Способ управления полупроводниковым преобразователем постоянного напряжения
Изобретение откосится к способам управления импульсными преобразователями постоянного напряжения. Цель изобретения - повьш1ение устойчивости импульсного преобразователя. Цель достигается тем, что управляющие импульсы форьшруют таким образом, чтобы в такте управления было образовано п+2 интервалов в случае фиксированной длительности такта управления и п+1 интервалов в случае нефиксированной длительности такта управления, при этом вычисление значения интеграла от выходной переменной за промежуток от текущего момента времени, принадлежащего i-му интервалу такта управления, до конца такта производят при условии, что очередное переключение силовьпс ключей производят таким образом, чтобы при измеренном теку- S щем значении напряжения питания любые n+1-i переменные состояния в конце такта управления приняли эаданиле значения. 7 ил. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЩЕЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„3432482 А 1 (5!) 4 G 05 F 1/56
Ф СМза у
13 " i..-,, 13 и Л07Е„„
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCKOMY CBHQETEJlbCTBV
:В
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3838172/24-07 (22) 07.01.85 (46) 23.10.88. Бюл. !! 39 (71) Куйбышевский институт иккенеров железнодорожного транспорта (72) В.В.:Сазанов (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 1091283, кл. G 05 F 1/00, 1984.
Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф., Моин В.В. Улучшение динамических свойств ключевых ВИП. - ЭТвА, 1980, вып,!1,с.105-112, рис.3. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДHHK0BbIN ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам управления импульсными преобразователями постоянного напряжения. Цель изобретения - повышение устойчивости импульсного преобразователя, Цель достигается тем, что управляющие импульсы формируют таким образом, чтобы в такте управления было образовано и+2 интервалов в случае фиксированной длительности такта управления и и+1 интервалов в случае нефиксиро-. ванной длительности такта управления, при этом вычисление значения интеграла от выходной переменной за промежуток от текущего момента времени, принадлежащего i-му интервалу такта управления, до конца такта производят при условии, что очередное переключение силовых ключей производят таким образом, чтобы при измеренном текущем значении напряжения питания любые и+1-i переменные состояния в кон" це такта управления приняли заданные значения. 7 ил.
143?482
Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении импульсных преобразователей постоянного напряжения в постоянное и постоянного напряжения в переменное любой формы в автоматике, электроприводе, в радиоэлектронике и других областях техники .
Цель изобретения — повбппение ус|тойчивости импульсного преобразова-! теля (ИП).
На фиг.1 представлена схема им15 пульсного преобразователя; на фиг.? временные диаграммы, поясняющие сущ ность предлагаемого способа; на ., фиг.3 — схема устройства, реализую1 щего предлагаемый способ применитель но к силовому каскаду по фиг.1; на фиг.4 — схема силового каскада для ,реализации предлагаемого способа при узле управления, работающем с постоянным тактом (T=const); на фиг,5 диаграмма работы узла управления; на фиг,6 и 7 — схема и диаграмма для ИП
;с двумя реактивными элементами.
Импульсный преобразователь содер, жит УПРавляeì6IÉ IIoJI>>IIPoBoJ«HHI 1 ключ 1 и диод 2, на рузку 3, имею,щую индуктивность 4 и активное сопро-! т.лвление 5. Узел управления (фиг. 3) состоит из двух интеграторов 6 и 7, трех сум1 35 ,ìàòîðîâ 8 — 10, порогового элемента :(ПЭ ) 11 и нелинейного элемента 12 и ;ключей 13-16. Силовой каскад содержит дополни1 тельный ключ 17, подключающий на вре— мя „нагрузку к дополнительному кон денсатору 18. Цепь заряда конденсатора не показана, Это могут быть последовательно включенные дроссель и ключ, и Одклн>чающие конденсатор к и сточнику питания (U „) на время t „+ + I.< ° За время t > конденсатор должен зарядиться до заданного напряжения t U,. После заряда конденсатор отключают от Uz. ИП (фиг,б) содержит основной ключ 1, диод 2, накопительный дроссель 19 и конденсатор 20 фильтра, нагрузку 21, дополнительный ключ 22, замыкающий дроссель в интервале t E (Т), 55 Сущность способа управления рассматривают на примере импульсных преобразователей с RL-нагрузкой (n=1) для случая фиксированной длительности такта преобразования (7=const) (фиг.1}, В этом случае формирование управляющих импульсов следует производить так, чтобы в такте управления было образовано n+2=3 интервала. При широтно-импульсной модуляции 3То возможно, если оба фронта импульса, отпирающего силовой ключ импульсного преобразователя, не совпадают с тактовыми моментами времени, т.е, в такте управления чередуются пауза — импульс — пауза или импульс — пауза— импульс, В обоих случаях число переключения силового ключа в такте управления одинаково. Однако точность управления выше в первом случае, так как при этом в третьем интервале напряжение питания Б„ на ток в нагрузке не действует, и изменение U не л оказывает влияния на среднее значение тока в нагрузке 1 после запирания силового ключа. С момента времени t--0 (фиг.2) формируется сигнал, соответствующий значению интеграла „ E(0,0) Одновременно путем вычисления формируется сигнал S (t), равный значению интеграла от тока i < за промежуток времени от момента t до конца такта управления Т. Вычисление производится по измеренным значениям 1„() и U„(t) при условии, что отпирание силового ключа осуществляется в данный момент времени t,, а его запирание — в такой момент времени t<.