the secondary windings of the power transformer, the switching cells with the input pins are connected in series with each other, the unconnected input pins of the first and Nth cells are used as the input pins of the digital switch, the control inputs of the switching cells are connected to the corresponding outputs of the communication unit with an electronic computer, while each switching cell contains the first and second thyristors, the thyristor control electrodes are connected to the cathodes through shunt resistors, the first and second op electronic keys, the control inputs of which are used as control inputs of the switching cell of the digital switch, an analog storage unit is introduced, the input of which is connected to the output of the DC amplifier, the output to the control input of the power regulator, and the control input to the output of the single-vibrator, an additional switching cell, outputs AC of which are connected to an additional secondary winding introduced into the power transformer.

Первый вывод источника эталонного тока соединен непосредственно с первым выводом цифрового переключателя, а через резистор - с первым выводом дополнительной переключающей ячейки, второй вывод которой соединен с вторым входным выводом цифрового переключателя, второй вывод источника эталонного тока через пороговый элемент тока соединен с третьим выводом дополнительной переключающей ячейки, управляющие входы которой подключены к соответствующим выходам блока связи с электронно-вычислительной машиной. В каждую переключающую ячейку цифрового переключателя введен выпрямитель, выводы переменного тока которого использованы в качестве выводов переменного тока переключающей ячейки, анод первого тиристора соединен соответственно с первым входным и первым выходным выводами переключающей ячейки, второй выходной вывод которой соединен с анодом второго тиристора, к объединенным катодам первого и второго тиристоров подключены второй входной вывод переключающей ячейки, общие выводы первого и второго оптоэлектронных ключей, а также соответствующий вывод постоянного тока выпрямителя, второй вывод постоянного тока которого подключен к входным выводам первого и второго оптоэлектронных ключей, выходные выводы которых подключены соответственно к управляющим электродам первого и второго тиристоров. The first output of the reference current source is connected directly to the first output of the digital switch, and through the resistor to the first output of the additional switching cell, the second output of which is connected to the second input terminal of the digital switch, the second output of the reference current source through the threshold current element is connected to the third output of the additional switching cells, the control inputs of which are connected to the corresponding outputs of the communication unit with an electronic computer. A rectifier is introduced into each switching cell of the digital switch, the AC terminals of which are used as the alternating current outputs of the switching cell, the anode of the first thyristor is connected respectively to the first input and first output terminals of the switching cell, the second output terminal of which is connected to the anode of the second thyristor, to the combined cathodes the first and second thyristors are connected to the second input terminal of the switching cell, the common conclusions of the first and second optoelectronic keys, as well as vuyuschy terminal of the rectifier, a second DC output is connected to the input terminals of the first and second optocouplers, the output terminals of which are connected respectively to the control electrodes of the first and second thyristors.

Существенными отличительными признаками предложенного технического решения являются введенные в устройство аналоговый запоминающий блок, дополнительная переключающая ячейка, резистор, а также дополнительная обмотка, введенная в силовой трансформатор, и выпрямители, введенные в каждую переключающую ячейку цифрового переключателя. Существенными отличительными признаками являются также новые связи между указанными и другими элементами в их совокупности. Salient features of the proposed technical solution are the analog storage unit, an additional switching cell, a resistor, as well as an additional winding introduced into the power transformer, and rectifiers introduced into each switching cell of the digital switch introduced into the device. Significant distinguishing features are also new relationships between these and other elements in their entirety.

Введенные в прототип перечисленные новые элементы и связи обеспечивают повышение надежности стабилизатора, так как в новом техническом решении исключены (N - 1) контуров принудительной коммутации. Соответствующая работа переключающих ячеек цифрового переключателя обеспечивается действием дополнительной переключающей ячейки, которая содержит контур принудительной коммутации. Дополнительная переключающая ячейка обеспечивает принудительное выключение всех включенных тиристоров цифрового переключателя за счет снятия тока с цифрового переключателя и отвода его в шунтирующую цепь, образованную соответствующими элементами дополнительной переключающей ячейки. В результате сбои в цифровом переключателе, обусловленные процессом коммутации его тиристоров, исключаются. Вероятность сбоев в цифровом переключателе определяется теперь вероятностью сбоев коммутации тиристоров в одной дополнительной переключающей ячейке. The listed new elements and connections introduced into the prototype provide increased stability of the stabilizer, since (N - 1) forced switching circuits are excluded in the new technical solution. The corresponding operation of the switching cells of the digital switch is provided by the action of an additional switching cell, which contains a forced switching circuit. An additional switching cell provides the forced shutdown of all the thyristors of the digital switch by removing the current from the digital switch and diverting it to the shunt circuit formed by the corresponding elements of the additional switching cell. As a result, failures in the digital switch due to the switching process of its thyristors are eliminated. The probability of failures in the digital switch is now determined by the probability of thyristor switching failures in one additional switching cell.

