Способ управления статическим преобразователем

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащим m параллельных ячеек из последовательно соединенных инвертора и демодулятора с управляемыми ключевыми. элемента1ми, заключаийцийся в том, что формируют последовательность импульсов управления, которые распределяют по ключевым элементам ячеек, нз меряют выходное напряжение преобразователя , из которого формируют сигнал обратной связи, формируют задающее напряжение, пропорциональное задающему сигналу, формируют сигнал ошибки путем суммирования сигнала обратной связи с задакщим напряжением , формируют управляющий сигнал, определяют текущую амплитуду управляющего сигнала и измеряют частоту следования импульсов управления ключевыми элементами обратно пропорционально амплитуде управляющего сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем использования знакопеременного задающего сигнала, управляющий сигнал формируют путем суммирования сигнала скнибки с задающим сигналом и вы (П деления модуля полученной суммы, сдвигают фазу импульсов управления ключевыми элементами ячеек относительно друг друга на угол 1Г/т, определяют момент изменения полярности задающего сигнала и в этот момент изменяют на противоположный о х порядок распределения импульсов управления по ключевым элементам демодулятора. N5 СО o

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИН

РЕСПУБЛИК

1 (19) (И) 3(60 Н 02 Р 13 16

® „,, ". „„

OBHGAHHE HS06PETEHflg н Авторском» свидиткльств»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(2l) 3452162/24-07 (22) 11.06 ° 82 (46) 15.05.84. Бюл. Р 18 .(72) Ю.A.Ìîðäâèíîâ и С.И.Королев (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники и Специальное конструкторско-технологическое бюро геофи- зической техники

{53) 621.316.727 (088.8) (56) l. ABTopcKoe свидетельство СССР

9 752694, кл,. Н 07 М 7/515, 1978, 2. Проблемы миниатюризации и унификации ВИП РВА. N., Знание, 1979, с.130-134, рис.l.

° (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ CTATH×ÅÑКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащим (и параллельных ячеек из последовательно соединенных инвертора и демодулятора с управляемыми ключевыми элементами, заключающийся в том, что формируют последовательность импуль-. сов управления, которые распределяют по ключевым элементам ячеек, из меряют выходное напряжение преобразователя, из которого формируют сигнал обратной связи, формируют задающее напряжение, пропорциональное задающему сигналу, формируют сигнал ошибки путем суммирования сигнала обратной связи с задающим напряжением, формируют управляющий сигнал, определяют текущую амплитуду управляющего сигнала и измеряют частоту следования импульсов управления.ключевыми элементами обратно пропорционально амплитуде управляющего сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем использования знакопеременного задающего сигнала, управляющий сигнал формируют путем суммирования сигна- g ла ошибки с задающим сигналом и выделения модуля полученной суммы, сдвигают фазу импульсов управления ключевыми элементами ячеек относи- С тельно друг друга на угол Т /т, определяют момент изменения полярности задающего сигнала и в этот момент изменяют на противоположный порядок распределения импульсов управления по ключевым элементам демодулятора.

1О92б 2

Изобретение относится к электротехнике, а именно к статическим преобразователям постоянного напряжения в переменное.синусоидальное и усилителям сигналов сложной формы.

Известен способ управления статическим преобразователем, заключающийся в формировании нерегулируемого прямоугольного напряжения повышенной частоты, преобразовании его в ступенчатое напряжение более низкой частоты. Регулиро,вание величины выходного напряжения осуществляется путем формирования прямоугольного напряжения с регулируемой скважностью и суммированием его с нерегулируемым прямоугольным напряжением повышенной частоты (13Недостатком данного способа управ ления статическим преобразователем является то, что он не позволяет усиливать сигналы сложной формы и предусматривает применение большого количества ключевых элементов со сло>хными законами управления, приводящих к усложнению схемы управления и снижению надежности системы электропитания. При большом диапазоне регулирования величины входного напряжения использование данного способа управления приводит к сущест венному усложнению преобразователя, увеличению амплитуд высших гармонических составляющих выходного напряжения и коэффициента искажения синусоидальности.

