Способ регулирования напряжения многоканального импульсного преобразователя

(19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 548923, кл. Н 02 М 5/22, 1977.2. Патент СИА М 4164714, кл. Н 03 Г 3/38, 1979. 3. Авторское свидетельство СССРР 692033, кл. Н 02 М 5/12, 1979(54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯМНОГОКАНАЛЬНОГО ИМПУЛЬСНОГОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, при котором распре-деляют регулируемые напряжения по дканалам преобразователя, регулируют .в одном канале среднее напряжение(51) Н 02 М 5/12; Н 02 Р 13/22 . изменением частоты следования импульсов этого напряжения, поддерживают при этом в остальных каналах напряжения неизменныаи и суммируют напряжения всех я каналов, причем регулирование осуществляют во всех каналах поочередно, а начинают регулирование напряжения в очередном канале после достижения максимального (минимального) значения напряжения в предыдущем канале, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, регулирование напряжения в каждом канале осуществляют при ми нимально заданной частоте следования импульсов напряжения путем иэ- ЕР менения длительности импульсов или пауз от нуля до заданной величины, а при достижении импульсом или паузой крайнего значения - путем изменения частоты следования импульсов или пауз максимально заданной величины при их неизменной длительности.Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике регулирования и стабилизации постоянных и переменных напряжений, и можетнайти применения при создании регулируемых (стабилизированных) источников электропитания с модуляцией выходного напряжения и моц 1 ныхключевых усилителей в тех случаях,когда требуется высокое качество выходного напряжения и быстродействие 19регулирования при минимальной массеи габаритах самих регуляторов,Известны способы регулирования какпеременного, так и постоянного напряжений, реализующие частичную 15импульсную модуляцию выходного напряжения, При небольшой глубине модуляции (5-15%)0 щц такие способыпозволяют получить довольно высокоекачество выходного напряжения засчет незначительных искажений напряжения источника питания (1),Известны способы регулированиянапряжения многофазного импульсного преобразователя, заключающиесяв преобразовании напряжения источника питания в ряд импульсных последовательностей, сдвинутых друг относительно друга по фазе на дискретный угол, и регулировании среднего значения выходного напряжения ЗОпутем изменения относительной длительности импульса (2.Такие способы позволяют поддерживать постоянными показания выходного напряжения вне зависимости отглубины регулирования, Однако вспектре выходного напряжения содержатся искажающие гармоники, частотакоторых в ряде случаев ниже частотывходного модулирующего напряжения,что делает невозможным эффективнуюФильтрацию такого напряжения безухудшения быстродействия регулирования,45Наиболее близок к предлагаемомуспособ регулирования напряж ния многоканального импульсного преобразователя, заключающийся в том, что .весь диапазон регулирования выходного напряжения по амплитуде разделяют на зоны, преобразуют напряжение источника питания в ряд импульсных последовательностей, число которых соответствует числу каналов импульсного преобразователя, суммируют 5напряжения этих последовательностей,причем регулируют среднее значениенапряжения в каждой последующей зоне в Функциональной зависимости отвходного сигнала при достижении сред него значения напряжения импульснойпоследовательности в предыдущей зоне своего максимального значенияпутем изменения относительной длительности импульсов 3,65 Известный способ позволяет реалиэовать многозонную широтно-импульсную модуляцию, имеющую преимуществаперед способами с квантованием всего потока энергии по времени, и создавать на этой основе быстродействующие регуляторы напряжения. Однако при таком способе неоправдано занижен диапазон регулирования при малых кратностях квантования из-за существенной зависимости амплитуды выходного напряжения от кратности квантования, фазы управляющего сигнала относительно тактовых ннтервалов и глубины модуляции. Кроме того,из-за конечной длительности переключения полупроводниковых приборовсохраняются нерегулируемые импульсыи паузы в выходном напряжении, т.е не удается полностью исключить квантование всего потока энергии по времени. Это приводит к снижению качества. выходного напряжения (росту пульсаций, коэффициента гармоник,особенно при повышенных частотах коммутации). указанные недостатки прибольших скоростях изменения управляющего сигнала также существенно затрудняют или делают невозможным эффективную Фильтрацию напряжения.Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения за счет стабилизации его спектрального состава при изменении амплитуды и частоты управления сигнала и путем исключения нерегулируемых импульсов или пауз.