Способ стабилизации напряжения или тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения - повьшение качества стабилизации . Цель достигается за счет того, что цифровое регулирование осуществляют в зонах, которые строят таким образом, что каждая последующая зона встроена в предыдущую. Способ реализован в устр-ве-стабилизаторе напряжения, в котором регулирование осуществляется путем изменения цифрового кода эталонного значения регулируемого параметра и вьтолняется сначала для старшего байта сигнала с выхода блока 4 -сравнения. С установлением выходного параметра,когда старший байт обнуляется, переходят к младшему и т.д. до самого младшего байта. При изменении цифрового кода эталонного значения опорного напряжения на выходе задатчика 11 кода коэффициента усиления цепи обратной связи Б соответствии с этим кодом опорного напряжения появляется цифровой код максимально возможного коэффициента усиления цепи обратной связи, обеспечивающий наиболее быстрое протекание переходных процессов в фильтре. Через наперед заданное время этот код заменяется кодом коэффициента усиления для статического режима работы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. I (Л to 00 00 о: 05. оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН дц 4 G 05 F 1/445 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21)3890940/24-07 (22) 06.05.85 (46) 07.02.87. Бюл. Р. 5 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.Я,Жуйков, В.Е.Сучик (SU) и И.З.Мосонь (РТ.) (53) 621.316.722,1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 666527, кл. G 05 F 1/56, 1/44, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 936350, кл. Н 02 P 13/ t6, 1978, Авторское свидетельство СССР

У 584296, кл. G 05 F 1/56, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 1049880, кл. G 05 F 1/56, 1982. (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ

ИЛИ ТОКА . (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания ° Цель изобретения — повышение качества стабилизации. Цель достигается за счет того, что цифровое регулирование осуществляют в зонах, которые строят

„„SU„„1288663 А 1 таким образом, что каждая последующая зона встроена в предыдущую. Способ реализован в устр-ве-стабилизаторе напряжения, в котором регулирование осуществляется путем изменения цифрового кода эталонного значения регулируемого параметра и выполняется сначала для старшего байта сигнала с выхода блока 4 сравнения. С установлением выходного параметра,когда старший байт обнуляется, переходят к младшему и т.д. до самого младшего байта. При изменении цифрового кода эталонного значения опорного напряжения на выходе задатчика 11 кода коэффициента усиления цепи обратной связи в соответствии с этим кодом опорного напряжения появляется цифровой код максимально возможного коэффициента усиления цепи обратной связи, обеспечивающий наиболее быстрое протекание переходных процессов в фильтре. Через наперед заданное время этот код заменяется кодом коэффициента усиления для ста" тического режима работы. 1 s.ï. ф-лы, 2 ил.

1288663

ЗЦ = U„-U., (n), вания

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, 5

Целью изобретения является повы— шение качества стабилизации выходного параметра при сохранении высокого быстродействия стабилизатора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ стабилизации напряжения или тока, на фиг. 2 — пример формирования встроенных зон регулирования.

Устройство содержит регулирующий орган 1 (фиг. 1) последовательного типа, делитель 2 напряжения, аналого-цифровой преобразователь 3, блок 20

4.сравнения, блок 5 мультиплексирования, цифровой умножитель 6, блок 7 демультиплексирования, сумматор 8 с накоплением, цифроаналоговый преобразователь 9, задатчик 10 кода опор- 25 ного напряжения, задатчик 11 кода коэффициента усиления цепи обратной связи, задатчик 12 кода начального значения регулирующей величины и блок

13 управления. Делитель 2 напряжения 30 включен между выходными шинами устройства. Один из входов блока 4 сравнения через аналого-цифровой преобразователь 3 соединен с выходом делителя 2 напряжения. Выход задатчика 10 кода опорного напряжения подключен к другому входу блока 4 сравнения, Вход задатчика 11 кода коэффициента усиления цепи обратной связи соединен с выходом задатчика 10 кода опор-40 ного напряжения, а выход — с первым входом цифрового умножителя. Выход цифроаналогового преобразователя 9 подключен к управляющему входу регулирующего органа 1. Один из входов блока 5 мультиплексирования соединен с выходом блока 4 сравнения, подключенным к входу блока 13 управления, другой вход — с выходом блока 13 управления, а выход — с вторым входом цифрового умножителя 6. Один из входов блока 7 демультиплексирования подключен к выходу цифрового умножителя 6, а другой вход — к выходу блока 13 управления, Один из входов сум- 55 матора 8 с накоплением соединен с выходом блока 7 демультиплексирования, другой вход — с выходом задатчика 12 начального значения регулирующей величины, а выход — с входом цифроаналогового преобразователя, Способ осуществляется следующим образом.

