Способ управления широтно-импульсным преобразователем

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Реслублин(51)м. х .Н 02 Р 13 22) Заявлено 10,10.7 присоединениемз Г 21) 2532340/2вки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий) Приорите убликовано 250580. Бюллетень МЮ 1 53) УДК б 21. 316 .727(088.8) та опубликования оп ания 30.05.80 Е. И. Беркович, В. В. Гаврилов, А. И, Гладков, Ф, В, Кузьмин, А, П. Мотыль и Б. Б. Новик) Заявитель 4 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ШИРОТНО-.ИМПУЛЬСНЬПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ е относится к преобразо- нике и может быть испсльравления широтно-импульс. ователями постоянного то.5 -фильтром,Изобретен вательной те зовано для у ными преобра ка (ШИП) с Ь ит- ст 20Известен способ управления ШИП с ЬС-фильтром на выходе, обеспечивающий стабильность выходного напряжения как в режиме непрерывного, так и прерывистого тока при неизменном входном напряжении Е = сопэс 11. Для компенсации изменений внешней характеристики ШИП в прерывистом режиме в систему импульсно-фазового управления (СИФУ), вырабатывающую импульсы в фиксированные моменты времени, ввод ся дополнительное устройство, осуще вляющее коррекцию фазового угла управления тиристором в цепи реактора таким образом, что выходное напряжение остается неизменным во всем диапазоне изменения тока реактора, В сформированной таким образом кривой определяютсяточки перехода тока иэ области отрицательных значений через нуль и в эти моменты формируется импульс, включающий тиристор в цепи реактора. Недостаток способа - большаясложность устройств, реализующих этотспособ.Наиболее близким техническим решением к данному является способ управления широтно-импульсным преобразователем с ключевыми элементами и входным реактором ЬС-фильтра, состоящийв том, что формируют опорное напряжение путем многошагового интегрирования, сравнивают напряжение разверткис напряжением управления и в моментих равенства формируют управляющиеимпульсы 2),В этом способе необходимо формировать пилообразное напряжение, состоящее из трех участков и определятьмаксимум кривой питающего напряжения,что представляет трудность при искажениях формы кривой. Кроме того, этотспособ не обеспечивает неизменностивыходного напряжения ШИП .при изменении входного напряжения.С целью получения жесткой внешнейхарактеристики и, неизменности выходного напряжения при колебаниях входногонапряжения формируют опорное напряжение путем двухшагового интегрирования, первый шаг интегрирования начи 36356нают э момент, совпадающий с моментомперехода тока реактора через нуль изобласти положительных значений в режиме прерывистого тока, второй шагинтегрирования начинают в момент, совпадающий с тактовым импульсом для замыкания ключевого элемента в режименепрерывного тока и прекращают э момент выключения ключевого элемента,скорость развертки на первом шагеустанавливают пропорциональной фиксированному сигналу, на втором - входному напряжению, причем степень компенсации возмущений выбирают отношением величин фиксированного сигналауправления либо изменением периодамодуляции,На фиг. 1 представлен один из вариантоэ. структурной схемы устройства)на фиг, 2 - кривые напряжений и токовна элементах ШИП.В непрерывном стационарном режимекривая тока на периоде повторяемостисостоит из двух участков 1 иучасток бестоковой паузы5 (фиг. 2 б)отсутствует. Связь среднего значениявыходного напряжения с входным приэтом определяется соотношениемЭых Т(1)В прерывистом режиме кривая токареактора состоит из 3-х участков:Выходное и входное напряжение встационарном режиме в этом случае связаны соотношением(2)где Ф + г. ) 1,Соотношение (2) является общейформой записи: при(-. -- Т выражение (2) имеет вид (1) .При постоянном угле управления момент замыкания ключевого элементаявляется фиксированным на периодеповторяемости, при этом 1 = сопвс.Б непрерывном режиме продолжительность участков 1 и 2 = Т - 1.( является постоянной, так как Т = сопэ 1,при этом выполняется соотношение (1),благодаря чему обеспечивается жесткость внешней характеристики. С переходом к прерывистому стационарномурежиму при фиксированном фазовом угле управления (:,( = сопэт. продолжительность интервала с уменьшается,В соответствии с (2) уменьшениесопровождается ростом эыходного напряжения.Из изложенного следует, что жест"кость внешней характеристики сохраняется во всем диапазоне изменениятока реактора при выполнении условия--- : оопв, (3)1 2причем выходное напряжение пропорци"онально входному.Устройство для управления ШИП содержит электронные ключи 1, 2, 3, 5 О где ВС .=т постоянное времени интегратора,П = Й Е (К - коэффициент пропор 2 циональности),После интегрирования получаем 55(6) что при условии ПЕФ 1 ОсКтС учетом (2)(7) пропорциональные звенья 4, 5 с коэффициентами передачи К 2 и К 1 соответственно, логическое устройство 6,датчик 7 перехода тока реактора через нуль, широтно-импульсный модулятор, состоящий иэ интегратора 8 икомпаратора 9.