На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного стабилизатора постоянного регулируемого тока; на фиг. 2 - принципиальная схема переключающей ячейки цифрового переключателя; на фиг. 3 - принципиальная схема оптоэлектронного ключа (пример выполнения); на фиг. 4 - принципиальная схема дополнительной переключающей ячейки (пример выполнения); на фиг. 5 - временные диаграммы управляющих импульсов. In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed stabilizer constant controlled current; in FIG. 2 is a schematic diagram of a switching cell of a digital switch; in FIG. 3 is a schematic diagram of an optoelectronic switch (embodiment); in FIG. 4 is a schematic diagram of an additional switching cell (embodiment); in FIG. 5 is a timing diagram of control pulses.

Стабилизатор (см. фиг. 1) содержит силовой регулятор 1, датчик 2 тока, усилитель 3 постоянного тока, нагрузку 4 стабилизатора. Датчик 2 тока выполнен на основе измерительного узла с уравновешиванием ампервитков постоянных токов и содержит измерительную обмотку 5, компенсационную обмотку, включающую в себя первую 6, вторую 7 и N-ю 8 секции, детектор 9 разбаланса ампервитков, источник 10 эталонного тока и цифровой переключатель 11, содержащий первую 12, вторую 13 и N-ю 14 переключающие ячейки. Выводы первой переключающей ячейки 12 обозначены следующим образом: входные - 15 и 16, выходные - 17 и 18, управления - 19 и 20, переменного напряжения - 22 и 23 (остальные переключающие ячейки цифрового переключателя 11 имеют аналогичные выводы, которые для упрощения чертежа не нумеруются). The stabilizer (see Fig. 1) contains a power regulator 1, a current sensor 2, a DC amplifier 3, a load 4 of the stabilizer. The current sensor 2 is made on the basis of a measuring unit with balancing the ampere-turns of constant currents and contains a measuring winding 5, a compensation winding, which includes the first 6, second 7 and N-th 8 sections, detector 9 imbalance of ampere-turns, source 10 of the reference current and digital switch 11 containing the first 12, second 13 and Nth 14 switching cells. The findings of the first switching cell 12 are indicated as follows: input - 15 and 16, output - 17 and 18, control - 19 and 20, alternating voltage - 22 and 23 (the remaining switching cells of the digital switch 11 have similar conclusions, which are not numbered to simplify the drawing )

Стабилизатор содержит также пороговый элемент 24 тока, одновибратор 25, аналоговый запоминающий блок 26, дополнительную переключающую ячейку, резистор 28, блок 29 связи с ЭВМ 30, силовой трансформатор 31, имеющий первичную обмотку 32 и (N + 1) вторичных: первую 33, вторую 34, N-ную 35 и дополнительную 36. Выводы 37 и 38 первичной обмотки 32 служат для подключения силовой сети. Выводы дополнительной переключающей ячейки 27 обозначены следующим образом: первый - 39, второй - 40, третий - 41, выводы переменного тока - 42 и 43, выводы управления - 44 и 45, общий - 46. The stabilizer also contains a threshold current element 24, a single vibrator 25, an analog storage unit 26, an additional switching cell, a resistor 28, a computer communication unit 29, a power transformer 31 having a primary winding 32 and (N + 1) secondary: the first 33, the second 34, N-th 35 and additional 36. Conclusions 37 and 38 of the primary winding 32 are used to connect the power network. The findings of the additional switching cell 27 are indicated as follows: the first is 39, the second is 40, the third is 41, the AC terminals are 42 and 43, the control terminals are 44 and 45, and the total is 46.

Силовой регулятор 1 через нагрузку 4 подключен к измерительной обмотке 5, т. е. к входу датчика тока 2. Управляющий вход силового регулятора 1 подключен к выходу аналогового запоминающего блока 26, вход которого через усилитель 3 постоянного тока подключен к детектору 9 разбаланса ампервитков, т. е. к выходу датчика тока 2. Измерительная обмотка 5 и секции 6, 7 и 8 компенсационной обмотки имеют магнитную связь с детекторами 9 разбаланса ампервитков. Управляющий вход аналогового запоминающего блока 26 подключен к выходу одновибратора 25, вход запуска которого подключен к соответствующему выходу блока 29 связи с ЭВМ 30. The power regulator 1 is connected through a load 4 to the measuring winding 5, i.e., to the input of the current sensor 2. The control input of the power regulator 1 is connected to the output of the analog storage unit 26, the input of which through the DC amplifier 3 is connected to the ampere unbalance detector 9, t ie, to the output of the current sensor 2. The measuring winding 5 and sections 6, 7 and 8 of the compensation winding are magnetically coupled to the detectors 9 imbalance ampervitov. The control input of the analog storage unit 26 is connected to the output of the one-shot 25, the start input of which is connected to the corresponding output of the communication unit 29 with the computer 30.

