Способ управления широтно-импульсным преобразователем

Способ управления широтно-импульсным преобразователем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублин

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено10.1077 (21) 2532340/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 250580. Бюллетень ¹ 1Э

Дата опубликования описания 30.05. 80 (51)м. Кл.

Н 02 P 13/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДИ 621. 316. .727(088.8) Е. И. Беркович, В. В. Гаврилов, А. И. Гладков, Ф. В. Кузьмин, A. П. Мотыль и Б. Б. Новик (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ШИРОТНО--ИМПУЛЬСН6М

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к преобразо- вательной технике и может быть испОльзовано для управления широтно-импульсными преобразователями постоянного то-5 ка (ШИП) с LC-фильтром.

Известен способ управления ШИП с

ЬС-фильтром на выходе, обеспечивающий стабильность выходного напряжения как 1О в режиме непрерывного, так и прерывистого тока при неизменном входном напряжении Е = const (lj. Для компенсации изменений внешней характеристики ШИП в прерывистом режиме в систе- 5 му импульсно-фазового управления (СИФУ), вырабатывающую импульсы в фиксированные моменты времени, вводится дополнительное устройство, осуществляющее коррекцию фазового угла уп- 20 равления тиристором в цепи реактора таким образом, что выходное напряжение остается неизменным во всем диапазоне изменения тока реактора. В сформированной таким образом кривой 2S определяются точки перехода тока иэ области отрицательных значений через нуль и в эти моменты формируется импульс, включающий тиристор в цепи реактора. ЗО

Недостаток способа — большая сложность устройств, реализующих этот способ.

Наиболее близким техническим решением к данному является способ управления широтно-импульсным преобразователем с ключевыми элементами и входным реактором LC-фильтра, состоящий в том, что формируют опорное напряжение путем многошагового интегрирования, сравнивают напряжение развертки с напряжением управления и в момент их равенства формируют управляющие импульсы (2).

В этом способе необходимо формировать пилообразное напряжение, состоящее из трех участков и определять максимум кривой питающего напряжения, что представляет трудность при искажениях формы кривой. Кроме того, этот способ не обеспечивает неизменности выходного напряжения ШИП .при изменении входного напряжения.

С целью получения жесткой внешней характеристики и неизменности выходного напряжения при колебаниях входного напряжения формируют опорное напряжение путем двухшагового интегрирования, первый шаг интегрирования начи 36366 нают в момент, совпадающий с моментом перехода тока реактора через нуль из области положительных значений в ре-. жиме прерывистого тока, второй шаг интегрирования начинают н момент, сов падающий с тактовым импульсом для замыкания ключевого элемента в режиме непрерывного тока и прекращают э момент выключения ключевого элемента, скорость развертки на первом шаге устанавлинают пропорциональной фиксированному сигналу, на втором — входному напряжению, причем степень компенсации ноэмущений выбирают отношением величин фиксированного сигнала управления либо изменением периода модуляции.

На фиг. 1 представлен один из вариантов.структурной схемы устройства) на фиг. 2 — кривые напряжений и токов на элементах ШИП.

B непрерывном стационарном режиме кривая тока на периоде повторяемости состоит иэ двух участков t u участок бестоконой паузы t q (фиг. 2б) отсутствует. Связь среднего значения выходного напряжения с входным при этом определяется соотношением ны т (1)

В прерывистом режиме кривая тока реактора состоит из 3-х участков: 2, Выходное и входное напряжение в стационарном режиме в этом случае связаны соотношением (.) ( яви (2) где tÄ + t ) Т.

Соотношение (2) является общей формой записи: при t.< - t2 — — Т выражение (2) имеет вид (1) .

При постоянном угле управления момент замыкания ключевого элемента является фиксированным на периоде повторяемости, при этом = сonst.

Б непрерывном режиме продолжительность участков t и t2 = Т вЂ” t является постоянной, так как Т = const при этом выполняется соотношение (1), благодаря чему обеспечивается жесткость внешней характеристики. С переходом к прерывистому стационарному режиму при фиксированном фазовом угле управления t< = const продолжительность интервала 2 уменьшается.

В соответствии с (2) уменьшение

=опронождается ростом эыходного напряжения.

Из изложенного следует, что жест" кость внешней характеристики со <ра.няется во всем диапазоне изменения тока реактора при выполнении условия т1 — — — = const (3)

1 2 причем выходное напряжение пропорционально входному.

Устройство для управления ШИП содержит электронные ключи 1, 2, .3, т-t,-6 — О дФ. —, ) () ОФ.-U р

5G где BC =- ) постоянное времени интегратора, U =- Й Е (К вЂ” коэффициент пропор2 циональности) .

После интегрирования получаем

Ц,Т вЂ” U.,(t + (+ КЕ = U T, (Я

U„p — дает

Т (6) что при условии

Et g О„.с 1+ Кт

С учетом (2) - ч () Вь х кт

{ 7) пропорциональные звенья 4, 5 с коэффициентами передачи К2 и Кl соответственно, логическое устройство 6, датчик 7 перехода тока реактора через нуль, широтно-импульсный модулятор, состоящий иэ интегратора 8 и компаратора 9.