Устройство для управления ключевым элементом ШИП содержит задающийгенератор (ЗГ) (на чертеже не показан), работающий с постоянной частотой определяющий моменты тактовыхимпульсов дпя замыкания ключевого эле.мента и модулятор с пилообразным развертывающим сигналом, определяющиймоменты размыкания ключевого элемен 15 .аСогласно данному способу пилообразнь 1 й развертывающий сигнал системы управления образовывается следующим образом.2 О Скорость развертывающего сигналана отрезке времени от моментазамыкания ключа до момента к сравнения укаэанного сигнала с сигналомуправления устанавливают пропорцио 25 нально входному напряжению, а на отрезке времени (1 з-,) от моментаперехода тока через нуль из областиположительных значений до моментаформирования импульса задающего генеЗО ратора устанавливают пропорциональным фиксированному сигналу 1)( . Степень компенсации в этом случае определяется отношением величин фиксированного сигнала и сигнала управления,При этом пилообразную развертку системы управления ШИП запускают в режиме непрерывного тока реактора импульсом, совпадающим с тактовым и в режиме прерывистого тока реактора импульсом, совпадающим с моментом перехода4 О тока реактора через нуль из областиположительных значений,установим связь между временнымиинтервалами : ии параметрамиустройства;,В соответствии с фиг. 2 вТаким образом, выходное напряжееие определяется только величиной напряжения управления и не зависит от изменения как нагрузки, так и входно го напряжения.Из условия (5) видно, что степень компенсации можно изменять, изменяя соотношение между (7,( и П или Си Т.,Для непрерывного режима3 КЕд 1=0,о илиЬКВчто с учетом (1) дает полностью совпадающее с (7) выражение.Устройство работает следующим образом.Логическое устройство б обеспечивает в непрерывном режиме работысброс с интегратора 8 импульсом внешнего задающего генератора, а в прерывистом режиме - сброс с интегратора8 в момент перехода тока реактора через 0 из области положительныхзначений.В непрерывном режиме ключ 1 замкнут в течение всего периода работыШИП, ключ 2 соответственно разомкнут,т. е. У = О, а . на интегратор 8 по"ступает напряжение У = КЕ.На выходе интегратора 8 Формируется пилообразное напряжение, поступающее далее на сравнение с напряжениемуправления Б на компараторе 9.В момент равенства сравниваемыхнапряжений компаратор 9 меняет своесостояние на противоположное - происходит Формирование выключающегоимпульса ШИП,В прерывистом режиме датчик 7 перехода тока реактора через нуль формирует импульс, соответствующийпо длительности бестоковой паузе,замыкает ключ 2 и размыкает ключ 1.Фиксированное напряжение= К (7 эв течение промежутка 1 (фиг. 2) поступает на вход интегратора 8 (первый шаг интегрирования).В момент зс,я (фиг. 2) ключ 2 разьыкается, ключ К 1 замыкается, навход интегратора поступает напряжение 171 - второй шаг интегрирования;продолжающийся до прихода сигналасброса интегратора с логическогоустройства б (интервал 1 1 нафиг. 2).Степень компенсации возмущенийили степень коррекции внешней харак теристики ШИП определяется коэффициентом передачи К 1 звена 5, то естьсоотношением фиксированного напряжения (7 и напряжения управления П,Использование данного способа управления .позволит значительно снизит 8 5 затраты на регулирование и стабилизацию выходного напряжения ШИП, а в ря-де случаев вообще исключить системуавтоматического регулирования выходного напряжения, поскольку способ 1 О обеспечивает независимость выходногонапряжения от параметров нагрузки ипитающего напряжения. Кроме того,предлагаемый способ позволяет улучшить динамические характеристики ШИПи повысить устойчивость системы.Формула изобретенияСпособ управления широтно-импульсным преобразователем с ключевыми эле-ментами и входным реактором ЬС-фильтра, состоящий в том, что Формируютопорное напряжение путем многошагово- .го интегрирования, сравнивают напря 5,жение развертки с напряжением управления и в момент их равенства формируют управляющие импульсы, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюполучения жесткой внешней характеристики и неизменности выходного напряжения при колебаниях входного напряжения формируют опорное напряжениепутем двухшагового интегрирования,.первый шаг интегрирования начинаютЗ 5 в момент, совпадающий с моментом перехода тока реактора через нуль изобласти положительных значений в режиме прерывистого тока, второй шагинтегрирования начинают в момент, совЩ падающий с тактовым импульсом для замыкания ключевого элемента в режименепрерывного тока, и прекращают в момент выключения ключевого элемента,скорость развертки на первом шаге ус танавливают пропорциональной фиксированноМу сигналу, на втором - входномунапряжению, причем степень компенсации возмущений выбирают отношением величин Фиксированного сигнала и сигнала управления либо изменением периодамодуляции,Источники инФормации,принятие во внимание при экспертизе1. Ж. 1 Электричество, 9 10,1 ц 75, с 75-772. Авторское свидетельство СССР9 53041.5, кл, Н 02 Р 13/18, 1974.