Способ управления преобразователем с широтно-импульсной модуляцией

О Л И С А Н И Е (1.)886186ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскмхСоциалистическихРеспублик(51)М. Кд,с присоединением заявки М Н 02 Р 13/16 ооударатвцпвй комитет СССР во делам иэобретеиий к открытий(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для уп равления преобразователем с заданной формой кривой выходного параметра (напряжения или тока).Известен способ управления преобра-, зователем с широтно-импульсной модуляцией с запрограммированной заранее последовательностью переключений, где моменты переключений устанавливают так, чтобы обеспечить отсутствие в выходном напряжении коммутатора максимально возможного числа высших гармоний 1Однако такой способ неприменим при нелинейной загрузке, например, когда при синусоидальном напряжении потребляется несинусоидальный ток.Наиболее близким к предлагаемому по техническим средствам и достигаемому результату является способ управления преобразователем с широтно-импульсной модуляцией, содержаший коммутатор и фильтр, состоящий в том, что подают две последовательности импульсов управления 2коммутатора, первую - в фиксированныемоменты времени, включающую коммутатор,а вторую - в моменты равенства иэмерен. ното выходного параметра и сигнала задания, включаюшую коммутатор. Полярности ШИМ-импульсов определяются полярностью сигнала задания 2Этот способ обеспечивает недостаточно широкие функциональные возможности, так как при использовании фильтра товысокого порядка (больше единицы) ухудшаются устойчивость преобразователя иформа кривой выходной координаты (параметрьт), что особенно резко проявляетсяпри работе на нелинейную нагрузку.15. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей работы преобразо.вателя эа счет повышения его устойчивости и улучшение формы выходного параметра (тока, напряжения).Поставленная цель достигается тем,что дополнительно измеряют переменныесостояния фильтра, в результате всех иэмерений вычисляют прогнозируемое зна38 чение выходного параметра на некоторый интервал времени вперед, меньший периода несущей частоты, одновременно вычисляют значение сигнала задания на такое же время вперед и в момент равенства вычисленных величин вырабатываютимпульс второй последовательности, при этом непосредственно перед каждым импульсом первой последовательности по измеренным величинам, указанным выше, вычисляют на постоянный интервал времени вперед два прогнозирУемых значения выходного параметра, соответствую ющих положительной и отрицательной полярности импульса выходного напряжения коммутатора, сравнивают их с соответствующей заданной величиной и выбирают полярность, соответствукицую мень-шему по модулю рассогласованию.На фиг. 1 представлены диафрагмы,поясняющие сущность способа управюния;, на фиг. 2 - структурная схема системы управления, реализующей способ.На фиг. 1 изображены две последовательности импульсов управления - диаграмма 1; кривые 2 и 3 условного проггоза рассогласования (УПР); кривые 4 и 5 выходного напряжения при правильном и преждевременном эанужнии коммутатора соответственно, и кривая 6 напряжения задания.Структурная схема системы управления ,(фиг. 2) содержит релаксационный генератор 7, выходьь.8 и 9 которого подключены ко входам функционального преобразователя 10, распределительное устройство 11, блок 12 умножения, блок 13 . задания, блок 14 датчиков, нуль-орган18, блок 16 выбора знака.Рассмотрим реализацию способа управления преобразователем, состоящим из входного источника ЭДС, коммутатора, однозвенного Г-образного 1,С-фильтра и нагрузки, и обеспечивающим за счет широтно-импульсной модуляции ( осуществляемой коммутатором) и последующей фильтрации (осуществляемой фильтром) получение синусоидальной формы напряжения на. грузки. Для регулирования используют две последовательности импульсов управления, переключающие коммутатор. В первой из них моменты переключений неуправляемы (равностоящие моменты О, Н, 2 Н., где Н - период несущей частоты), и определяются независимым задающим генератором. В эти моменты времени коммутатор устанавливают в активное состояние, когда к нагрузке приложено напряжение входного источника со знаком плюс или ми 86186нус. Вторую последовательность образуют моменты 1 Э эануления, при которых коммутатор устанавливают в состояние, когда,его выходное напряжение тождествен но равно нулю. Моменты эануления явиются управляемыми. В предлагаемом способе эти моменты определяют следующим образом. О По измеренным знач ниям и рем нных состояний фильтра, нагрузки, производной тока нагрузки, по известным значениям напряжения задания его производной непрерывно вычисляют прогнозируемое значение рассогласования выходного напряжения на некоторое время вперед. Прогноз вычисляют в цредположении, что напряжение коммутатора эануляется в текущий момент времени 1 (от- . 