Способ регулирования напряжения многоканального импульсного преобразователя

Способ регулирования напряжения многоканального импульсного преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, при котором распределяют регулируемые напряжения по д каналам преобразователя, регулируют в одном канале среднее напряжение изменением частоты следования импульсов этого напряжения, поддерживают при этом в остальных каналах напряжения неизменными и суммируют напряжения всех п кангшов, причем регулирование осуществляют во всех каналах поочередно, а начинают регулирование напряжения в очередном канале после достижения максимального (минимального) значения на-пряжения в предЕЛДущем канале, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения , регулирование напряжения в каждом канале осуществляют при минимально заданной частоте следоваС ния импульсов напряжения путем изS менения длительности импульсов или (Л пауз от нуля до заданной величины, а при достижении импульсом или паузой крайнего значения - путем изменения частоты следования импульсов или пауз максимально заданной величины при их неизменной длительности .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NUWA

РЕСПУБЛИК (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3353069/24 07 (22) 13.11.81 (46) 07.01.84. Бюл. Ю 1 (72) Г.H. Михальченко (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.316.717(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 548923, кл. Н 02 M 5/22, 1977.

2. Патент СИА М 4164714, кл. Н 03 F 3/38, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 692033, кл. Н 02 М 5/12, 1979 (прототип). (54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯ- .

ЖЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИМПУЛЬСНОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, при котором распре- деляют регулируемые напряжения по д каналам преобразователя, регулируют . в одном канале среднее напряжение

Ц5П Н 02 М 5/12; Н Р 13/22 . изменением частоты следования импульсов этого напряжения, поддерживают при этом в остальных каналах напряжения неизменными и суммируют напряжения всех л каналов, причем регулирование осуществляют во всех каналах поочередно, а начинают регулирование напряжения в очередном канале после достижения максимального (минимального) значения напряжения в предыдущем канале, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, регулирование напряжения в каждом канале осуществляют при ми» нимально заданной частоте следования импульсов напряжения путем иэ- g

Ф менения длительности импульсов или пауз от нуля до заданной величины, а при достижении импульсом или паузой крайнего значения — путем С:: изменения частоты следования импульсов или пауз максимально заданной величины при их неизменной длительности.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике регулирования и стабилизации постоянных и переменных напряжений, и может найти применения при создании регулируемых (стабилизированных) ис- 5 точников электропитания с модуляцией выходного напряжения и моцных ключевых усилителей в тех случаях, когда требуется высокое качество выходного напряжения и быстродействие регулирования при минимальной массе и габаритах самих регуляторов.

Известны способы регулирования как переменного, так и постоянного напряжений, реализующие частичную 15 импульсную модуляцию выходного напряжения, При небольшой глубине модуляции (5-15%) 0 щд такие способы позволяют получить довольно высокое качество выходного напряжения за счет незначительных искажений напряжения источника питания (1) .

Известны способы регулирования напряжения многофазного импульсного преобразователя, заключающиеся в преобразовании напряжения источника питания в ряд импульсных последовательностей, сдвинутых друг относительно друга по фазе на дискретный угол, и регулировании среднего значения выходного напряжения ЗО путем изменения относительной длительности импульса (2j .

Такие способы позволяют поддерживать постоянными показания выходного напряжения вне зависимости от глубины регулирования. Однако в спектре выходного напряжения содержатся искажающие гармоники, частота которых в ряде случаев ниже частоты входного модулирующего напряжения, что делает невозможным эффективную фильтрацию такого напряжения без ухудшения быстродействия регулирования.

Наиболее близок к предлагаемому способ регулирования напряж ния многоканального импульсного преобразователя, заключающийся в том, что . весь диапазон регулирования выходного напряжения по амплитуде разделяют на зоны, преобразуют напряжение источника питания в ряд импульсных последовательностей, число которых соответствует числу каналов импульсного преобразователя, суммируют 5 напряжения этих последовательностей, причем регулируют среднее значение напряжения в каждой последующей зоне в функциональной зависимости от входного сигнала при достижении сред-60 него значения напряжения импульсной последовательности в предыдущей зоне своего максимального значения путем изменения относительной длительности импульсов f3)

Известный способ позволяет реалиэовать многозонную широтно-импульсную модуляцию, имеющую преимущества перед способами с квантованием всего потока энергии по времени, и создавать на этой основе быстродействующие регуляторы напряжения. Однако при таком способе неоправдано занижен диапазон регулирования при малых кратностях квантования из-за существенной зависимости амплитуды выходного напряжения от кратности квантования, фазы управляющего сигнала относительно тактовых ннтервалов и глубины модуляции. Кроме того, из-за конечной длительности переключения полупроводниковых приборов сохраняются нерегулируемые импульсы и паузы в выходном напряжении, т.е, не удается полностью исключить квантование всего потока энергии по времени. Это приводит к снижению качества. выходного напряжения (росту пульсаций, коэффициента гармоник, особенно при повышенных частотах коммутации). указанные недостатки при больших скоростях изменения управляющего сигнала также суцественно затрудняют или делают невозможным эффективную фильтрацию напряжения.

