Способ управления преобразователем электрической энергии

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение КПД путем уменьшения потерь электрической энергии. Способ управления преобразователем состоит в том, что постоянное напряжение преобразуют в напряжение (ток) в соответственно с задающим сигналом по двум каналам преобразования. С помощью первого канала осуществляют непрерывное усилие мощности, с помощью второго канала - ограничение мощности первого канала соответствующей коммутацией энергии и суммированием выходной энергии каналов. Для этого ток первого канала измеряют, а сигнал, пропорциональный току, используют для управления вторым каналом. Коммутацию энергии вторым каналом осуществляют по релейному закону. Новым в способе является введение дифференцирования, интегрирования сигнала тока первого канала и суммирования с пропорциональной составляющей. С помощью суммарного сигнала управляют вторым каналом. Составляющие сигнала тока первого канала и их сумму определяют вновь на каждом интервале переключения второго канала, а интегральную составляющая и не должна быть больше заданной величины. Составляющие сигнала тока первого канала и их сумму определяют с частотой, в два или более раз превышающей предельную частоту коммутации второго канала. Управление вторым каналом осуществляют с частотами не выше предельной частоты коммутации второго канала. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)5 Н 02 M 7/537

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4368187/24-07 (22) 21. 12.87 (4б) 23.12.90. Бюл. N 47 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С.П.Королева и Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) В.Н.Михелькевич, Е.Н.Гейтенко и M.Ï.Êîçèí (53) 621.316.727(088.8) (56) Кибакин В.М, Основы ключевых методов усиления. — M., 1980, с.139.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1136383, кл. Н 02 M 7/537, 1985, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение КПД путем уменьшения потерь электрической энергии. Способ управления преобразователем состоит в том, что постоянное напряжение преобразуют в напряжение (ток) в соответствии с задаюшим сигналом по двум каналам преобразования. С помощью первого канала осуществляют непрерывное

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования электрической энергии постоянного напряжения в напряжение или ток любой заданной формы или усиления мощности электрических сигналов в устройствах автоматики, измерительной техники, энергетики.

Цель изобретения — повышение КПД.

На фиг.1 изображены диаграммы напряжений и токов, поясняющие предлагаемый способ управления преобразователем усиление мощности, с помощью второго канала — ограничение мощности первого канала соответствующей коммутацией энергии и суммированием выходной энергии каналов.

Для этого ток первого канала измеряют, а сигнал, пропорциональный току, используют для управления вторым каналом, Коммутацию энергии вторым каналом осуществляют по релейному закону. Новым в способе является введение дифференцирования, интегрирования сигнала тока первого канала и суммирования с пропорциональной составляющей, С помощью суммарного сигнала управляют вторым каналом. Составляющие сигнала тока первого канала и их сумму определяют вновь на каждом интервале переключения второго канала, а интегральная составляющая не должна быть больше заданной величины. Составляющие сигнала тока первого канала и их сумму определяют с частотой, в два или более раз превышающей предельную частоту коммутации второго канала. Управление вторым каналом осуществляют с частотами не выше предельной частоты коммутации второго канала. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. электрической энергии; на фиг,2 — функциональная блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.3— один из возможных алгоритмов работы устройства.

На диаграмме 1.1 (фиг.1) приведены кривая 1 задающего сигнала, а также условно выходного, например, напряжения преобразователя и ломаная,2 напряжения коммутируемой вторым каналом энергии, С помощью диаграммы 1.2 показаны ломаная

3 дифференциальной составляющей выход1615852 ного сигнала датчика тока, ломаная 4 пропорциональной составляющей и условно тока первого канала и ломаная 5 интегральной составляющей сигнала датчика тока. На диаграмме 1.3 изображены ломаная 6 суммы пропорциональной, интегральной и дифференциальной составля.ющих и пунктирные линии 7 и 8 уровней управля ющего сигнала, соответствующих включению и отключению второго канала, На диаграмме 1.4 представлена ломаная 9 процесса коммутации энергии ключевыми элементами второго канала. Кроме того, на диаграммах 1.1 и 1.3 показаны с помощью отрезков ломаных 10-12 выходное напряжение коммутируемой энергии второго канала и с помощью отрезков 13-15— выходной ток первого канала для случая, когда интегральная и дифференциальная составляющие сигнала датчика тока не используются.

Устройство для осуществления предлагаемого способа управления двухканальным преобразователем электрической энергии постоянного напряжения в напряжение или ток заданной формы (фиг.2) состоит из каналов 16 и 17 преобразования электрической энергии, подключенных к нагрузке параллельно через датчик 18 тока и датчик 19 выходного напряжения и (или) тока. Обработка задающего и выходного сигналов, а также сигнала датчика тока осуществляется с.помощью процессора 20 цифровой обработки аналоговых сигналов.

Управление работой устройства преобразователя и взаимодействие с внешними устройствами возложено на контроллер 21.

Устройство работает следующим образом.