20счет ведут от моментов первой последовательности переключений), и в атомсмысле она является условием (условный прогноз рассогласования - УПР),Кривая УПР имеет почти пилообразныйвид (кривая .2, на фиг. 1), располагающийся на обеих сторонах временной оси.Такой вид кривой УПР обусловлен тем,что, во-первых, все переменные, по которым вычисляют УПР в течение цикла,изменяются в небольших пределах (обус лавливают линейность) и, во-вторьи, параметры схемы выбирают так, чтобыиметь по крайней мере одно совпадениеотслеживаемого напряжения и задания вкаждом цикле (обуславливает переход зз через нуль), Из фиг. 1 видно, что еслиэанулить коммутатор в начале периода,то УПР будет велик, В дажнейшем онснижается, а затем (если эанулить слишком поздно) поменяет знак. В следую щем периоде характер изменения фактического рассогласования тот же (кривая3). Коммутатор зануляют в моменты пе"рехода этой функции через нуль.В структурной схеме релаксационный 45 генератор вырабатывает на выходе 8 импульсы в моменты О, Н, 2 Н и на выходе 9 - пилообразное напряжение, пропорциональное текущему времени. функ: циональный преобразователь 10 формирует Зо УПР функциисозщр 5 и М р 6, где 9 интервал прогнозирования, ар=,р - резонансная частота фижтра. Блок 12 умножения, состоящий из умножителей и сумматоров, формирует из значений переменных состояния (токи инпуктивностей, напряжения емкостей, поцучаемые из силовойсхемы блоком 14 датчиков), переходныхфункций фильтра, напряжения задания и его5 886 производной (выдаваемой блоком 13 задания) УПР, Нуль-орган 15 вырабатывает имцульсы в момент перехоаа кривой УПР через нуль, Распределительное устройство 11 формирует сигналы управжния вентилями коммутагора.Кроме опредежния момента занужния система управления вычисляет требуемый знак очередного импульса коммутатора. Для этого в блоке 16 выбора 1 О знака перед очередным тактовым моментом сравнивают два УПР на период несущего сигнала вперед р вычисляемые в предположении, что очередной импульс имеет знак полюс или минус соответствен-. 35 но.Применение предлагаемого способа управления позволяет расширить функциональные возможности преобразователя, а именно улучшить форму кривой выход ной координаты и повысить устойчивость при работе преобразователя как на линейную, так и на нелинейную нагрузку, Улучшением формы кривой выходной координаты можно получить заданный коэффициент 25 нелинейных искажений при относительно меньших параметрах фильтра, что снижает массогабаритные показатели и стоимость фильтра. Повышение устойчивости работы преобразователя независимо от вида и характера нагрузки делает его универсальным, позволяет снизить затраты на управление и применять такие преобразователи для питания боже ответственных потре бите лей.З 5формула изобре тения Способ упрввжния преобразоватежм с широтно импульсной модуляцией, содеял.1866жащим коммутатор и фильтр, состоящий в том, что подают две послеаоввтельности импульсов управжния на коммутатор, пер вую из которых осуществляют в фиксированные моменты времени, о т л и ч в ющ и й с я тем, что, с целью расширения функцион альных воэможностей, дополнительно измеряют переменные состояния фильтра, в результате всех измерений вычисляют прогноэируемое значение выходного параметра на некоторый интервал времени вперед, меньший периода несущей частоты, одновременно вычисляют значение сигнала задания на такое же время вперед и в момент равенства вычисленных величин вырабатывают импульс второй послеаоватежности, при этом непосредственно перед каждым импульсом первой последовательности по измеренным величинам, указанным выше, вычисляют на постоянный интервал времени вперед авв йрогнозируемых значения выходного параметра, соответствующих положительной и отрицательной полярности импульса выхорного напряжее ния коммутатора, сравнивают их с соответствующей заданной величиной и выбирают полярность, соответствующую меньшему по модулю рассогласованию.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Англии % 310298,кл. Н 02 М 7/52, 1973,2, Зиновьев Г, С. и Попов В. И. Ана"лиз одного из способов управления инвертором напряжения, - Устройства преобразователей техники. Вып. 4, Киев,1970, с. 113-125,733 И пион ктная,ПИ Заказ 1 0585/74 Тираж пал ППП "Патент", г. Ужгород, ул