Переключающие ячейки 12, 13 и 14 цифрового переключателя 11 входными выводами соединены последовательно друг с другом. Необъединенные выводы ячеек 12 и 14 являются входными выводами цифрового переключателя 11, к ним через пороговый элемент 24 тока и соответствующую цепь дополнительной переключающей ячейки 27 подключен источник 10 эталонного тока. Через другую цепь дополнительной переключающей ячейки 27 и пороговый элемент 24 тока к источнику 10 эталонного тока подключен резистор 28. The switching cells 12, 13 and 14 of the digital switch 11 are connected in series with the input terminals. The unconnected conclusions of the cells 12 and 14 are the input terminals of the digital switch 11, to them, through the threshold current element 24 and the corresponding circuit of the additional switching cell 27, a reference current source 10 is connected. Through another circuit of the additional switching cell 27 and the threshold current element 24, a resistor 28 is connected to the reference current source 10.

Секция 6 компенсационной обмотки подключена к выходным выводам 17, 18 первой переключающей ячейки 12. Секции 7 и 8 компенсационной обмотки подключены к аналогичным выводам соответственно ячеек 13 и 14 цифрового переключателя 11. Управляющие выводы 19, 20 и общий вывод 21 переключающей ячейки 12, а также аналогичные выводы ячеек 13, 14 и 27 подключены к соответствующим выходам блока 29 связи с ЭВМ. Блок 29 связи через магистраль связан с ЭВМ 30. Section 6 of the compensation winding is connected to the output terminals 17, 18 of the first switching cell 12. Sections 7 and 8 of the compensation winding are connected to the similar terminals of cells 13 and 14 of the digital switch 11. The control terminals 19, 20 and the common terminal 21 of the switching cell 12, and similar conclusions of cells 13, 14 and 27 are connected to the corresponding outputs of the computer communication unit 29. The communication unit 29 through the highway is connected to a computer 30.

Первая вторичная обмотка 33 силового трансформатора 29 подключена к выводам 22, 23 переменного напряжения первой переключающей ячейки 12. Другие вторичные обмотки 43, 35 и 36 подключены к аналогичным выводам соответствующих ячеек 13, 14 и 27. Первичная обмотка 32 подключена к зажимам 37 и 38, которые служат для подключения к силовой сети переменного тока. The first secondary winding 33 of the power transformer 29 is connected to the terminals 22, 23 of the alternating voltage of the first switching cell 12. Other secondary windings 43, 35 and 36 are connected to the similar terminals of the respective cells 13, 14 and 27. The primary winding 32 is connected to the terminals 37 and 38, which are used to connect to an AC power network.

Переключающие ячейки 12, 13 и 14 цифрового переключателя 11 выполнены по одной схеме, представленной на фиг. 2. Каждая переключающая ячейка содержит первый 47 и второй 48 тиристоры, резисторы 49 и 50, первый 51 и второй 52 оптоэлектронные ключи, выпрямитель 53. The switching cells 12, 13 and 14 of the digital switch 11 are made according to the same circuit shown in FIG. 2. Each switching cell contains the first 47 and second 48 thyristors, resistors 49 and 50, the first 51 and second 52 optoelectronic switches, a rectifier 53.

Анод первого тиристора 47 соединен с первым 15 входным и первым 17 выходным выводами переключающей ячейки, второй выходной вывод 18 которой соединен с анодом второго тиристора 48. Катоды тиристоров 47 и 48 объединены, к ним подключены второй 16 входной вывод переключающей ячейки, общие (силовые) выводы оптоэлектронных ключей 51 и 52, а также соответствующий вывод постоянного тока выпрямителя 53, второй вывод постоянного тока которого подключен к входным выводам оптоэлектронных ключей 51 и 52. Выводы переменного тока выпрямителя 53 подключены к зажимам 22 и 23, которые являются выводами переменного тока переключающей ячейки. Управляющие электроды тиристоров 47 и 48 подключены соответственно к выходам оптоэлектронных ключей 51 и 52. Промежутки управляющий электрод-катод тиристоров 47 и 48 шунтированы резисторами 49 и 50. Управляющие выводы оптоэлектронных ключей подключены к зажимам 19 и 20, к зажиму 21 подключен их общий вывод (общий вывод цепей управления). The anode of the first thyristor 47 is connected to the first 15 input and first 17 output terminals of the switching cell, the second output terminal 18 of which is connected to the anode of the second thyristor 48. The cathodes of the thyristors 47 and 48 are combined, the second 16 input terminal of the switching cell is connected to them, common (power) the conclusions of the optoelectronic keys 51 and 52, as well as the corresponding DC output of the rectifier 53, the second DC output of which is connected to the input terminals of the optoelectronic keys 51 and 52. The AC terminals of the rectifier 53 are connected to terminals 2 2 and 23, which are the AC terminals of the switching cell. The control electrodes of the thyristors 47 and 48 are connected respectively to the outputs of the optoelectronic keys 51 and 52. The gaps of the control electrode-cathode of the thyristors 47 and 48 are shunted by resistors 49 and 50. The control leads of the optoelectronic keys are connected to terminals 19 and 20, their common output is connected to terminal 21 ( general conclusion of control circuits).

