Способ управления преобразователем электрической энергии

(54) СПОСОБ ВАТЕЛЕМ Э (57) Изобрете ке, Цель изоб тем уменьш энергии. Спо телем состои жение преоб соответствии каналам пре вого канала тся к злектротехниользовано для преической энергии я в напряжение или ормы или усиления х сигналов в устмерительной техниповышение КПД, ены диаграммы наняющие предлагае- преобразователем ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО(71) Куйбышевский авиационный институт им, акад, С.П,Королева и Куйбышевский политехнический институт им. В.В,Куйбышева(56) Кибакин В.М, Основы ключевых методов усиления. - М 1980, с.139.Авторское свидетельство СССР М 1136383, кл, Н 02 М 7537, 1985,УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ние относится к электротехни- . ретения - повышение КПД пуения потерь электрической соб управления преобразоват в том, что постоянное напряразуют в напряжение (ток) в с задаюшим сигналом по двумобразования. С помощью перосуществляют непрерывное Изобретение относи ке и может быть исп образования электр постоянного напряжени ток любой заданной ф мощности электрически ройствах автоматики, из ки, энергетики.Цель изобретения - На фиг.1 изображ пряжений и токов, пояс мый способ управления усиление мощности, с помощью второго канала - ограничение мощности первого канала соответствующей коммутацией энергии и суммированием выходной энергии каналов. Для этого ток первого канала измеряют, а сигнал, пропорциональный току, используют для управления вторым каналом, Коммутацию энергии вторым каналом осуществляют по релейному закону. Новым в способе является введение дифференцирования, интегрирования сигнала тока первого канала и суммирования с пропорциональной составляющей, С помощью суммарного сигнала управляют вторым каналом. Составляющие сигнала тока первого канала и их сумму определяют вновь на каждом интервале переключения второго канала, а интегральная составляющая не должна быть больше заданной величины. Составляющие сигнала тока первого канала и их сумму определяют с частотой, в два или более раз превышающей предельную частоту коммутации второго канала. Управление вторым каналом осуществляют с частотами не выше предельной частоть 1 коммутации второго канала. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. электрической энергии; на фиг,2 - функциональная блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.3 - один из возможных алгоритмов работы устройства.На диаграмме 1.1 (фиг.1) приведены кривая 1 задающего сигнала, а также условно выходного, например, напряжения преобразователя и ломаная,2 напряжения коммутируемой вторым каналом энергии, С . помощью диаграммы 1.2 показаны ломаная 3 дифференциальной составляющей выход 1615852+ и 1 п - 1к =о Т ного сигнала датчика тока, ломаная 4 пропорциональной составляющей и условно тока первого канала и ломаная 5 интегральной составляющей сигнала датчика тока, На диаграмме 1.3 изображены ломаная 6 суммы пропорциональной, интегральной и дифференциальной составля.ющих и пунктирные линии 7 и 8 уровней управляющего сигнала, соответствующихвключению и отключению второго канала, На диаграмме 1,4 представлена ломаная 9 процесса коммутации энергии ключевыми элементами второго канала. Кроме того, на диаграммах 1.1 и 1.3 показаны с помощью отрезков ломаных 10-12 выходное напряжение коммутируемой энергии второго канала и с помощью отрезков 13-15 - выходной ток первого канала для случая, когда интегральная и дифференциальная составляющие сигнала датчика тока не используются. Устройство для осуществления предлагаемого способа управления двухканальным преобразователем электрической энергии постоянного напряжения в напряжение или ток заданной формы (фиг.2) состоит из каналов 16 и 17 преобразования электрической энергии, подключенных к нагрузке параллельно через датчик 18 тока и датчик 19 выходного напряжения и (или) тока. Обработка задающего и выходного сигналов, а также сигнала датчика тока осуществляется с,помощью процессора 20 цифровой обработки аналоговых сигналов. Управление работой устройства преобразователя и взаимодействие с внешними устройствами возложено на контроллер 21.Устройство работает следующим образом.Задающий сигнал в цифровой форме через контроллер 21 и внутреннюю магистраль или в аналоговой форме непосредственно поступает на соответствующие входы процессора 20. В случае необходимости задающий сигнал преобразуется в цифровой код (чтение Х) и далее усиливается, фильтруется и заносится на один из рабочих регистров процессора 20 в виде выборки ОХь Далее аналогично осуществляется выборка % сигнала обратной связи (чтение У 1). После этого вычисляется разностный сигнал ОХ - -Уь который, например, в аналоговой форме подается на управляющий вход канала 16 преобразователя. В процессе воспроизведения разностного сигнала опрашивается датчик 18 тока (чтение 1 п), После каждого опроса атчика 18 тока производится диагностика преобразователя (контроль Ь,п1.