Наиболее близким но технической сущности к предлагаемому способу является способ управления статическим преобразователем, содержащим m парал лельных ячеек из последовательно соединенных инвертора и демодулятора с управляемыми ключевыми элементами, заключающийся в том, что формируют последовательность импульсов управления, которую распределяют по элементам ячеек, измеряют выходное напряжение преобразователя, из кото» рого формируют сигнал обратной связи, формируют задающее напряжение, пропорциональное задающему сигналу, и формируют сигнал ошибки путем суммирования сигнала обратной связи с задающим напряжением, формируют управляющий сигнал, определяют текущую амплитуду управляющего сигнала и измеряют частоту следования им- пульсов управления ключевымн элементами ячеек обратно пропорционально амплитуде управляющего сигнала (2).

10

"20

30

-40

50 Статический преобразователь содер55 жит m параллельно соединенных ячеек

1, состоящих из инверторов 2, куда входят ключевые элементы 3, обмотки 4 и 5 дросселей, согласунхцие трансформаторы б инверторов, демо60

Однако известный <:пособ не предусматривает непосредственного получения переменного синусоидального напряжения или в общем случае мощных сигналов сложной форма.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения усиления сигналов любой сложной формы, в том числе знакопеременных.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления статическим преобразователем, содержащим т параллельных ячеек из последовательно соединенных инвертора и демодулятора с управляемыми ключевыми элементами, заключающемуся в том, что формируют последовательность импульсов управления, которые распределяют по ключевым элементам ячеек, измеряют выходное напряжение преобразователя, из которого формируют сигнал обратной связи, формируют задающее напряжение, пропорциональное задающему сигналу, формируют сигнал ошибки путем суммирования сигнала обратной связи с .задающим напряжением, формируют

ynравляющий сигнал, определяют текущую амплитуду управляющего сигнала и измеряют частоту следования импульсов управления ключевыми элементами обратно пропорционально амплитуде управляющего сигнала, управляющий сигнал формируют путем суммирования сигнала ошибки с задающим сигналом и выделения модуля полученной суммы, сдвигают фазу импульсов управления ключевыми элементами ячеек относительно друг друга на угол У/m, определяют момент изменения полярности задающего сигнала, и в этот момент изменяют на противоположный порядок распределение импульсов управления по ключевым элементам демодулятора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема статического преобразователя; на фиг. 2 — устройство реализации способа управления преобразователем; на фиг. 3 — диаграммы напряжений на отдельных элементах схемы преобразователя.

На диаграмме напрях<ений (фиг. 3) приняты следующие обозначения:

Х1 - задающий сигнал f (t); Х2 - сигнал управления ключевыми элементами ин верторов ячеек; Х 3 - сигн ал управления ключевыми элементами демодуляторов ячеек; Х4 — выходное напряжение преобразователя. дуляторы 7, выполненные на ключевых элементах 8. На выходе преобразователя включена нагрузка 9.

Схема управления 10 содерх<ит два усилителя 11 и 12, входы которых подключены соответственно к выходным

1092692 клеммам преобразователя и к генератору входного задающего сигнала

f(t) 13, а выходы — к первому сумматору 14, формирователь прямоугольных импульсов 15, связанный с генератором входного задающего сигна- 5 ла 1, управляемый генератор частоты

16, подключенный к выходу второго сумматора 17, входы которого подключены к выходу первого сумматора 14 и генератору входного задающего сигнала1О

f(t) 13 регистр сдвига 18, входы которого подключены к управляемому генератору 16, а выходы — к ключевым элементам 2 и 3 силовых инверторов 2, элементы И 19 — 22, входы которых подключены к формирователю прямоугольных импульсов 15 и регистру сдвига 18, а выходы — к ключевыМ элементам 8 демодуляторов 7.

Устройство реализации способа управления статическим преобразователем работает следующим образом.

В нормальном режиме (нагрузка постоянная) управляеьый генератор частоты 16 формирует тактовые импульсы, частота которых обратно пропорциональна модулю амплитуды управляющего сигнала (выходного сигнала второго сумматора 17), равного

f (t) + (K „П я„ -К2 и (t) ) . Полученные тактовые сигналы поступают на входы регистра сдвига 18, который обеспечивает формирование m прямоугольных напряжений с фазовым сдвигом

))/m. Полученные напряжения с выхода регистра. сдвига.18 .поступают .íà 35 управление ключевыми элементами 3 силовых инверторов 2. формирователь прямоугольных импульсов 15 предназначен для преобразования выходного задающего сигнала f(t) в прямоугопь- 4() ное, фаза которого совпадает с фазой сигнала f(t), т.е. на одном .выходе формируется. сигнал (1 ) в интервале времени о-t6 1 - и

12 т.д. (фиг. 3), а на другом выходе - 45 в интервале времени t -t „2 и т.д.