Пример выполнения оптоэлектронного ключа иллюстрируется принципиальной схемой, представленной на фиг. 3. Оптоэлектронный ключ содержит диодную оптопару 54, выходные выводы которой являются управляющими выводами оптоэлектронного ключа, двойной составной транзистор, включающий транзисторы 55 и 56. Эмиттер транзистора 56 соединен с выходным выводом оптоэлектронного ключа, коллекторы транзисторов 55 и 56 через ограничительный резистор 58 подключены к входному выводу оптоэлектронного ключа, с которым через ограничительный резистор 57 и вывод оптопары 54 соединена база транзистора 55. К общему (силовому) выводу оптоэлектронного ключа через резисторы 59 и 60 подключены базы транзисторов 55 и 56. An example embodiment of an optoelectronic switch is illustrated by the circuit diagram shown in FIG. 3. The optoelectronic switch contains a diode optocoupler 54, the output terminals of which are the control terminals of the optoelectronic switch, a double composite transistor including transistors 55 and 56. The emitter of the transistor 56 is connected to the output terminal of the optoelectronic switch, the collectors of transistors 55 and 56 are connected to the input resistor 58 the output of the optoelectronic switch, to which through the limiting resistor 57 and the output of the optocoupler 54 the base of the transistor 55 is connected. To the general (power) output of the optoelectronic switch through the resistors 59 and 60 connected the base of transistors 55 and 56.

Дополнительная переключающая ячейка 27 (см. фиг. 4) содержит тиристоры 61- 64, транзисторы 65 и 66, тиристорные оптопары 67 и 68, полупроводниковые вентили 69 и 70, резисторы 71-82. Additional switching cell 27 (see Fig. 4) contains thyristors 61-64, transistors 65 and 66, thyristor optocouplers 67 and 68, semiconductor valves 69 and 70, resistors 71-82.

К первому выводу 39 ячейки подключены аноды тиристоров 63 и 64, к второму выводу 40 - аноды тиристоров 61 и 62, а к третьему выводу 41 - катоды тиристоров 61 и 63. К управляющим электродам тиристоров 61 и 63 подключены соответственно коллекторы транзисторов 65 и 66, базы которых через ограничительные резисторы 75 и 76 подключены к выводам 42 и 43 переменного тока переключающей ячейки. К выводу 42 подключены также катод тиристора 64, анод полупроводникового вентиля 70 и анод фототиристора оптопары 67, катод которого через ограничительный резистор 73 подключен к управляющему электроду тиристора 62. Катод полупроводникового вентиля 70 через токозадающий резистор 78 соединен с эмиттером транзистора 66. К выводу 43 подключены катод тиристора 62, анод полупроводникового вентиля 69 и анод фототиристора оптопары 68, катод которого через ограничительный резистор 74 подключен к управляющему электроду тиристора 64. Катод полупроводникового вентиля 69 через токозадающий резистор 77 соединен с эмиттером транзистора 65. The anodes of thyristors 63 and 64 are connected to the first terminal 39 of the cell, the anodes of thyristors 61 and 62 to the second terminal 40, and the thyristors 61 and 63 cathodes 41. Transistor collectors 65 and 66 are connected to the control electrodes of thyristors 61 and 63, respectively. the bases of which are connected through the limiting resistors 75 and 76 to the terminals 42 and 43 of the alternating current of the switching cell. The cathode of the thyristor 64, the anode of the semiconductor valve 70, and the anode of the photothyristor of the optocoupler 67, the cathode of which is connected via a limiting resistor 73 to the control electrode of the thyristor 62, are connected to the output 42. The cathode of the semiconductor valve 70 is connected to the emitter of the transistor 66 through the lead-in resistor 78. To the terminal 43 are connected thyristor cathode 62, semiconductor valve anode 69 and optocoupler phototyristor anode 68, whose cathode is connected to the thyristor 64 control electrode through a limiting resistor 74. Semiconductor cathode the valve 69 through a current-sensing resistor 77 is connected to the emitter of the transistor 65.

