Способ управления импульсным преобразователем постоянного напряжения в переменное напряжение синусоидальной формы

1,(Т;)=1 (Т;)+п 1(Т,.)+1(Т,), (1) где 1,(Т), 1,(Т), 11,(Т), т.(Т,)- соответственно средние за такт преобразования Т; значения токов 1 ха 1 11 и сунусоидального сигнала управленияЕсли пренебречь пульсациями всех укаэанных переменных и считать, что 1 О11 11 они совпадают со своими гладкими составляющими, то можно записать(С)=2. (С)+п (С)+ (С). ( 2) В то же время 151 (С)=1 (С)+1+1 (С)(3)где с - ток конденсатора параллельного 1 С-кон тур а.Из (2) и (3) получаем соотношение 20(С.)+(1-п) (С)=1. (С) (4)При изменении сигнала 1 по синусоидальному закону -.игналы х (С) и(С) после завершения переходных процессов, связанныхс включением преобразователя 1 также имеют синусоидаль,ную форму.Вектор выходного напряжения Б ы оТстает от вектора тока по фазе на 906 (как показано на фиг. 2), вектор тока 1 . отстает от вектора Ц на угол несколько меньший 90 из-за наоличия активных потерь мощности в дросселе. Вектор тока 11, потребляемого ЬС-контуром, равный сумме векторов токов 1 и 1 в режиме резонанса тосков совпадает по фазе с вектором 6 и при малых потерях в дросселеВЬХимеет малую амплитуду40Из векторной диаграммы видно, что модуль векторной суммы 1 =1 с+(1-п)111 при п 1 больше модуля вектора 1 (тем больше, чем больше коэффициент п). Однако при п=1 суммарный вектор вы рождается в вектор 1 , при этом из (4) имеем,(С)= (С)Контролю вэтом случае подлежит ток конденсатора С 1 т,е, с точки зрения управления система вырождается в систему преобразователя с простым Г- образным ЬС-Фильтром со всеми присущими ей. недостатками.55Поскольку фазовая ориентация вектоРовов 1 и 1 11 (а следовательио 1 и вектораа ( 1-и) 11, ) относительно суммарно го вектора 1;г определяется только параметрами ЬС-контура и значением коэффициента п то иэ очевидных геометрических соображений яснб, чтоеслимодуль вектора 1 постоянен, то постоянны модули векторов 11 у 111 1 х 1следовательно, и молуль вектора Цбых,При изменении модуля суммарного вектора 1 пропорционально будут изме": оняться модули векторов 1 СФ 11,1 1 к и1 выхТаким образом, изменяя амплитудусинусоидального управляющего сигналаможно изменять амплитуду выходного напряжения преобразователя, т.е.организовать обратную связь по выходному напряжению преобразователя,Поскольку амплитуда .синусоидального сигнала х(С) в рассматриваемомслучае существенно возрастает по сравнению со случаем, когда обеспечивается слежение за сигналом (С) сигнала,соответствующего току , то точностьслежения в условиях сильных пульсацийтоков существенно возрастает. Это заметно повышает качество выходного напряжения преобразователя, Как и вспособе управления, предложенном восновном изобретении, выходное напряжение не зависит от напряжения питания и тока нагрузки, Всякое изменениетока нагрузкиприводит согласновыражению (2) к соответствующему изменению тока (С)1 ток контура Х(С)при этом не зависит от 1.(С), а следовательно, и напряжение Б,(С) независит от тока .я(С)Хотя сигнал управлениязаметновозрастает, ток Х 1 потребляемый ЬСконтуром, а следовательно, потеримощности в преобразователе, остаютсямалыми.При использовании предлагаемогоспособа управления параллельный ЬСконтур, оставаясь по отношению к реальным процессам в Фильтре настроенным в резонанс, по отношению к управлению становится как бы расстроенными имеющим емкостный характер, таккак сигнал 1 по которому фактически осуществляется управление, имеетемкостный характер, т.е, по отношению к управлению имитируется расстройка ЬС-контура. Естественно, что притакой "квазирасстройке ток контураквазивозрастает",АналогичныЧ 1 с точки зрения управления результат получается и в случае использования способа управле03 6Пример такой схемы приведен на фиг. 3. Силовой каскад преобразователя - как на фиг. 1, обозначения те же. На выходе коммутатора Формирует-,ся двухполярное .напряжение.Устройство управления состоит из датчика 6 тока 4 последовательного дросселя, датчика 7 тока 1 р нагрузки, датика 8 тока дросселя 4, масштабного преобразователя 9, датчика1 полезного (среднего или действующего) значения выходного напряжения преобразователя, сравнивающего усилителя12, генераторасинусоидального напряжения (ГСН), узла 14 умножения,аналогового сумматора 45, релейного элемента (РЭ) 16 с симметричными относительно нуля порогами срабатывания +б н -11, Масштабный преобразователь 9 можно иСключить, если использовать датчик тока с чувствительностью в и раэ меньшей, чем у остальных датчиков тока.