макс) с целью возможного отключения преобра 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зователя в случае аварии (конец). Далее вычисляется пропорциональная, дифференциальная, интегральная составляющие выходного сигнала датчика 18 тока и их сумма (вычисление Яп) где Ч,ЧЧ,2- соответствующие весовые коэффициенты составляющих сигналов датчика 18 тока канала 16 преобразователя;Т - период тактов опроса датчика 18 тока;К = 0,1,2п - номер опроса датчика 18 тока,После получения значения суммы Яп в соответствии с ее знаком определяется (полярность РЯ,О) напряжения Ои, коммутируемого в нагрузку каналом 17, и в случае необходимости устанавливается признак (коммутация -Ои) отрицательной полярности. Затем производится сравнение полученного значения суммы Яп с верхним пороговым значением Ямакс суммарного сигнала датчика 18 тока (ЯпЯмакс) и, в случае выполнения неравенства, по внутренней магистрали выдается команда на включе-ние соответствующего (+Оп или -Ои) ключевого элемента (включение Оп) канала 17 преобразователя. В противном случае значение суммы Яп сравнивается с нижним пороговым значением Ямин суммарного сигнала датчика тока (ЯпЯмим). Здесь в результате сравнения может быть осуществлено отключение соответствующего ключевого элемента (+ Ои или -Ои) канала 17 преобразователя (отключение Ои) или выход на анализ затрат времени после последнего 1-го опроса задающего и выходного сигналов преобразователя (интервал Я 1Вмакс)Такой анализ необходим для тактирования опроса входных и выходных сигналов процессора 20 в соответствии с частотными характеристиками пропускания как всего преобразователя, так и отдельных его каналов. При этом в зависимости от затрат К в виде числа тактов, прошедших после последнего 1-го цикла обработки соответствующих . переменных процессора, производится либо повторение цикла опроса задающего Х+1 и выходного У+1 сигналов преобразователя, либо продолжение обслуживания каналов. В последнем случае осуществляется проверка предельной частоты коммутации обслуживаемого канала (канал ВпЯпмакс), т.е, по истечении времени, достаточного для запирания того илииного ключевого элемента канала 17, устанавливается признак разрешения включения ключевого элемента канала 17, Крометого, проверяется длительность интервалаинтегрирования после последнего переключения канала 17 и в случае превышениявеличины интервала, заданного, например,в виде константы, осуществляется сброс результатов интегрирования. Накоплениедальнейших значений интегральной составляющей происходит в результате последующих опросов выходного сигнала датчика18 тока. После каждого включения (включение Оп) и отключения (отключение 0) канала 17 преобразователя осуществляется 15сброс результатов опроса и определенияЗп суммарного сигнала (сброс переменных),Использование предлагаемого способауправления преобразователем электрической энергии позволяет уменьшить потериэнергии в преобразователе на верхних частотах коммутации второго канала преобразователя при одновременном расширенииполосы пропускания сигналов этого канала. 25Кроме того, снижаются потери, возникающие в моменты перехода выходного нац)яжения (тока) через нуль и при малыхзначениях выходного напряжения.Применение в преобразователе электрической энергии элементов цифровой обработки аналоговых сигналов и цифровогоуправления позволяет осуществить дополнительные функции, такие как диагностика преобразователя, коррекция его 35параметров и комплексирование с управляющей ЭВМ.Ф о р мул а изобретения1, Способ управления преобразователем электрической энергии, содержащим 40первый и второй каналы преобразователяэлектрической энергии, соответственно непрерывный и импульсный, выходнаяэнергия которых суммируется на общей нагрузке, состоящий в том, что формируют сигнал задания, измеряют выходной ток преобразователя, формируют и подают на первый канал сигнал регулирования, равный усиленной разности сигнала задания и измеренного выходного тока преобразователя, формируют опорный сигнал, измеряют выходной ток первого канала и в моменты его равенства опорному сигналу формируют и подают импульсы переключения второго канала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения потерь в преобразователе электрической энергии, измеренный выходной ток первого канала дифференцируют и интегрируют, формируя этим дифференциальную и интегральную составляющие соответственно, измеренный выходной ток первого канала, дифференциальную и интегральную составляющие с соответствующими весовыми коэффициентами суммируют и суммарный сигнал используют для формирования импульсов переключения второго канала, причем дифференциальный и интегральный сигналы составляющих ограничивают путем фильтрации в них верхних и нижних частот соответственно, интегральную и дифференциальную составляющие в момент формирования импульса переключения второго канала устанавливают в исходное состояние.2. Способ поп 1,отлича ющийся тем, что измерение выходного тока первого канала и формирование интегральной идифференциальной составляющих и их суммы осуществляют с частотой, превышающей в два и более раз предельную частоту формирования импульсов переключениявторого канала. 3. Способ по п 1, отл и ч а ю щ и й с я тем, что формирование импульсов переключения второго канала осуществляют с частотой, не выше предельной частоты коммутации этого канала.1615852 А иг Составитель С.Луза ех е М,Мо гента едактор Н.Тупица Т р д р л Корректор Э.Лончако ент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Про ственно-издательский комбин Заказ 3995 Тираж 500 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытйям при ГКНТ СССР 113035, Москва; Ж, Раушская наб., 4/5