Устройство для управления полупроводниковым преобразователем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 51)5 Н 0 48 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН В армониках, 1 ил. Изобретение относится ке и может быть испольэов вателях постоянного и напряжения с широтно-имп цией (ШИМ),к электрот но в преоб перемен льсной мо ниого уляГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) Гришанин Ю.С., Мелешин В,И. Анализструктурных схем и переходных процессовв источниках вторичного электропитания сШИМ. - . В сб Электронная техника в автоматике /Под ред. Ю,И. Конева, М.: Радиои связь, вып. 17, 1986, с. 60, рис. 1, б,Авторское свидетельство СССРМ 760362, кл. Н 02 Р 5/06, 1978,154 УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного и переменного напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и обеспечение повышения быстродействия преобразователя путем реализации во всем диапазоне регулирования входного напряженияпереходных процессов конечной длительности. Устройство для управления полупроводниковым преобразователем 1 содержит датчик 4 обратной связи по напряжению нагрузки 3, выходом, соединенный с одним из входов первого сумматора 5, к другому входу которого подключен выход эадатчика 6 и вход функционального преоб раэователя 7. Выход первого сумматора подключен ко входу ПИ-регулятора 9, В отличие от известного, предложенное устройство снабжено датчиком. 2 тока нагрузки, П-регулятором 8 с переменным коэффициентом усиления и вторым сумматором 10. Выход датчика тока 2 связан с первым входом второго сумматора 10, к другому входу ,которого подключен выход ПИ-регулятора 9, а выход второго сумматора 10 подключен к одному из входов П-регулятора 8 с переменным коэффициентом усиления, ко второму управляющему входу подключен выход функционального преобразователя 7, выходы П-регулятора 8 предназначен для .подключения к управляющему входу полупроводникового преобразователя 1. Замкнутая система авторегулирования, параметры которой настроены на реализацию переходных процессов конечной длительности, при параболической зависимости коэффициента усиления П-регулятора 8 обеспечивает абсолютную устойчивость к автоколебаниям на основной гармонив и В преобразователях такого типа с помощью замкнутой структуры можно осуществить точное регулирование выходного напряжения с высоким быстродействием как в режиме автоматической стабилизациитром, содержащая во внутреннем контуре регулирования тока пропорциональное звено, реализуемое, например, в виде блока Кд, и внешний контур регулирования напряже 10 ния также с пропорциональным звеном вцепи обратной связи в виде блока К 0 с. Данное устройство работает в режимеавтоматической стабилизации при соответ 15 ствующем выборе параметров элементов схемы, что позволяет обеспечивать в фиксированной точке высокое быстродействие. Однако его использование в широком диапазоне регулирования оказывается невоз 20 можным, так как при этом от положениярабочей точки зависит не только быстродействие, но и устойчивость. Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту к предложенному является устройство для преобразования постоянного напряжения с ШИП, используемое в электроприводе постоянного тока. 30 Известное устройство для управления полупроводниковым преобразователем содержит датчик обратной связи по напряжению нагрузки, выходом соединенный с одним из входов сумматора, к другому входу которого подключен выход задатчика и вход функционального преобразователя, а к выходу сумматора подключен вход пропорционально-интегрального регулятора (ПИ-регулятор). Изменение коэффициента усиления ПИ-регулятора осуществляется с помощью полупроводникового ключа, периодически шунтирующего входной резистор ПИ-регулятора, при этом реализуется гиперболический закон изменения его коэф 40 45 фициента усиления в функции сигналазадатчика. Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, что сужает область его применения. Это обусловлено тем, что переходный процесс конечной длительности в устройстве может быть достигнут только для нагрузки первого порядка (апериодическое звено, якорная цепь электродвигателя без учета влияния электромеханических процессов и т.д,). При повышении порядка нагрузки в известном устройстве невозможно получить высокое быстродействие, при этом в части диапазо 50 55(широтно-импульсный преобразователь (ШИП) постоянного напряжения), так и в режиме программного управления (автономный инвертор напряжения с ШИМ). При этом быстродействие системы достигается 5 во всем диапазоне регулирования ШИМ.Известна структура широтно-импульсного регулирования с однозвенным .С-филь-,на регулирования система может становиться неустойчивой.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и обеспечение повышения быстродействия полупроводникового преобразователя путем реализации во всем диапазоне регулирования выходного напряжения переходных процессов конечной длительности.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления полупроводниковым преобразователем, содержащее датчик обратной связи по напряжению нагрузки, выходом соединенный с одним из входов первого сумматора, к другому входу которого подключен выход задатчика и вход функционального преобразователя, а к выходу первого сумматора подключен вход ПИ-регулятора, .