Управление импульсным преобразователем осуществляется следующим образом.Сравнивающий усилитель формирует постоянное напряжение 5 16140 ,ния по основному изобретению, если произвести Фактическую расстройку параллельного ЬС-контура увеличив вЭ(1-и) раз значение индуктивности контура и уменьшив таким образом амплитуду тока 1. Однако с энергетической точки зрения такой поДход к решению вопроса не оправдан,Введение в закон управления сигнала, пропорционального току дросселя параллельного ЬС-контура, дает системе управления новое качество: высокую точность управления, т.е. высокое качество напряжения без ухудше 15 ния энергетических характеристик преюобразователяПри практической реализации предлагаемого способа управления выбор значения коэффициента и следует про изводить, учитывая следующие соображения. Для увеличения точностч управления амплитуду сигналажелательно уве 25 личить, т.е, коэффициент п следуеттакже увеличивать. Однако из-за погрешности импульсного слежения реализация соотношения (4), т.е, соотношения х (1)=д, может сопровождаться появлением постоянной составляющей в суммарном сигнале 1(1), который замыкается через дроссель ЬС-контура.Для постоянных составляющих из (4) 35 имеем с К(11 ю "ю) (7) где П оо - опорное постоянное напряжение;К - коэффициент усиления усилителя.На выходе ГСН действует напряжение"о 1-иПри увеличении коэффициента п зна- . чение 114 возрастает. Эксперименты,опроведенные на действующем макете преобразователя, показывают, что хорошие результаты получаются при и- "0,5.Схемная реализация предлагаемого способа управления зависит от конкретных требований к качеству выходного напряжения, уровня и интенсив" ности возмущений, действующих со стороны источника питания и нагрузки . Если напряжение питания и ток нагрузки изменяются достаточно медленно, то можно использовать наиболее простую релейную систему управления, подобную рассмотренной в описании основного изобретения.(8) где Д - требуемая угловая частота вы ходного напряжения преобразователя,На выходе узла 9 умножения формируется управляющий сигнал( 10) 50 Этот сигнал должен изменяться достаточно медленно по сравнению с токомд 1, что достигается соответствующимвыбором индуктивности дросселя 2 ирежима работы преобразователя.Б течение интервала времени , налпряжение 111 на выходе коммутатора равно +Б, ток 1 в дросселе 2 нарастает, Когда токдостигает значенияе1 +51 РЭ 16 срабатывает и переклю1614003 7чает ключи коммутатора. В течение интервала времени ь:0 =-П птокпа 2пдает. По достижении токомзначениягЪ-1 РЭ 16 и ключи коммун лора воз5 Вращаются в исходное состояние, Далее процессы повторяются. В итоге ток дросселя будет изменяться по закону, близкому к закону изменения сигнала : т.е, реализуется соотношение (2) и, как следствие, соотношение (4).Любые изменения напряжения питания 011 и нагрузки, ограниченные по модулюи скорости, не влияют на значение и Форму выходного напряжения преобра зователя, Это полностью подтверждается экспериментально на действующем макете преобразователя, выполненного :по рассмотренной схеме. В то же вреМя преобразователь со схемой управле р ния, в которой измерение тока д 1 не Производится работает неустойчиво В выходном напряжении присутствуют , субгармоники, Форма кривой заметно отличается от синусоидальной.25 Формула изобретения Способ управления импульсным преобразователем постоянного напряженияв переменное напряжение синусоидальной форма по авт.св. У 1394206, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества выходного напряжения, в нем параплельная ветвь Г-образного фильтра выполнена в виде резонансного ЬС-контура, используемогодля измерения тока дросселя этого контура, при этом полученный в результа-ате измерения сигнал умножают на постоянный коэффициент и, где Осп 1, измеряют ток нагрузки и Формируют управляющий синусоидальный сигнал путемсуммирования сигнала, полученного врезультате умножения на и, сигнала,пропорционального току нагрузки, исигнала, пропорционального отклонениювыходного напряжения преобразователяот заданного значения,б 14003 Составитель С.ЧернышеваРедактор А.Маковская Техред Л. Сердюкова Корректор М.Шароши изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 3892ВНИИПИ Госуда Тираж 653венного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская н Подписноеоткрытиям при ГКНТ СС д. 4/5