Способ управления преобразователем с широтно-импульсной модуляцией

Способ управления преобразователем с широтно-импульсной модуляцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Л И С А Н И Е <1.886186

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмх

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к her. свид-ву (22) Заявлено 26.03.80 (2l ) 2899627/24-07 (5t)M. Кд. с присоединением заявки М

Н 02 P 13/16

)аеудвратвкииий комитет

СССР

h0 делен иэебретеиий к открытий (23) П риоритет

Опубликовано 30.11.81. Бюллетень рй 44

Дата опубликования описания 01, 12.8.1 (53) УД К621.314. . 72 7(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. М. Мустафа и Г. В. Барегамян (7I) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для уп равления преобразователем с заданной формой кривой выходного параметра (напряжения или тока).

Известен способ управления преобра-, зователем с широтно-импульсной модуляцией с запрограммированной заранее последовательностью переключений, где моменты переключений устанавливают так, чтобы обеспечить отсутствие в выходном напряжении коммутатора максимально возможного числа высших гармоний (1) °

Однако такой способ неприменим при нелинейной загрузке, например, когда при синусоидальном напряжении потребляется несинусоидальный ток.

Наиболее близким к предлагаемому по техническим средствам и достигаемому результату является способ управления преобразователем с широтно-импульсной модуляцией, содержащий коммутатор и фильтр, состоящий в том, что подают две

Последовательности импульсов управления

2 коммутатора, первую — в фиксированные моменты времени, включающую коммутатор, а вторую - в моменты равенства иэмерен. нот о выходного параметра и сигнала задания, включающую коммутатор. Поляр5 ности ШИМ-импульсов определяются полярностью сигнала задания 2)

Этот способ обеспечивает недостаточно широкие функциональные возможности, так как при использовании фильтра то высокого порядка (больше единицы) ухудшаются устойчивость преобразователя и форма кривой выходной координаты (параметрьт), что особенно резко проявляется при работе на нелинейную нагрузку.

15 . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей работы преобразо.вателя эа счет повышения его устойчивости и улучшение формы выходного пара20 метра (тока, напряжения).

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют переменные состояния фильтра, в результате всех иэ. мерений вычисляют прогнозируемое зна3

8 чение выходного параметра на некоторый интервал времени вперед, меньший периода несущей частоты, одновременно вычисляют значение сигнала задания на такое же время вперед и в момент равенства вычисленных величин вырабатывают импульс второй последовательности, при этом непосредственно перед каждым импульсом первой последовательности по измеренным величинам, указанным выше, вычисляют на постоянный интервал времени вперед два прогнозируемых значения выходного параметра, соответству . ющих положительной и отрицательной полярности импульса выходного напряжения коммутатора, сравнивают их с соответствующей заданной величиной и выбирают полярность, соответствукицую мень- шему по модущо рассогласованию.

На фиг. 1 представлены диафрагмы, поясняющие сущность способа управюния,, на фиг. 2 - структурная схема системы управления, реализующей способ.

На фиг. 1 изображены две последовательности импульсов управления - диаграмма 1; кривые 2 и 3 условного проггоэа рассогласования {УПР); кривые 4 и 5 выходного напряжения при правильном и преждевременном занужнии коммутатора соответственно, и кривая 6 напряжения задания.

Структурная схема системы управления

,(фиг. 2) содержит релаксационный генератор 7, выходьь. 8 и 9 которого подключены ко входам функционального преобразователя 10„распределительное устройство 11, блок 12 умножения, блок 1З . задания, блок 14 датчиков, нуль-орган

15, блок 16 выбора знака.

Рассмотрим реализашпо способа управления преобразователем, состоящим из входного источника ЭДС, коммутатора, .однозвенного Г-образного LC-фильтра и нагрузки, и обеспечивающим за счет широтно-импульсной м одуляции (осуществляемой коммутатором) и последующей фильrрации (осуществляемой фильтром) получение синусоидальной формы напряжения на. грузки. Для регулирования используют две последовательности импульсов управления, переключающие коммутатор. В первой из них моменты переключений неуправляемы (равностоящие моменты О, Н, 2H..., где

Н - период несущей частоты), и опредеапотся независимым задающим генератором. В эти моменты времени коммутатор устанавливают в активное состояние, когда к нагрузке приложено напряжение входного источника со знаком плюс или ми86186 нус. Вторую последовательность образуют моменты 4З эануления, при которых коммутатор устанавливают в состояние, когда,его выходное напряжение тождествен но равно нулю. Моменты эануления яв иются управляемыми.