Первые входные выводы оптопар 67 и 68 через ограничительные резисторы 71 и 72 подключены к управляющим выводам 44 и 45 переключающей ячейки, к общему ее выводу 45 подключены объединенные вторые входные выводы оптопар 67 и 68. Управляющие электроды тиристоров 61-64 через шунтирующие резисторы 79-82 соединены с их катодами. The first input terminals of the optocouplers 67 and 68 are connected through the limiting resistors 71 and 72 to the control terminals 44 and 45 of the switching cell, and the combined second input terminals of the optocouplers 67 and 68 are connected to its common terminal 45. The thyristor control electrodes 61-64 are connected via shunt resistors 79-82 connected to their cathodes.

Стабилизатор работает следующим образом. The stabilizer works as follows.

Рассмотрение работы устройства начнем с момента, когда уже реализованы команды, в результате чего дополнительная ячейка 27 находится в состоянии, при котором к источнику 10 эталонного тока подключен вход цифрового переключателя 11; переключающие ячейки 12, 13 и 14 находятся в состоянии, при котором в цепь эталонного тока включены требуемые секции компенсационной обмотки. При этом число включенных витков компенсационной обмотки составляет W_к, протекающий по ним эталонный ток I_эт создает намагничивающую силу (н. с. ) I_этW_к. Под действием этой н. с. детектор 9 разбаланса ампервитков вырабатывает напряжение, которое через усилитель 3 постоянного тока и аналоговый запоминающий блок 26 поступает на управляющий вход силового регулятора 1. Под действием управляющего напряжения силовой регулятор I вырабатывает ток I_н, который протекает через нагрузку 4 и измерительную обмотку 5 с числом витков W_н. Обмотка 5 с током I_н создает н. с. I_нW_n, направленную навстречу н. с. I_этW_к. Указанные здесь элементы образуют замкнутый контур автоматического регулирования, действие которого направлено на поддержание баланса н. с.We will begin consideration of the operation of the device from the moment when the commands have already been implemented, as a result of which the additional cell 27 is in a state in which the input of the digital switch 11 is connected to the source of the reference current 10; the switching cells 12, 13 and 14 are in a state in which the required sections of the compensation winding are included in the reference current circuit. The number of turned-on turns of the compensation winding is W _k , the reference current I _et flowing through them creates a magnetizing force (n.s.) I _et W _k . Under the influence of this n. with. the ampere-current imbalance detector 9 generates a voltage which, through a DC amplifier 3 and an analog memory unit 26, is supplied to the control input of the power regulator 1. Under the influence of the control voltage, the power regulator I generates a current I _n , which flows through load 4 and the measuring winding 5 with the number of turns W _n Winding 5 with current I _n creates n. with. I _n W _n directed towards n. with. I _floor W _to . The elements indicated here form a closed loop of automatic control, the action of which is aimed at maintaining the balance n. with.

I_этW_k - I_нW_n = ΔIW_g, где Δ IW_g - действующее рассогласование в контуре авторегулирования.I _et W _k - I _n W _n = ΔIW _g , where Δ IW _g is the actual mismatch in the autoregulation loop.

При большем коэффициенте усиления действующее рассогласование становится пренебрежимо малой величиной, тогда
I_н = I_этW_kW_n.With a larger gain, the actual mismatch becomes a negligible quantity, then
I _n = I _et W _k W _n .

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает стабилизацию нагрузки I_н и регулирование его с дискретностью (шагом) I_этW_n, если дискретность изменения W_к равна одному витку (при W_n = 1 вит ку, что часто реализуется на практике, в этом случае дискретность равна I_эт).Thus, the proposed device provides load stabilization I _n and its regulation with discreteness (step) I _et W _n , if the discreteness of the change in W _k is equal to one turn (at W _n = 1 turn, which is often implemented in practice, in this case, the discreteness equal to I _floor ).

Рассмотрим теперь работу цифрового переключателя 11 во взаимодействии с другими элементами устройства. Для простоты будем рассматривать процессы в одной ячейке цифрового переключателя 11, например, в ячейке 12. Let us now consider the operation of the digital switch 11 in interaction with other elements of the device. For simplicity, we will consider processes in one cell of the digital switch 11, for example, in cell 12.