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения за счет стабилизации его спектрального состава при изменении амплитуды и частоты управления сигнала и путем исключения нерегулируемых импульсов или пауз.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования напряжения многоканального импульсного преобразователя, заключающемуся в том, что регулируемое напряжение по амплитуде распределяют по 5 каналам преобразователя, регулируют в одном канале среднее напряжение изменением частоты следования импульсов, поддерживают при этом в остальных каналах напряжение неизменным и суммируют напряжения всех И каналов, причем регулирование осуществляют во всех каналах поочередно, в а начинают регулрование напряжения очередном канале после достижения максимального (минимального) значения напряжения в предыдуцем канале, регулирование напряжения в каждом канале осуществляются при минимально заданной частоте следования импульсов путем изменения длительности импульсов или пауз от нуля до заданной величины, а при достижении импульсом или паузой крайнего значения †. путем изменения частоты следования импульсов или пауз до максимального заданного значения при их неизменной длительности.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для реализации сло"оба;

1065998 на фиг. 2 (а и 6 ) — зпюры регулируе- мого напряжения.

Схема содержит источник 1 питания, многоканальный импульсный преобразователь 2, сумматор 3, соединенный с фильтром 4, схему управления, 5 включающую фазосдвигающее устройство 5, задающий генератор 6 и пороговые элементы 7 и 8 соответственно максимального и минимального уровней °

Уровни отсечки, пороговых уст- 1О ройстн 7 и 8 совмещены, а их число ныбирают исходя из условия реализации того или иного способа регулирования. Это число может быть любым в пределах от единицы до числа )5 каналов импульсного преобразователя.

На фиг. 2 (0 и б )обозначечо: напряжение входного управляющего сигнала 9; напряжения импульсных последовательностей 10-13, а также суммар-ър ные напряжения 14 и 15 импульсного преобразователя на входе фильтра.

Суцность способа при изменении длительности импульсов (фиг ° 2g ) заключается в том, что весь диапазон регулирования выходного напряжения по амплитуде разделяют на эоны (для определенности число зон принято равным четырем) за счет того, что при сигнале 9 управления (фиг. 2 а), меньшем уровня отсечки пороговых устройств 7 и 8 (фиг. 1), фазосдвигающее устройство 5 воздействует на импульсный преобразователь

2 таким образом, что преобразует напряжение источника 1 питания (одного из его каналов) в импульсную последовательность 10, длительность импульсов которой изменяется в функциональной зависимости от входного сигнала, при заданной минимальной 4() частоте следования этих импульсов (интервал времени 0 1 1„). При достижении сигналом 9 управления уровня отсечки пороговых элементов 7 и 8 фиксируется максимальная дли- 45 тельность импульса 0„„ „. Для дальнейшего увеличения среднего значения напряжения этой импульсной по.следовательности задают диапазон изменения частоты следования импульсов от минимального значения до максимального и с момента времени изменяют частоту следования импульсов (длительностью1ц„,„) до заданного максимального значения (интернал нремени <й а1 1 „= ), 4 мах при котором среднее значение напряжения этой импульсной последовательности равно единице и не содержит нерегулируемых пауз.

Поскольку напряжения н остальных каналах равны нулю, то до момента времени 1 на выходе сумматора 3 дейстнует импульсная последовательность 10. С этого момента напряжение регулируют н следующей зоне, т.е. дальнейшее увеличение упра"ля" ющего сигнала приводит к регулированию среднего значения напряжения импульсной последовательности 11 нторого канала импульсного преобразователя 2 путем изменения длительности импульсов (интервал 1> < it>) и их частоты следования (интервал а . () °

Напряжение на выходе сумматора 3 равно сумме напряжений последовательностей 10 и 11.

При дальнейшем увеличении входного сигнала процессы повторяются в остальных каналах и на выходе сумматора действует напряжение 14, равное сумме напряжений всех импульсных последовательностей 10-13, по форме близкое к входному. На выходе фильтра 4 действует сглаженное напряжение 14 усиленного по мощности входного сигнала.

При регулировании изменением длительности пауз для повышения эффективности фильтрации нап1 яжения при малых уровнях управляющего сигнала в каждой импульсной последовательности регулируют среднее значение напряжечия путем изменения длительности паузы 1п от нуля до заданной величины(.п щ„, а при достижении длительности паузы величины (n max (моменты времени (., д, (, 14 ) из" меняют частоту следования до заданного максимального значения. При малых уровнях входного сигнала 9 увеличивается частота следования пауз что позволяет эффективно выделять фильтром 4 из выходного напряжения

15 сумматора гладкую составляющую с минимальными искажениями.

1065998 фУ2. Z

Составитель Ю. Андреев

Редактор Jl. Пчелинская Техред Л. Иикеш Корректор В. Гирняк

Заказ 11056/57 Тираж 672, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раукская наб,, д. 4/5

Ф I

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4