В предлагаемом способе эти моменты определяют следующим образом. !

О По измеренным знаниям пер н.ных состояний фильтра, нагрузки, производной тока нагрузки, по известным зна« чениям напряжения задания его производной непрерывно вычисляют прогнозируемое значение рассогласования выходного напряжения на некоторое время вперед. Прогноз вычисляют в цредположении, что напряжение коммутатора эану« ляется в текущий момент времени 4 (or. 20 счет ведут от моментов первой последовательности переключений), и в этом смысле она является условием (услов ный прогноз рассогласования - УПР).

Кривая УПР имеет почти пилообразный вид (кривая .2, на фиг. 1), располагающийся на обеих сторонах временной оси.

Такой вид кривой УПР обусловлен тем, что, во-первых, все переменные, по которым вычисляют УПР в течение цикла, изменяются в небольших пределах (обус30 лавливают линейность) и, во-вторых, параметры схемы выбирают так, чтобы иметь по крайней мере одно совпадение отслеживаемого напряжения и задания в

1 каждом цикле (обуславливает переход зз через нуль). Из фиг. 1 видно, что если занулить коммутатор в начале периода, то УПР будет велик. B дажнейшем он снижается, а затем (если эанулить слишком поздно) поменяет знак. В следую40 щем периоде характер изменения фактического рассогласования тот же (кривая

3). Коммутатор зануляют в моменты пе рехода этой функции через нуль.

В структурной схеме релаксационный генератор вырабатывает на выходе 8 импульсы в моменты О, Н, 2Н,..., и на выходе 9 — пилообразное напряжение, пропорциональное текущему времени . Функ»

: циональный преобразователь 10 формирует щ УПР функциисозмр1 и Skrl р6, re 8интервал прогнозирования, яр= р C- резонансная частота Qrarpa. Блок 12 умножения, состоящий из умножителей и сумматоров, формирует из значений переменных состояния (токи инпуктивностей, напряжения емкостей, получаемые из силовой схемы блоком 14 датчиков), переходных функций фильтра, напряжения задания и его

5 886 производной (выдаваемой блоком 13 задания) УПР, Нуль-орган 15 вырабатывает имцульсы в момент перехода кривой УПР через нуль. Распределительное устройство

11 формирует сигналы управжния вентилями коммутагора.

Кроме опредежния момента занужния система управления вычисляет требуемый знак очередного импульса коммутатора. Для этого в блоке 16 выбора 10 знака перед очередным тактовым моментом сравнивают два УПР на период несущего сигнала вперед р вычисляемые в предположении, что очередной импульс имеет знак полюс или минус соответствен-. t5 но.

Применение предлагаемого способа управления позволяет расширить функциональные возможности преобразователя, а именно улучшить форму кривой выход- 20 ной координаты и повысить устойчивость при работе преобразователя как на линейную, так и на нелинейную нагрузку. Улучшением формы кривой выходной координаты можно получить заданный коэффициент 2s нелинейных искажений при относительно меньших параметрах фильтра, что снижает массогабаритные показатели и стоимость фильтра. Повышение устойчивости работы преобразователя независимо от вида и характера нагрузки делает его универсальным, позволяет снизить затраты на управление и применять такие преобразователи для питания боже отвез ственных потре бите лей.

Формула изобре тения

Способ управжния преобразоватежм с широтно импульсной модуляцией, содер

186 6 жащим коммутатор и фильтр, состоящий в том, что подают две последовательности импульсов управжния на коммутатор, пер« вую из которых осуществляют в фиксированные моменты времени, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функцион альных воэможностей, дополнительно измеряют переменные состояния фильтра, в результате всех измерений вычисляют прогноэируемое значение выходного параметра на некоторый интервал времени вперед, меньший периода несущей частоты, одновременно вычисляют значение сигнала задания на такое же время вперед и в момент равенства вычисленных величин вырабатывают импульс второй последоватежности, при этом непосредственно перед каждым импульсом первой последовательности по измеренным величинам, указанным выше, вычисляют на постоянный интервал времени вперед аеа йрогнозируемых значения выходного параметра, соответствующих положительной и отрицатеа ной полярности импульса выхорного напряже е ния коммутатора, сравнивают их с соответствующей BBABHHOO величиной и выбирают полярность, соответствующую меньшему по модулю рассогласованию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии N 310295, кл. Н 02 М 7/52, 1973, 2. Зиновьев Г. С. и Попов В. И. Ана лиз одного из способов управжния инвертором напряжения. - Устройства преобразоватежй техники. Вып. 4, Киев, 1970, с.. 113-125.