Пусть до начала рассмотрения состояние ячейки 12 соответствовало отключенной секции 6 компенсационной обмотки. Это означает, что первый тиристор 47 открыт, а второй тиристор 48 заперт. Ток протекает через открытый тиристор 47. В выходную цепь переключающей ячейки ответвляет ся только малый ток l_y1, равный току утечки запертого тиристора 48. Ток l_y1 протекает через секцию 6 компенсационной обмотки и является причиной появления одной из составляющих погрешности стабилизатора.Let the condition of the cell 12 correspond to the disconnected section 6 of the compensation winding before starting the consideration. This means that the first thyristor 47 is open, and the second thyristor 48 is locked. The current flows through the open thyristor 47. Only a small current l _y1 , equal to the leakage current of the locked thyristor 48, branches into the output circuit of the switching cell. The current l _y1 flows through section 6 of the compensation winding and causes one of the components of the error of the stabilizer.

Пусть теперь в блок 29 связи поступает от ЭВМ 30 (или пульта ручного ввода) новый код установки тока нагрузки, согласно которому секция 6 компенсационной обмотки должна быть включена. По поступлении указанного нового кода в блоке 29 связи вырабатываются импульсы управления, временная диаграмма которых представлена на фиг. 5. Let now a new code for setting the load current, according to which section 6 of the compensation winding should be turned on, come to the communication unit 29 from the computer 30 (or the manual input panel). Upon receipt of the indicated new code, control pulses are generated in the communication unit 29, the timing diagram of which is shown in FIG. 5.

В момент времени t₁, управляющий импульс U_вх25 поступает на вход запуска одновибратора 25, который вырабатывает на выходе импульс U_вых25, поступающий на управляющий вход аналогового запоминающего блока 26. С момента t₁ в течение всего времени действия импульса U_вых25 на управляющем входе силового регулятора 1 сохраняется значение управляющего напряжения, которое было на выходе усилителя 3 постоянного тока непосредственно перед моментом t₁. Очевидно, что в этих условиях в течение времени действия импульса U_вых25 контур авторегулирования стабилизатора не действует (разомкнут) и выходной ток стабилизатора имеет значение, которое было непосредственно перед моментом времени t₁, и с этого момента соответственно изменяющееся с течением времени под действием дестабилизирующих факторов.At time t ₁ , the control impulse U _{input 25 is} fed to the start input of a single- _shot 25, which generates an output pulse U _{output 25} supplied to the control input of the analog storage unit 26. From the moment t ₁ during the entire duration of the pulse U _{output 25} at the control input of the power _supply controller 1 stores the value of the control voltage, which was at the output of the DC amplifier 3 immediately before the moment t ₁ . Obviously, under these conditions, during the duration of the pulse U _{output25, the} stabilizer auto- _control loop does not work (open) and the stabilizer output current has a value that was immediately before time t ₁ , and from that moment, correspondingly changing over time under the influence of destabilizing factors .

В момент времени t₁, управляющий импульс U₄₄ поступает также на соответствующий вход дополнительной переключающей ячейки 27. Под действием импульса U₄₄ ячейка 27 переводится в состояние, при котором вход цифрового переключателя 11 отключается от источника 10 эталонного тока, а к последнему подключается резистор 28.At time t ₁ , the control pulse U ₄₄ is also supplied to the corresponding input of the additional switching cell 27. Under the influence of the pulse U _{44, the} cell 27 is transferred to a state in which the input of the digital switch 11 is disconnected from the reference current source 10, and a resistor 28 is connected to the latter .

Снятие тока цифрового переключателя 11 приводит к выключению тиристора 47 и восстановлению его вентильной прочности (выключаются также и все открытые до момента t₁ тиристоры остальных ячеек цифрового переключателя 11 и восстанавливается их вентильная прочность).The removal of the current of the digital switch 11 leads to the turn off of the thyristor 47 and the restoration of its valve strength (all the thyristors of the remaining cells of the digital switch 11 open until t _{1 are} also turned off and their valve strength is restored).

В момент времени t₂ управляющие импульсы поступают на соответствующие входы дополнительной переключающей ячейки 27 (U₄₅), рассматриваемой ячейки 12 (U₂₀) и обязательно на соответствующие входы всех других ячеек цифрового переключателя 11 (на фиг. 5 не показаны). Длительность задержки t₂-t₁ выбирается несколько больше времени восстановления вентильной прочности тиристоров, ис пользуемых в ячейках 12, 13, 14 и 27, а длительность импульсов U₄₅, U₂₀ - несколько больше времени включения этих тиристоров.At time t _{2, the} control pulses arrive at the corresponding inputs of the additional switching cell 27 (U ₄₅ ), the considered cell 12 (U ₂₀ ), and necessarily at the corresponding inputs of all other cells of the digital switch 11 (not shown in Fig. 5). The delay time t ₂ –t ₁ is chosen to be slightly longer than the restoration time of the valve strength of the thyristors used in cells 12, 13, 14, and 27, and the pulse durations U ₄₅ , U ₂₀ are slightly longer than the turn-on times of these thyristors.