при котором ток « в конце такта преоб6 разования становится равен заданному значению i (t), Поскольку п=1, а мо° ф мент времени t принадлежит первому интервалу («=1), то, согласно формуле, запирание производят так, чтобы первая и единственная переменная состояния iI в конце такта управления приняла заданное значение. 1(огда сумма S, +S. становится равна опорному сигналу S, производят переключение, т,е. отпирание силового ключа I Первый интервал такта управления длительностью i, сформирован, Далее в каждый момент времени t v 7 продолжают формирование сигна 1 лов В, и S.. Значение В„при этом выL числяют при условии, что в момент производится запирание силового клю1432482 ча, Поскольку момент принадлежит второму интервалу и последующие переключения в такте управления отсутствуют, заданное значение тока i+(T) не учитывается. Когда сумма $,+S становится равна $,, производят запирание силового ключа, Поскольку интеграл от тока за такт управления равен $, среднее значение 11 за такт управления (так как T=const) не зависит от напряжения питания, т.е. обеспечивается высокая точность стабилизации, Одновременно поскольку значение тока i„(T) в конце такта управления мало отличается от заданного значения (Т), обеспечивается устойчивость ° + процесса управления. Значения напряжения питания и параметров нагрузки при этом могут быть любыми, Значение i (Т) либо остается посL тоянным и определяется при расчете ИП, если среднее значение тока i L требуется стабилизировать на постоянном 25 уровне, либо изменяется в соответствии с изменением опорного сигнала, если среднее значение тока i требуется изменять, В обоих случаях значе° Ф ние i (Т) задается устройством, внеш- Э0 ним по отношению к устройству управления, формирующему сигнал управления силовым ключом, Условие i (Т)=i (Т) точно выполнять не требуется, поэтому все вычисления, необходимые для формирования I интервалов такта управления, можно производить приблизительно, используя типовые аналоговые микросхемы. Точно должно производиться только вы- 40 числение интеграла $ в последнем интервале, так как точность этого вычисления прямо определяет точность стабилизации среднего значения тока 1 45 Узел управления работает следующим о бр аз ом . На выходе интегратора б, охваченного отрицательной обратной связью, формируется сигнал 1 . Второй интег- 50 ратор формирует сигнал, пропорциональный S,(t). На выходе нелинейного элемента 12 формируется сигнал ю ei Ф T. 1п --, На выходе сумматора 8 обо Т4 ° 55 разуется сигнал, пропорциональный сумме трех интегралов iS+(t) =S (г)+$,(t)+$,. В исходном состоянии на прямом выходе ПЭ действует сигнал, замыкающий ключи 13 и 15, инверсным сигналом ПЭ разомкнуты ключи 14 и 16. На входе ПЭ действует сигнал $ (t). Когда этот сигнал становится равным 0, ПЭ срабатывает и переключает все ключи в противоположное состояние. Интервал, сформирован. Сигнал $+(t) отключается от входа ПЭ, подключается разность (i -i ), получаемая с помощью сумматора и в интервале t е (t,, Т) имеющая положительное значение. Когда эта разность становится равной нулю, ПЭ переключается в исходное состояние, интервал сформирован. В интервале t e(t,,Ò) интегратор ключом устанавливается в нулевое исходное состояние. Далее цикл повторяется. Управление ключом 1 силового каскада производится сигналом, снимаемым с прямого выхода ПЭ.. В регуляторе после завершения переходных процессов, связанных с первоначальным включением, устанавливается процесс, в котором среднее значение тока не зависит от U „. Формула изобретения Способ управления полупроводнико вым преобразователем постоянного напряжения, основанный на широтно-импульсной модуляции сигнала управления силовыми ключами, заключающийся в том, что измеряют текущие значения напряжения питания и и переменных состояния преобразователя, в каждом такте управления формируют сигнал, соответствующий значению интеграла от выходной переменной эа интервал от начала такта управления до текущего момента времени, одновременно с учетом текущих значений напряжения питания, переменных состояния и математической модели преобразователя вычисляют значения интеграла от выходной переменной sa промежуток от текущего момента времени до конца такта управления, сравнивают сумму обоих интервалов с опорным сигналом и в момент достижения укаэанной суммой опорного сигнала производят переключение силовых ключей, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения устойчивости, управляющие импульсы формируют таким образом, чтобы в такте управления было образовано п+2 интервалов в случае фиксированной длительности такта управления и (n+1) интервалов в случае нефиксированной длительности такта управления, .при этом вычисление значения интеграла от выходной переменной за промежуток от текущего момента времени, принадлежащего i-му ин1432482 тер валу такта управления, до конца такта производят при условии, что очередное переключение силовых ключей производят в текущий момент времени, а все последующие переключения производят так, чтобы при измеренном текущем значении напряжения питания любые (и+1-i) переменные состояния в 1п конце такта управления приняли заданные значения. 1432482 1432482 1432482 Составитель А.Колоколкин Техр ед М . Дидык Корректор Л,Патай Редактор И,Горная Тираж 866 Подписное ВНК1ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 5439/40 Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4