В случае однополярного задающего сигнала f (t) сигнал будет только на одном (Ь) выходе формирователя 15 ..

Импульсы управления иа ключевые. элементы демодулятора подаются с выходов схем И 19-22. На схемы И

l9-22 поступают сигналы вида Х2 (фиг.3) (они поступают и на управление ключевых элементов 2) и прямоугольные сигналы с выхода формирователя 15. При этом с выходов схем

19-21 обеспечивается последовательность поступления сигналов управления в интервале времени to -t< и т.д. (на выходах, схем 20-22 сйгна- 60 лов нет) иа ключевые элементы 8. В интервале времени ь-tu и т.д. на выходе Ь формирователя прямоугольных сигналов 15 сигнала (Х ) нет. В это время сигнал присутству- 65 ет только на выходе а и от схем И

19-22 начинает поступать сигнал на управление ключевыми элементами 8, но в другой последовательности, что обеспечивает изменение полярности напряжения на нагрузке 9. Усилители 11 и 12 с трансформаторными выходами обеспечивают формирование сигналов, пропорциональных соответственно задающему f(t) (отличается по амплитуде в К2 раз) и выходному

U, (ñèãíàë обратной связи отличается в К„ раз) . Полученные сигналы вычитаются, и полученный сигнал ошибки (К " Uåü,õ -K> f (», c9Mмируется с задающйм сигналом f (t) .

Полученный управляющий сигнал f(t) +

+ (К,1П ь,„-К2 f (t) ) поступает íà sa.дающий генератор 16, где он выпрям ляется и определяет частоту тактовых импульсов задающего генератора 16.

При полном соответствии выходного напряжения И д задающему сигналу

f (t) на выходе первого сумматора 14 сигнал ошибки (K„Uz,„— К> f (t) ) равен нулю, и частота тактовых сигналов определяется только задающим сигналом f (t) При набросе нагрузки наблюдается провал амплитуды выходного напряжения И ь,„, что приводит к появлению сигнала ошибки (К U зь<х

-К2 f(t) ) отрицательного знака, которое, суммируясь с сигналом f(t), обеспечивает уменьшение частоты тактовых импульсов, т.е. к исключению очередных (по отношению к статическому режиму) коммутацией ключевых элементов инверторов и демодуляторов.

Такое управление обеспечивает минимально возможный провал напряжения

И ь,„ на нагрузке 9..длительность времени, в течение которого исключена коммутация клюЧевых элементов инвертора и демодуляторов, определяется значениями коэффициентов к1 н К . При сбросе нагрузки наблюдается увеличение амплитуды выходного напряжения И д „, что приводит к появлению сигнала ошибки (К вь х

-K2f () ) с положительным знаком, который в сумме с задающим сигналом

f(t) обеспечивает резкое увеличение частоты тактовых сигналов задающего генератора 15. Резкое повышение частоты тактовых сигналов задающего генератора 17 приводит практически к мгновенной коммутаций ключевых элементов нескольких инверторов с демодуляторами, что и обеспечивает резкое уменьшение амплитуды выходного напряжения U Таким образом осуществляется стабилизация формы выходного напряжения как в динамических, так и в статических режимах. В статических режимах работы преобразователя стабилизация формы напряжения (при колебаниях величины напряжения питания) осуществляется аналогичным образом.

1092692

uz.f

Таким образом, предлагаемый способ управлениястатическим преобразователем позволяет получить на выходе статического преобразователя напряжение заданной формы, в том числе и двухполярное, что расширяет функциональные воэможности преобразователя.

ИЙ КЛЮЧАРЕ эпЬ4Енп1Ы

Р. 1092692

Составитель В.Жмуров

Редактор Т.Парфенова Техред Л.Коцюбняк

Корректор A.Äsÿòêî

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

Эакаэ 3273/42 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по Делам иэобретений и открытий

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