Импульс U₄₅ переводит дополнительную переключающую ячейку в состояние, при котором вход цифрового переключателя подключается к источнику 10 эталонного тока. Импульс U₂₀ обеспечивает включение тиристора 48, т. е. обеспечивает включение секции 6 компенсационной обмотки в цепь тока I_эт, что и требуется в соответствии с новым кодом уставки.The pulse U ₄₅ puts the additional switching cell in a state in which the input of the digital switch is connected to the source 10 of the reference current. The pulse U ₂₀ provides the inclusion of the thyristor 48, that is, provides the inclusion of section 6 of the compensation winding in the current circuit I _et , which is required in accordance with the new setting code.

В момент времени t₃ оканчивается импульс U_вых25 и на управляющий вход силового регулятора 1 поступает сигнал рассогласования с выхода усилителя 3 постоянного тока. Контур авторегулирования отрабатывает значение тока, соответствующее новому коду уставки. Длительность импульса U_вых25 должна быть несколько больше суммарного времени, необходимо для осуществления всех операций по отработке нового кода уставки в блоках 21, 27 и 29 с момента t₁.At time t _{3, the} pulse U _{o 25 ends} and the control input of the power regulator 1 receives a mismatch signal from the output of the DC amplifier 3. The autoregulation loop fulfills the current value corresponding to the new setpoint code. The pulse duration U _{o 25} should be slightly longer than the total time, it is necessary to carry out all operations for working out a new set-point code in blocks 21, 27 and 29 from the moment t ₁ .

До сих пор при анализе работы предложенного устройства считалось, что ток I_эт протекает непрерывно, т. е. никакие внешние причины не вызывают его прекращения или резкого уменьшения по сравнению с номинальным значением. При прекращении или резком изменении величины эталонного тока на выходе порогового элемента 24 появляется сигнал, который поступает на соответствующий вход блока 29 связи. Блок 29 реагирует выдачей управляющих импульсов U_вх25, U₄₄, U₄₅, U₂₀ (точно так же, как при отработке нового кода уставки). Таким образом обеспечивается ввод тока I_эт при включении стабилизатора, при подаче силового питания после его отключения, при каких-либо сбоях, приведших к прекращению протекания тока I_эт. Если же нормальный режим работы блока 10 не восстанавливается, то в блоке 24 вырабатывается сигнал, информирующий о нарушении режима работы блока 10.Until now, when analyzing the operation of the proposed device, it was believed that the current I _et flows continuously, that is, no external reasons cause it to stop or sharply decrease compared to the nominal value. Upon termination or a sharp change in the value of the reference current at the output of the threshold element 24, a signal appears that is fed to the corresponding input of the communication unit 29. Block 29 responds by issuing control pulses U _vh25 , U ₄₄ , U ₄₅ , U ₂₀ (exactly the same as when working out a new setpoint code). This ensures that current I _{floor is} supplied when the stabilizer is turned on, when power is supplied after it is turned off, in case of any malfunctions that led to the cessation of current flow I _floor . If the normal operating mode of block 10 is not restored, then in block 24 a signal is generated that informs about the violation of the operating mode of block 10.

Переключающая ячейка 12 (см. фиг. 2) работает следующим образом. The switching cell 12 (see Fig. 2) operates as follows.

При подаче управляющего сигнала на управляющий вывод 19 (относительно общего вывода 21) оптоэлектронный ключ 51 включается и управляющий электрод тиристора 47 подключается к положительному полюсу выпрямителя 53 (через отпирающийся во время действия управляющего сигнала транзистор 56 и ограничительный резистор58, фиг. 3). Тиристор 47 отпирается и эталонный ток I_эт протекает через него, не поступая в выходную цепь ячейки 12.When the control signal is applied to the control terminal 19 (relative to the common terminal 21), the optoelectronic switch 51 is turned on and the thyristor 47 control electrode is connected to the positive pole of the rectifier 53 (through the transistor 56 and the limiting resistor58, which is unlocked during the action of the control signal, Fig. 3). The thyristor 47 is unlocked and the reference current I _et flows through it without entering the output circuit of the cell 12.

При подаче управляющего сигнала на управляющий вывод 20 включается оптоэлектронный ключ 52, при этом к положительному полюсу выпрямителя 53 подключается управляющий электрод тиристора 48. Тиристор 48 отпирается и эталонный ток I_эт пpотекает через подключенную к выходным выводам 17, 18 секцию 6 компенсационной обмотки.When the control signal is applied to the control terminal 20, the optoelectronic switch 52 is turned on, and the control electrode of the thyristor 48 is connected to the positive pole of the rectifier 53. The thyristor 48 is opened and the reference current I _et flows through the compensation winding section 6 connected to the output terminals 17, 18.

