Устройство для управления широтно-импульсным преобразователем

Устройство для управления широтно-импульсным преобразователем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации выходного напряжения широтно-импульсных .преобразователей . Целью изобретения является повышение устойчивости к .автоколебаниям и улучшение динамических характеристик широтно-импульсного преобразователя . Напряжение генератора 5 опорного (пилообразного) напряжения сравнивается с разностью корректирующего и управляюп его напряжений компаратором 4. При превьшении второй величины напряжение на выходе компаратора равно нулю и блок 6 формирования импульсов обеспечивает закрытое состояние силового ключа. Если напряжение на выходе преобразователя возрастает, то уменьшается управляющее напряжение на выходе регулятора 2, Включением в обратную связь компаратора 4 фильтра достигается (Л улучшение динамики преобразователя и повышение степени его устойчивости . 2 ил. Un

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„262663 (51) 4 Н 02 М 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3

Г )СУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3659599/24-07 (22) 05.11.83 (46) 07.10.86. Бюл. У 37 (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) Г.И.Волович (53) 621.316. 727 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 851739, кл. Н 02 Р 13/16, 1980.

Авторское свидетельство СССР

В 826549, кл. Н 02 P 13/16, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 639121, кл. Н 02 Р 13/16, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации выходного напряжения широтно-импульсных преобразователей. Целью изобретения является повышение устойчивости к .автоколебаниям и улучшение динамических характеристик широтно-импульсного преобразователя. Напряжение генератора

5 опорного (пилообразного) напряжения сравнивается с разностью корректирующего и управляющего напряжений компаратором 4. При превышении это= рой величины напряжение на выходе компаратора равно нулю и блок 6 формирования импульсов обеспечивает закрытое состояние силового ключа. Если напряжение на выходе преобразователя возрастает, то уменьшается управляющее напряжение на выходе регулятора 2. Включением в обратную связь Е компаратора 4 фильтра достигается улучшение динамики преобразователя и повышение степени его устойчивости. 2 ил.

6 2663 2 ну h UI, и относительная длительность импульсов ШИИ уменьшается на величину . Тем самым обеспечивается автоматическая стабилизация выход5 ного напряжения ШИП, Для сглаживания пульсаций выходного напряжения на выходе ШИП обычно включают LC-фильтры. Эти фильтры вносят значительное запаздывание по фазе, вследствие чего динамические. характеристики преобразователя существенно ухудшаются и он может даже потерять устойчивость.

Для увеличения запасов устойчивости дискретных систем автоматического регулирования по фазе и повышения их быстродействия широко используются фазоопережающие непрерывные и дискретные корректирующие устройства.

Компаратор 4, охваченный отрицательной обратной связью в виде фильтра нижних частот, например интегрирующей НС-цепочки, представляет собой последовательное дискретное фа-, эоопережающее звено.

Процессы в цепи 7 с учетом приращений переменных описываются разностным уравнением

12 (2) Изобретение относится к электротекнике и может быть использовано для стабилизации выходного напряженйя тиристорных и транзисторных широтно-импульсных преобразователей постоянного тока в постоянный.

Цель изобретения — повышение vcтойчнвости к автоколебаниям и улучшение динамических характеристик широтно-импульсного преобразователя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для управления широтноимпульсным преобразователем 1, снабженным регулятором 2 и питающим нагрузку 3, содержит компаратор 4, к первому входу которого подключен генератор 5 опорного (например, пилообразного) напряжения. Выход компаратора 4 через блок б формирования импульсов связан с силовым ключом преобразователя 1 и через фильтр нижних частот, например, интегрирующую

RC-цепочку 7, со сноиФ третьим иннертирующим входом. Управляющее напряжение U с выхода регулятора 2 поступа,ет на второй вход компаратора.