Аналоговый сигнал обратной связи, полученный с выхода делителя 2 напряжения, преобразуют в цифровой код разрядностью jm где ш, j e N (N — множество натуральных чисел). Полученный цифровой код вычитают из заданного цифрового кода эталонного значения сигнала обратной связи где U — эталонное значение сигнала эт обратной связи, соответствующее требуемому напряжению, И (и) — значение сигнала обратной рс связи в текущий момент времени С,, Полученный после вычитания цифровой код 8U сигнала рассогласования сравнивают с jm-разрядным нулевым кодом. Если среди первых ш разрядов кода SU осуществляют ненулевые, то обрабатывают эти первые ш разрядов.

После их обработки получают соответствующий цифровой код изменения регулирующей величины, который суммируют с соответствующими разрядами

1полного jm-разрядного цифрового кода (значения регулирующей величины. Полученный 1ш-разрядный цифровой код преобразуют в аналоговую форму и подают на регулирующей орган 1. Если среди первых m разрядов кода оП все нулевые, то обрабатывают вторые ш разрядов. Если и среди них все разряды нулевые, то обрабатывают следующие m разрядов и так далее до последней j-й группы m разрядов. Над всеми группами разрядов производят все описанные действия до подачи на регулирующий орган 1 включительно.

Предложенный способ отличается от известного тем, что цифровое регулирование осуществляют в зонах, которые строят таким образом, что каждая последующая эона встроена в предыдущую. Относительная ширина каждой из зон равна m разрядов. Когда обрабатывают первые ш разрядов, регулирование осуществляют s первой зоне с относительным шагом кванто1288663

8ц = асщ

bv 7 1 °

rye SU — диапазон возможных измакс менений сигнала рассогла5 сования, q — основание системы счисления.

Если обозначить значение цифрового кода сигнала рассогласования Bv 1p с точностью до младшего разряда пер(1) вой зоны регулирования как Ьц, то для данной зоны справедливо следующее соотношение:

i 8щ. l Sv l < (q -1)15 v,l

Регулирование в первой зоне осуществляют до тех пор, пока первые

m разрядов цифрового кода %)V сигнала рассогласования не станут нуле- 2Р выми. В случае, когда первые т разрядов кода Sv нулевые, т.е, SviSU

Ф переходят к обработке вторых ш разрядов кода Sv, что соответствует регулированию во второй зоне с относи- Z5 тельным шагом квантования ц Пма с

q%ò 1

Для второй зоны справедливо сост- 30 ношение

1&v l<< о U )((q — 1)(BU )

Поскольку (q — 1) S Б = Ь Е),, то (&v lii&v В I ° 35

Аналогично выходной параметр уточняют до тех пор, пока SU не станет (P равным нулю с точностью до относительного шага квантования последней 4р зоны (р = j), для которой

ЯЦ. = )ИЯ;

Sv

q" — 1 (J)

Isv, iSv 1S v„- 1l.

В процессе регулирования цифровой код I)v сигнала рассогласования, имеющий разрядность jm, обрабатывают по

m-разрядным группам по пропорциональному, пропорционально-интегральному или пропорционально-интегрально-дифференциальному законам. Например,когда осуществляют пропорциональное регулирование, соответствующий сигнал рассогласования усиливают в К раэ пу-55 тем умножения цифрового кода m-разрядной группы на ш-разрядный код коэффициента усиления К цепи обратной связи.

Рассмотрим способ стабилизации на примере переходного процесса в стабилизаторе тока после е) о включения.

Пусть в стабилизаторе тока осуществляют пропорциональное регулирование и управляющую переменную определяют согласно формуле

t 7 K(I -i(n)), где м, I — эталонные значения yr9 р ла управления.и выход-. ного тока

К вЂ” коэффициент усиления цепи обратной связи

g,i(n) — текущие значения угла управления и выходного тока, Предположим, что в начале переходного процесса при больших изменениях выходной величины тока обрабатывают первые m разрядов двоичного jm-разрядного кода разности заданного эталонного и текущего значения выходного тока, т,е. регулирование происходит в первой зоне.

При этом (1) у = у +K(I„-) (и) ) +Ke, i(n) +Ко) +, t), (1) где 5 i = (Iq) -i(n) ) ) — значение разности эталонного и выходного токов с точностью до относительного шага квантования первой эоны

I ь,i (n) =(Е -i(n) )-(Е -i(n) )() — отбрасываемый остаток, 6,y =K ài(n) ошибка вычисления 1) при регулировании в первой зоне.

Регулирование в первой зоне осуществляют согласно формуле (1) у = 7 +K(I„ i(n) )

Когда первые m разрядов jm-разрядного полного двоичного кода разности названных токов нулевые, а разность токов меньше относительного шага квантования первой а тования первой зоны Si = ря "-"--"

2 — 1 т.е. имеет место соотношение

)&i")= Е„-i(n)l (di;,, переходят к обработке следующих m разрядов jm-разрядного полного двоичного кода разности токов.

