Способ управления полупроводниковым преобразователем постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЩЕЛИСТИЧЕСНИ)РЕСПУБЛИК ЯО 1432482 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ таю.,1ВЖЗЛВОтрд к спосопреобразоения. Цельойчивости обретение относитс авления импульсным ми постоянного напр ения - повьппение у ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Куйбышевский институт иккенеро железнодорожного транспорта(56) Авторское свидетельство СССР В 1091283 ю кл, С 05 Р 1/00, 1984Мелешин В,И Опадчий Ю.ф., Моин В,В. Улучшение динамических свойств ключевых ВИП. - ЭТвА, 1980, Вып11,с.105-112, рис.3(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЬМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Из ябам упр ивателя яжизобрет ст импульсного преобразователя, Цельдостигается тем, что управляющие импульсы формируют таким образом, что"бы в такте управления было образовано и+2 интервалов в случае фиксированной длительности такта управленияи и+1 интервалов в случае нефиксиро-.ванной длительности такта управления,при этом вычисление значения интеграла от выходной переменной за промежуток от текущего момента времени,принадлежащего -му интервалу тактауправления, до конца такта производятпри условии, что очередное переключение силовых ключей производят такимобразом, чтобы при измеренном текущем значении напряжения питания любые и+1- переменные состояния в кон"це такта управления приняли эаданаюезначения, 7 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении импульсныхпреобразователей постоянного напряжения в постоянное и постоянного напряжения в переменное любой формы вавтоматике, электроприводе, в радиоэлектронике и других областях техники.Цель изобретения - повьппение устойчивости импульсного преобразователя (ИП).На фиг.1 представлена схема им 15пульсного преобразователя; на фиг,2временные диаграммы, поясняющие сущность предлагаемого способа; нафиг,3 - схема устройства, реализующего предлагаемый способ применительно к силовому каскаду по Фиг.1; нафиг.4 - схема силового каскада для,реализации предлагаемого способа приузле управления, работающем с постоянным тактом (Т=сопз) на фиг,5 - 25диаграмма работы узла управления; наФиг,б и 7 - схема и диаграмма для ИП,с двумя реактивными элементами.Импульсный преобразователь содер;жит управляемый полупроводниковыйключ 1 и диод 2, нагрузку 3, имею,щую индуктивность 4 и активное сопрот.лвление 5,Узел управления (фиг, 3) состоитиз двух интеграторов б и 7, трех сум 35маторов 8 - 10, порогового элемента:ключей 13-1 б.Силовой каскад содержит дополптельный ключ 17, подключающий на вре -мянагрузку к дополнительному конденсатору 18. Цепь заряда конденсатора не показана, Зто могут быть последовательно включенные дроссель иключ, подклнчающие конденсатор к источнику питания (11) на время++7. За время 1конденсатор должензарядиться до заданного напряженияП,. После заряда конденсатор отключают от Пп.ИП (фиг,б) содержит основной ключ1, диод 2, накопительный дроссель 19и конденсатор 20 фильтра, нагрузку21, дополнительный ключ 22, замыкающий дроссель в интервале С Е (Т),55Сущность способа управления рассматривают на примере импульсныхпреобразователей с КЬ-нагрузкой (п=1)для случая фиксированной длительности такта преобразования (Т=сопз 1) (фиг,1), В этом случае формирование управляющих импульсов следует производить так, чтобы в такте управления было образовано и+2=3 интервала, При широтно-импульсной модуляции это возможно, если оба Фронта импульса, отпирающего силовой ключ импульсного преобразователя, не совпадают с тактовыми моментами времени, т.е, в такте управления чередуются пауза - импульс - пауза или импульс - пауза - импульс, В обоих случаях число переключения силового ключа в такте управления одинаково, Однако точность управления вьпле в первом случае, так как при этом в третьем интервале напряжение питания 0 на ток в нагрузке не действует, и изменение П неоказывает влияния на среднее значение тока в нагрузке 1после запирания силового ключа.С момента времени г.=0 (Фиг,2) формируется сигнал, соответствующий значению интегралаге(0,е) .Одновременно путем вычисления Формируется сигнал Б(С), равный значению интеграла от тока 1 ь за промежуток времени от моментадо концатакта управления Т. Вычисление производится по измеренным значениями Ь 1(С) при условии, что отпираниесилового ключа осуществляется в данный момент времениа его запирание - в такой момент времени ,прикотором ток . в конце такта преобразования становится равен заданномузначению . , Поскольку п=1, .а мо,.мент времени г. принадлежит первомуинтервалу (.