Длительность управляющих сигналов, подаваемых на выводы 19, 20, должна превышать (с требуемым запасом) время включения тиристоров 47 и 48. Выключение тиристора 47 (или 48) осуществляется по его силовой цепи с помощью дополнительной переключающей ячейки. The duration of the control signals supplied to the terminals 19, 20 must exceed (with the required margin) the turn-on time of the thyristors 47 and 48. The turn-off of the thyristor 47 (or 48) is carried out through its power circuit using an additional switching cell.

Из описания работы стабилизатора следует, что выключение тиристоров цифрового коммутатора осуществляется по силовой цепи с помощью дополнительной переключающей ячейки, содержащей контур принудительной коммутации. Дополнительная переключающая ячейка обеспечивает отвод тока I_эт от цифрового коммутатора к балластному резистору. Прототип содержит N контуров принудительной коммутации тиристоров, в предложенном техническом решении имеется только один такой контур. Таким образом, при всех прочих равных условиях предложенное устройство имеет более высокую надежность. (56) 1. Э. К. Батманова и др. Стабилизатор постоянного тока для систем питания обмоток коррекции циклотронов. Сообщение ОИФИ 13-87-781, Дубна, 1987.From the description of the stabilizer, it follows that the thyristors of the digital switch are turned off via the power circuit using an additional switching cell containing a forced switching circuit. An additional switching cell provides the removal of current I _et from the digital switch to the ballast resistor. The prototype contains N circuits of forced switching of thyristors, in the proposed technical solution there is only one such circuit. Thus, with all other things being equal, the proposed device has a higher reliability. (56) 1. К.. K. Batmanova et al. DC stabilizer for power systems of cyclotron correction windings. Communication OIPh 13-87-781, Dubna, 1987.

2. Авторское свидетельство СССР N 1688693, кл. G 05 F 1/56, 1989. 2. USSR author's certificate N 1688693, cl. G 05 F 1/56, 1989.

Claims

A DC REGULATED CURRENT STABILIZER containing a power regulator, connected via a current sensor with terminals for connecting a load, a threshold current element, a single-vibrator, the start input of which is connected to the corresponding output of the communication unit with an electronic computer, to the corresponding input element, which is connected to the corresponding input input DC amplifier, the input of which is connected to the output of the current sensor, which is made in the form of a measuring unit with balancing the amperage of constant currents, including It is a measuring winding connected to the input terminals of the current sensor, a compensation winding consisting of N separate sections with a different number of turns, an ambalance imbalance detector, the output of which is a current sensor output, a reference current source, a power transformer with a primary and N secondary, as well a switch consisting of N switching cells, to the output terminals of which are connected respectively the terminals of the sections of the compensation winding, to the alternating current terminals of the switching cells are connected respectively the secondary windings of the power transformer, the switching cells with the input pins are connected in series with one another, the unconnected input pins of the first and Nth cells are used as input pins of the digital switch, the control inputs of the switching cells are connected to the corresponding outputs of the computer and the communication unit each of the switching cells contains the first and second thyristors, the control electrodes of the thyristors through shunt resistors are connected to their cathodes, the first and second optoelectrics keys that control the inputs of which are used as control inputs of the switching cell of the digital switch, characterized in that, in order to increase reliability, an analog storage unit is inserted into it, the input of which is connected to the output of the DC amplifier, the output to the control input of the power regulator, and the control input is to the output of a single-vibrator, an additional switching cell, the alternating current leads of which are connected to an additional secondary winding introduced into the power transformer, the first output of the source the reference current is connected directly to the first input terminal of the digital switch, and after the resistor, to the first output of the auxiliary switch cell, the second output of which is connected to the second input terminal of the digital switch, and the second output of the reference current source is connected through , the control inputs of which are connected to the corresponding outputs of the communication unit with the electronic computer, into each switching cell of the digital switch a rectifier, the alternating current leads of which are used as the alternating current outputs of the switching cell, the anode of the first thyristor is connected respectively to the first input and first output terminals of the switching cell, the second output of which is connected to the anode of the second thyristor and input terminal of the switching cell, general conclusions of the first and second optoelectronic keys, as well as the corresponding direct current output of the rectifier, the second direct current output koto.pogo connected to the input terminals of first and second type of optoelektponnyh key output terminals connected respectively to the eccentricity uppavlyayuschim of first and second type of electrode is tipistopov.