1288663

При этом (2) (эт i(n) ) 4д

= У„+К8 +4, (2)

Регулирование во второй зоне производят по формуле

У = 7,+K(I, -i(n)) и продолжают до тех пор, пока раз-, ница токов не станет меньше относительного шага квантования второй зоны

ВИФ

2 -1 что соответствует тому, что вторые ш разрядов полного кода разности нулевые . Si = I„-i(n)l с Bi

Описанные действия осуществляют в каждом цикле Т обработки вплоть до j-й зоны, в которой регулирова— ние производят по формуле (i) . — +K(I i(n))

Таким образом, стабилизацию тока осуществляют в зонах, которые сужаются и вложены друг в друга (фиг.2), Напряжение обратной связи, пропорциональное выходному, поступает с выхода делителя 2 на вход аналого— цифрового преобразователя 3, преобразуется там в параллельный цифровой код и подводится к входу блока 4 сравнения. Последний осуществляет вычитание из заданного (эталонного) значения кода опорного напряжения текущее значение кода сигнала обратной связи. Результат вычитания в прямом коде с выхода блока 4 сравнения поступает на вход блока 5 мультиплексирования, В зависимости от значения кода результата вычитания блок 13 уп. равления управляет передачей соответ. ствующих разрядов (первого ненулевого байта) на выход блока 5 мультиплексирования. Этот код направляется к цифровому умножителю 6, куда подводится также код коэффициента усиления цепи обратной связи из задатчика 11. В результате умножения на выходе цифрового умножителя 6 образуется результирующий двухбайтный цифровой код, который подводится к демультиплексору 7. На выходе демультиплексора 7, управляемого блоком

55

13, появляется на соответствующих выходах упомянутый цифровой код.Этот код поступает на сумматор 8 и в зависимости от знака результата вычитания в блоке 4 вычитается или складывается с соответствующими разрядами кода предыдущего значения регулирующей величины. Сформированный на выходе сумматора 8 код поступает на вход цифроаналогового преобразователя 9 и преобразуется последним во временной интервал или другую величину для управления регулирующим органом, 1, Регулирование выходного напряжения в стабилизаторе осуществляется путем изменения цифрового кода эта— лонного значения регулируемого параметра и выполняется сначала для старшего байта сигнала с выхода блока 4 сравнения. Затем с установлением выходного параметра, когда старший байт. обнуляется, переходят к младшему и так далее до самого младшего байта. При изменении (переключении уставки) цифрового кода эталонного значения опорного напряжения на выI ходе задатчика 11 в соответствии с этим кодом опорного напряжения появляется цифровой код максимально возможного коэффициента усиления цепи обратной связи, обеспечивающей наиболее быстрое протекание переходных процессов в фильтре. Через наперед заданное время этот код заменяется кодом коэффициента усиления для статического режима работы, Предлагаемый способ характеризуется повышенным качеством стабилизации, обеспечиваемым более высокой точностью регулирования (при двухзонной схеМе регулирования с точностью 16 двоичных разрядов). Уве— личение точности можно оценить отношением (2 — 1)/(2 — 1), которое

16 8 соответствует 256.

При этом возможно синтезировать схемы с данной точностью в статическом режиме (задают полную длину двоичного слова jm) и в переходных режимах (задают количество зон j u число двоичных разрядов в зоне ш).

Формула изобретения

1. Способ стабилизации напряжения или тока, заключающийся в изменении коэффициента передачи регули1288663 которых осуществляют регулиронаяи», определяют с учетом соотношений

ISUPlÂlaU < 13 и,l, 80

6ц

P q

mph N, где m—

N—

Ч

Ю макс

5U

i >I

SU

Are.2

Составитель Л.Морозов

Редактор О. Головач Техред, И. Глущенко Корректор H.Mycza

Заказ 7807/46 .Тираж 885 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откратий

1 1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 рующего органа и основанный на разбиении диапазона возможных отклонений выходного параметра от заданного значения на отдельные эоны, дискретизации выходного параметра, выявле- 5 нии сигнала отклонения, регистрации номера зоны с текущим отклонением, формировании кодового сигнала рассогласования, обработке сигнала рассогласования в соответствии с выбранным законом регулирования и указанном изменении коэффициента передачи регулирующего органа в моменты дискретных отсчетов выходного параметра с шагом квантования, прогрессивно зависящим от номера зоны, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества стабилизации, обработку сигнала рассогласования производят с постоянной разрядностью, меньшей в целое число раз полной разрядности диапазона возможных отклонений выходного параметра, причем в процессе обработки последовательно переходят от старшей

25 группы разрядов к младшей.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что.номера эон, в

f число обрабатываемых разрядов в пределах одной группы; общее число зон возможных отклонений выходного параметра от заданного значения; множество натуральных чисел; номер зоны и номер группы обрабатываемых разрядов, основание системы счисления; диапазон возможных отклонений выходного параметра; относительное отклонение выходного параметра для р-эоны относительный шаг квантования выходного параметра для р эоны.