=1), то, согласно формуле, запирание производят так, чтобыпервая и единственная переменная состояния 1 в конце такта управленияприняла заданное значение,1(огда сумма Б, +Б, становится равна опорному сигналу Б , производят переключение, т,е. отпирание силовогоключа 1. Первый интервал такта управления длительностью , сформирован,Далее в каждый момент времени.7 продолжают Формирование сигналов Б, и Б Значение Б при этом вычисляют при условии, что в моментпроизводится запирание силового клю 1432482ча, Поскольку момент 1 принадлежитвторому интервалу и последующие переключения в такте управления отсутствуют, заданное значение тока1(Т) не учитывается,Когда сумма Б,+Я становится равнаБ производят запирание силовогоключа, Поскольку интеграл от токаза такт управления равен Я , среднее значение 1 за такт управления(так как Т=сопз) не зависит от напряжения питания, т.е. обеспечивается высокая точность стабилизации, Одновременно поскольку значение токад(Т) в конце такта управления малоотличается от заданного значения(Т), обеспечивается устойчивостьфпроцесса управления, Значения напряжения питания и параметров нагрузкипри этом могут быть любыми,Значение . (Т) либо остается постоянным и определяется при расчетеИП, если среднее значение токатребуется стабилизировать на постоянном 25уровне, либо изменяется в соответствии с изменением опорного сигнала,если среднее значение тока 1требуется изменять, В обоих случаях значе Фние 1(Т) задается устройством, внеш- З 0ним по отношению к устройству управления, формирующему сигнал управлениясиловым ключом,Условие 1 (Т)=1,(Т) точно выполнять не требуется, поэтому все вычисления, необходимые для формирования3интервалов такта управления, можнопроизводить приблизительно, используя типовые аналоговые микросхемы.Точно должно производиться только вычисление интеграла с в последнем интервале, так как точность этого вычисления прямо определяет точностьстабилизации среднего значения тока145Узел управления работает следующим образом.На выходе интегратора б, охваченного отрицательной обратной связью,формируется сигнал 1 . Второй интегратор формирует сигнал, пропорциональный 5,(г.). На выходе нелинейногоэлемента 12 формируется сигналв едфТ 1 п , На выходе сумматора 8 обо ТФ55разуется сигнал, пропорциональныйсумме трех интегралов8+(е) =с,(г)+Л"(т)+8 В исходном состоянии на прямомвыходе ПЭ действует сигнал, замыкающий ключи 13 и 15, инверсным сигналомПЭ разомкнуты ключи 4 и 16.На входе ПЭ действует сигнал 5 (й).Когда этот сигнал становится равнымО, ПЭ срабатывает и переключает всеключи в противоположное состояние,Интервал 7, сформирован.Сигнал Б+ отключается от входаПЭ, подключается разность (.-" ),получаемая с помощью сумматора и винтервалее ( Т) имеющая положительное значение. Когда эта разностьстановится равной нулю, ПЭ переключается в исходное состояние, интервалсформирован, В интервале С е(СТ)интегратор ключом устанавливается внулевое исходное состояние,Далее цикл повторяется. Управлениеключом 1 силового каскада производится сигналом, снимаемым с прямого выхода ПЭ,.В регуляторе после завершения переходных процессов, связанных с первоначальным включением, устанавливается процесс, в котором среднее значение тока не зависит от Б я.Формула изобретенияСпособ управления полупроводнико вым преобразователем постоянного напряжения, основанный на широтно-импульсной модуляции сигнала управления силовыми ключами, заключающийся в том, что измеряют текущие значения напряжения питания и и переменных состояния преобразователя, в каждом такте управления формируют сигнал, соответствующий значению интеграла от выходной переменной эа интервал от начала такта управления до текущего момента времени, одновременно с учетом текущих значений напряжения питания, переменных состояния и математической модели преобразователя вычисляют значения интеграла от выходной переменной за промежуток от текущего момента времени до конца такта управления, сравнивают сумму обоих интервалов с опорным сигналом и в момент достижения укаэанной суммой опорного сигнала производят переключение силовых ключей, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивости, управляющиеимпульсы формируют таким образом,чтобы в такте управления было образовано п+2 интервалов в случае фиксированной длительности такта управления и (п 1) интервалов в случаенефиксированной длительности тактауправления, ,при этом вычисление значения интеграла от выходной переменной за промежуток от текущего момента времени, принадлежащего 1.-му интер валу такта управления, до концатакта производят при условии, чтоочередное переключение силовых ключейпроизводят в текущий момент времени,а все последующие переключения производят так, чтобы при измеренном текущем значении напряжения питания любые (и+1-) переменные состояния в10 конце такта управления приняли заданные значения,1432482 тавитель А,Колоколкинред М.Дидык Корректор Л,Патай ктор И,Горн Подписно каз 5439/40 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 866ПИ Государственного коо делам изобретений иМосква, Ж, Раушска итета СССРткрытий наб., д. 4/5