Устройство для управления ключевым элементом ШИП содержит задающий генератор (ЗГ) (на чертеже не показан), работающий с постоянной частотой„ определяющий моменты тактовых импульсов дпя замыкания ключевого элемента и модулятор с пилообразным развертывающим сигналом, определяющий моменты размыкания ключевого элемен15 .а

Согласно данному способу пилообразнь1й развертывающий сигнал системы управления образовывается следующим образом.

Скорость развертывающего сигнала на отрезке нремени от момента замыкания ключа до момента t сравнения укаэанного сигнала с сигналом управления устанавливают пропорцио 5 нально входному напряжению, а на отрезке времени (tp >,) от момента перехода тока через нуль из области положительных значений до момента формирования импульса задающего генеЗО ратора устанавливают пропорциональным фиксированному сигналу U . Степень компенсации в этом случае определяется отношением величин фиксированного сигнала и сигнала упранленйя. При этом пилообразную развертку системы управления ШИП запускают н режиме непрерывного тока реактора импульсом, совпадающим с тактовым и в режиме прерывистого тока реактора импульсом, совпадающим с моментом перехода () тока реактора через нуль из области положительных значений. установим связь между временными интервалами, и t2 и параметрами устройства,.

В соответс-.нии с фиг. 2Б

736356

Таким образом, выходное напряжение определяется только величиной напряжения управления и не зависит от изменения как нагрузки, так и входно го напряжения.

Из условия (5) видно, что степень компенсации можно изменять, изменяя соотношение между U< и U> или 1."и Т. ,Для не прерывного режима

tq

® 1кем=О, о или

Ь

Kt что с учетом (1) дает полностью совпадающее с (7) выражение.

Устройство работает следующим образом.

Логическое устройство б обеспечивает в непрерывном режиме работы сброс с интегратора 8 импульсом внешнего задающего генератора, а в прерывистом режиме — сброс с интегратора

8 в момент перехода тока реактора через 0 из области положительных значений.

В непрерывном режиме ключ 1 замкнут в течение всего периода работы

ШИП, ключ 2 соответственно разомкнут, т. е. U = О, а . на интегратор 8 поступает напряжение U = К Е, На выходе интегратора 8 формируется пилообразное напряжение, поступающее далее на сраннение с напряжением управления Б„ на компараторе 9.

В момент равенства сравниваемых напряжений компаратор 9 меняет свое состояние на противоположное — происходит формирование выключающего импульса ШИП.

В прерывистом режиме датчик 7 перехода тока реактора через нуль фор мирует импульс, соответствующий по длительности бестоковой паузе,. . замыкает ключ 2 и размыкает ключ 1.

Фиксированное напряжение U< = К U> в течение промежутка tg (фиг. 2) поступает на вход интегратора 8 (первый шаг интегрирования).

B момент эдя (фиг. 2). ключ 2 разьыкается, ключ Кl замыкается, на вход интегратора поступает напряжение U< — второй шаг интегрирования; продолжающийся до прихода сигнала сброса интегратора с логического устройства 6 (интервал .. „ на фиг. 2).

Степень компенсации возмущений или степень коррекции внешней харак теристики ШИП определяется коэффициентом передачи Kl звена 5, то есть соотношением фиксированного напряжения (1 и напряжения управления ПУ„, Использование данного способа управления познолит значительно снизить

5 затраты на регулирование и стабилизацию выходного напряжения ШИП, а н ря- де случаев вообще исключить систему автоматического регулирования выходного напряжения, поскольку способ

1О обеспечивает независимость выходного напряжения от параметров нагрузки и питающего напряжения. Кроме того, предлагаемый способ позволяет улучшить динамические характеристики ШИП и повысить устойчивость системы.

Формула изобретения

Способ управления широтно-импульсным преобразователем с ключевыми элементами и нходным реактором LC-фильтра, состоящий в том, что формируют опорное напряжение путем многошагового интегрйронания, сравнивают напря25 жение развертки с напряжением управления и н момент их равенства формируют управляющие импульсы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью получения жесткой внешней характеристики и неизменности выходного напряжения при колебаниях входного напряжения формируют опорное напряжение путем днухшагового интегрирования первый шаг интегрирования начинают в момент, совпадающий с моментом перехода тока реактора через нуль из области положительных значений н режиме прерывистого тока, второй шаг интегрирования начинают н момент, совЩ падающий с тактоным импульсом для замыкания ключевого элемента в режиме непрерывного тока, и прекращают н момент выключения ключевого элемента, скорость развертки на первом шаге ус танавливают пропорциональной фиксированному сигналу, на втором — входному напряжению, причем степень компенсации возмущений выбирают отношением величин фиксированного сигнала и сигнала упранления либо изменением периода

:модуляции.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

1. Ж. Электричество, 9 10, 1975, с. 75-77.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 53041.5, кл. Н 02 Р 13/18, 1974.

736356 джог/

1 1

I

I (l

1 I

QHHHIIH Заказ 2284/11

Тираж 783 Подписное

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