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу регулирования напряжения многоканального импульсного преобразователя, заключающемуся в том, что регулируемое напряжение по амплитуде распределяют по И каналам преобразователя, регулируют в одном канале среднее напряжение изменением частоты следования импульсов, поддерживают при этом в остальных каналах напряжение неизменным и суммируют напряжения всех Оканалов, причем регулирование осуществляют во всех каналах поочередно,ва начинают регулрование напряженияочередном канале после достижения максимального (минимального) значения напряжения в предыдуцем канале, регулирование напряжения в каждом канале осуществляются при минимально заданной частоте следования импульсов путем изменения длительности импульсов или пауз от нуля до заданной величины, а при достиженииимпульсом или паузой крайнего значения в . путем изменения частоты следования импульсов или пауз до максимального заданного значения при их неизменной длительности.На Фиг, 1 приведена блок-схема устройства для реализации способа;на фиг. 2 ( а и 6 ) - зпюры регулируе-мого напряжения.Схема содержит источник 1 питания, многоканальный импульсный преобразователь 2, сумматор 3, соединенный с фильтром 4, схему управления, 5 включающую фазосдвигающее устройство 5, задающий генератор 6 и пороговые элементы 7 и 8 соответственно максимального и минимального уровнейУровни отсечки, пороговых уст О ройстн 7 и 8 совмещены, а их число ныбирают исходя из условия реализации того или иного способа регулирования. Это число может быть любым в пределах от единицы до числа 15 каналов импульсного преобразователя.На фиг. 2 ( О и о )обозначечо: напряжение входного управляющего сигнала 9; напряжения импульсных последовательностей 10-13, а также суммарные напряжения 14 и 15 импульсного преобразователя на входе фильтра.Суцность способа при изменении длительности импульсов (фиг2 р ) заключается в том, что весь диапазон регулирования выходного напряжения по амплитуде разделяют на эоны (для определенности число зон принято равным четырем) за счет того, что при сигнале 9 управления (фиг. 2 а), меньшем уровня отсечки пороговых устройств 7 и 8 (фиг. 1), фазосдвигающее устройство 5 воздействует на импульсный преобразователь 2 таким образом, что преобразует напряжение источника 1 питания (одного из его каналов) в импульсную последовательность 10, длительность импульсов которой изменяется в функциональной зависимости от входного сигнала, при заданной минимальной 40 частоте следования этих импульсов (интервал времени ОЯ 61). При достижении сигналом 9 управления уровня отсечки пороговых элементов 7 и 8 фиксируется максимальная дли тельность импульсаф 0 . Для дальнейшего увеличения среднего значения напряжения этой импульсной по.следовательности задают диапазон изменения частоты следования импульсов от минимального значения до максимального и с момента времениизменяют частоту следования импульсов ( длительностью 1 ц, ) до заданного максимального значения (интернал нремени 1 Й 1 1 .- ),(1 мах при котором среднее значение напряжения этой импульсной последовательности равно единице и не содержит нерегулируемых пауз.Поскольку напряжения н остальных каналах равны нулю, то до момента времени 1 на выходе сумматора 3 дейстнует импульсная последовательность 10. С этого момента напряжение регулируют н следующей зоне, т.е. дальнейшее увеличение упра"ля" ющего сигнала приводит к регулированию среднего значения напряжения импульсной последовательности 11 нторого канала импульсного преобразователя 2 путем изменения длительности импульсов (интервал 1сс(,) и их частоты следования (интервалс )Напряжение на выходе сумматора 3 равно сумме напряжений последовательностей 10 и 11.При дальнейшем увеличении входного сигнала процессы повторяются в остальных каналах и на выходе сумматора действует напряжение 14, равное сумме напряжений всех импульсных последовательностей 10-13, по форме близкое к входному. На выходе фильтра 4 действует сглаженное напряжение 14 усиленного по мощности входного сигнала.При регулировании изменением дли" тельности пауз для повышения эффективности фильтрации нап 1 яжения при малых уровнях управляющего сигнала в каждой импульсной последовательности регулируют среднее значение напряжечия путем изменения длительнос" ти паузы 1 п от нуля до заданной величины(,п щ, а при достижении длительности паузы величины ь и(моменты времени 1, 1 , ( ,(.4 ) из" меняют частоту следования до заданного максимального значения. При малых уровнях входного сигнала 9 увеличивается частота следования пауз что позволяет эффективно выделять фильтром 4 из выходного напряжения 15 сумматора гладкую составляющую с минимальными искажениями.ого ко й и от ауюска тл илиал ППП Патент, г, Ужг