На фиг. 2: U „ — опорное напряжение, U — напряжение на выходе компаратора 4, U, = U — U — разность напряжения на выходе корректирующей

RC-цепи 7 Б„ и напряжения управления

Uy, поступающего с выхода регулятора

2, )" — относительная длительность импульсов ШИП.

Устройство работает следующим образом.

Пилообразное опорное напряжение сравнивается по величине с разностью корректирующего и управляющего напряжений компаратором 4. Если U,(((U — U, то напряжение на выходе компаратора равно нулю и блок 6 формирования импульсов обеспечивает закрытое состояние силового ключа широтно-импульсного преобразователя (1ЦИП)

1. Когда П,„) U,— U, U ) О и силовой ключ ШИП открыт. Если по какой-либо причине (например, при отключении части нагрузки 3) напряжение на выходе ШИП U возрастает, то.ошибка регулирования уменьшится и уменьшится управляющее напряжение на выходе регулятора 2. Разностное напряжение U> возрастает на неличи— ((ь 1+ a,) Т1 ° a(i ((° 1 лЪ 17) =

=(LI -(О + (! (n()) ехР (а (!о Т ) ()1 е„p (а(1-У. У ) т), где Т вЂ” период следования импульсов

ШИП;

U — амплитуда импульсов на выходе компаратора 4;

a = — 1/RC.

Линеаризуя уравнение (1), находим

45 для приращений, что ((U„((n - () ()= (а((, (n» где d = ехр aT.

Применяя к обеим частям уравнения (2) Z-преобразование, получим

55 (Z — с1) 6 Б, (/) = — О й3" (/) (3) г((е (j = я (т ((l„— (((и ()g бЗ

Н (Z) = К вЂ --, ---- е

25 1 1 a s 1-и 1 Т

ы, ь, с

При выборе

1 а 2 с(Со 5 с,3 т

d., 2Cos u3,Ò иг.

3 1262б

Учитывая, что из принципа действия системы управления ШИП следует

Й) (2) = K j I!II@ (z) — 5 Ы Cz) j (4)

5 где К вЂ” коэффициент пропорциональности, подставляя выражение для 6 11„ (Х), найденное из (3), в уравнение (ч), после преобразований-получаем

+ . >) (Z) Z — d

Н (Z) U (Z) Z — d + Kg, 1

При выполнении условия Ц = d/K

Если на выходе ШИП включен сглаживающий Г-образный LC-фильтр, то при пропорциональном регуляторе дискретная передаточная функция разомкнутого контура регулирования ШИП с коррекцией

К, Id,$, nv3, Т l-d LÑ Z -2 Zd,(osu3T+d, 2 где и1, d, 1., С вЂ” параметры фильт1 ра.

Характеристическое уравнение сис.темы W (Z) + 1 = О или

Z + Z(K — 2d соз м3 Т) + d — dK

1 1 - 1 1 а уравнение (5) принимает вид Z = О, это означает, что система с ШИП имеет бесконечную степень устойчивости, и переходные процессы в ней при малых возмущениях заканчиваются не более, чем за 2 периода импульсов.

Таким образом, включением в обратную связь KoMIIdpBtopB фильтра (интегрирующей RC-цепочки) достигается существенное улучшение динамики

ШИП и повышение степени его устойчивости»

Повышение устойчивости к автоколебаниям широтно-импульсного преобразователя позволяет обеспечить низкий уровень пульсаций его выходного напряжения, повысить надежность его работы, т.е. улучшить его основные технические характеристики. Это, в свою очередь, повысит качество и надежность функционирования потребителей, питающихся от данного широтноимпульсного преобразователя. формула изобретения

Устройство для управления широтноимпульсным преобразователем, содержащее компаратор, первый вход которого предназначен для подключения источника управляющего сигнала, а выход через блок формирования импульсов связан с силовым ключом преобразователя, и генератор опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом компаратора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения устойчивости к автоколебаниям и улучшения динамических характеристик широтно-импульсного преобразователя, между выходом компаратора и его третьим входом включен фильтр низких частот.