введены датчик тока, нагрузки, пропорциональный регулятор (П-регулятор) с переменным коэффициентом усиления и второй сумматор, первым входом подключенный к выходу датчика тока нагрузки, вторым входом - .к выходу ПИ-регулятора, а выходом - к первому входу П-регулятора с переменным коэффициентом усиления. Второй управляющий вход П-регулятора подключен к выходу функционального преобразователя, а выход предназначен для подключения к управляющему входу полупроводникового преобразователя.В качестве нагрузки второго порядка полупроводникового преобразователя могут быть использованы выходнойС-фильтр для сглаживания пульсаций напряжения, электродвигатель с учетом электромагнитных и электромеханических процессов и т.д. На чертеже представлена блок-схема преобразователя.Полупроводниковый преобразователь 1 содержит датчик 2 тока нагрузки 3: Для измерения напряжения на нагрузке 3 использован датчик 4 напряжения. Выход датчика 4 напряжения связан по цепи обратной связи с одним из входов первого сумматора 5, к другому входу которого подключен выход задатчика 6, подключенный также ко входу функционального преобразователя 7, обеспечивающего близкий к параболическому закон изменения коэффициента усиления П-регулятора 8. Выход первого сумматора 5 подключен ко входу ПИ-регулятора 9, выходом подключенного к одному из входов второго сумматора 10, другой вход которого по цепи обратной связи связан с выходом датчика 2 тока нагрузки, Выход второго сумматора 10 подключен к первому входуП-регулятора 8, ко второму управляющему входу которого подключен выход функционального преобразователя 7, а выход П-регулятора связан с управляющим входом полупроводникового преобразователя 1. 5В функциональном преобразователе 7 имеется полупроводниковый ключ 11 и набор резисторов В 1 - Вл 12-14, объединенных общей шиной, подключенной к управляющему. входу П-регулятора 8. 10Полупроводниковый ключ 11 может быть выполнен по известным схемам, например в виде нескольких транзисторных ключевых схем с общим входом, при этом пороговое напряжение срабатывания каж дой схемы в зависимости от уровня выходного напряжения эадатчика 6 может регулироваться включением на входе ключевой схемы стабилитронов либо наоборот полупроводниковых диодов, 20Устройство для управления полупроводниковым преобразователем 1 работает . следующим образом.Напряжение на нагрузке 3 измеряется датчиком 4 напряжения, выходной синал ко торого вычитается в сумматоре 5 из сигнала задатчика 6. Разностный сигнал с выхода первого сумматора 5 в ПИ-регуляторе 9 усиливается и интегрируется. В установившемся режиме ПИ-регулятор 9 обеспечивает 30 нулевую статическую ошибку в системе, т.е. равенство сигнала задатчика 6 и сигнала датчика 4 выходного напряжения. Выходной сигнал ПИ-регулятора 9, определяющий требуемое значение тока нагрузки 3, во вто ром сумматоре 10 сравнивается с выходным сигналом датчика 2 тока, а разностный сигнал поступает на вход П-регулятора 8. Близким к параболическому закон изменения коэффициента усиления П-регулятора 8 в 40 функции сигнала задатчика 6 для получения максимального быстродействия во всем диапазоне регулирования обеспечивается с помощью функционального преобразователя 7, в котором полупроводниковый ключ 11 45 в зависимости от уровня сигнала задатчика 6 подключает соответствующий резистор В 12-14, где 1 кап к управляющему входу П-регулятора 8, Тем самым обеспечива ется необходимый коэффициент усиления, изменяемый в соответствии с сигналом задатчика 6. Выходной сигнал П-.регулятора 8 поступает на вход управления полупроводникового преобразователя 1.Использование изобретения позволит увеличить быстродействие во всем диапазоне регулирования выходного напряжения преобразователя путем реализации переходных процессов конечной длительности и создания при этом замкнутой системы авторегулирования, устойчивой к автоколебаниям на основной и низших субгармониках. Формула изобретения Устройство для управления полупроводниковым преобразователем, содержащее датчик обратной связипо напряжению нагрузки, выходом соединенный с одним из входов первого сумматора, к другому входу которого подключены выход задатчика и вход функционального преобразователя, а к выходу первого сумматора подключен вход ПИ-регулятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и обеспечения повышения быстродействия полупроводникового преобразователя путем реализации во всем диапазоне регулирования выходного напряжения переходных процессов конечной длительности, в устройство введены датчик тока нагрузки, П-регулятор с переменным коэффициентом усиления и второй сумматор, первым входом подключенный к выходу датчика тока нагрузки, вторым входом - к выходу ПИ-регулятора, выходом подсоединенный к первому входу П-регулятора с переменным коэффициентом усиления, второй управляющий вход которого подключен к выходу функционального преобра- зователя, а выход предназначен для подключения к управляющему входу полупроводникового преобразователя,1720131 ректор М. Максимишинец едактор Н, Гора Тираж ПодписноИ Государственного комитета по иэобретениям и откр 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 иям при ГКНТ ССС твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагари ои каз 77 ВНИИ оставитель А. Ч хред М,Морген ноковл