Задающий сигнал в цифровой форме через контроллер 21 и внутреннюю магистраль или в аналоговой форме непосредственно поступает на соответствующие входы процессора 20. В случае необходимости задающий сигнал преобразуется в цифровой код (чтение Xl) и далее усиливается, фильтруется и заносится на один из рабочих регистров процессора 20 в виде выборки QXl.

Далее аналогично осуществляется выборка

Yl сигнала обратной связи (чтение У ). После этого вычисляется разностный сигнал QXl—

-Yl. который, например, в аналоговой форме подается на управляющий вход канала

16 преобразователя. B процессе воспроизведения разностного сигнала опрашивается датчик 18 тока (чтение 1 ), После каждого опроса атчика 18 тока производится диагностика преобразователя (контроль 4,n > Ь акс) с целью возможного отключения преобра i 0

55 зователя в случае аварии (конец). Далее вычисляется пропорциональная, дифференциальная, интегральная составляющие выходного сигнала датчика 18 тока и их сумма (вычисление Sn) Sn =Ч In+W in T+Z

k =о Т где V,W,Z- соответствующие весовые коэффициенты составляющих сигналов датчика

18 тока канала 16 преобразователя;

Т вЂ” период тактов опроса датчика 18 тока;

k = 0,1,2,...,п — номер опроса датчика 18 тока, После получения значения суммы Sn в соответствии с ее знаком определяется (полярность PSn < О) напряжения Um. коммутируемого в нагрузку каналом 17, и в случае необходимости устанавливается признак (коммутация -Um) отрицательной полярности. Затем производится сравнение полученного значения суммы Sn с верхним пороговым значением $макс суммарного сигнала датчика 18 тока (Sn SM> ) и, в случае выполнения неравенства, по внутренней магистрали выдается команда на включе- ° ние соответствующего (+Um или -Um) ключевого элемента (включение Um) канала 17 преобразователя. В противном случае значение суммы Sn сравнивается с нижним пороговым значением $ ин суммарного сигнала датчика тока (Sn S ). Здесь в результате сравнения может быть осуществлено отключение соответствующего ключевого элемента (+ Um или -Um) канала 17 преобразователя (отключение Um) или Bbl ход на анализ затрат времени после последнего i-го опроса задающего и выходного сигналов преобразователя (интервал Rl В макс)

Такой анализ необходим для тактирования опроса входных и выходных сигналов процессора 20 в соответствии с частотными характеристиками пропускания как всего преобразователя, так и отдельных его каналов. При этом в зависимости от затрат Rl в виде числа тактов, прошедших после последнего i-го цикла обработки соответствующих . переменных процессора, производится либо повторение цикла onроса задающего Х +1 и выходного Yi+> сигналов преобразователя, либо продолжение обслуживания каналов. В последнем случае осуществляется проверка предельной частоты коммутации обслуживаемого канала (канал Rn Rn a c), т.е, по истечении времени, достаточного для запирания того или

1615852 иного ключевого элемента канала 17, устанавливается признак разрешения включения ключевого элемента канала 17, Кроме того, проверяется длительность интервала интегрирования после последнего пере- 5 ключения канала 17 и в случае превышения величины интервала, заданного, например, в виде константы, осуществляется сброс результатов интегрирования. Накопление дальнейших значений интегральной состав- 10 ляющей происходит в результате последующих опросов выходного сигнала датчика

18 тока. После каждого включения (включение Um) и отключения (отключение Um) канала 17 преобразователя осуществляется 15 сброс результатов опроса и определения

Sn суммарного сигнала (сброс переменных).

Использование предлагаемого способа управления преобразователем электриче- 20 ской энергии позволяет уменьшить потери энергии в преобразователе на верхних частотах коммутации второго канала преобразователя при одновременном расширении полосы пропускания сигналов этого канала. 25

Кроме того, снижаются потери, возникающие в моменты перехода выходного на ряжения (тока) через нуль и при малых значениях выходного напряжения.

Применение в преобразователе элект- 30 рической энергии элементов цифровой обработки аналоговых сигналов и цифрового управления позволяет осуществить дополнительные функции, такие как диагностика преобразователя, коррекция его 35 параметров и комплексирование с управляющей 3 ВМ.

Формула изобретения

1, Способ управления преобразователем электрической энергии, содержащим 40 первый и второй каналы преобразователя электрической энергии, соответственно непрерывный и импульсный, выходная энергия которых суммируется на общей нагрузке, состоящий в том, что формируют сигнал задания, измеряют выходной ток преобразователя, формируют и подают на первый канал сигнал регулирования, равный усиленной разности сигнала задания и измеренного выходного тока преобразователя, формируют опорный сигнал, измеряют выходной ток первого канала и в моменты

его равенства опорному сигналу формируют и подают импульсы переключения второго канала, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения потерь в преобразователе электрической энергии, измеренный выходной ток первого канала дифференцируют и интегрируют, формируя этим дифференциальную и интегральную составляющие соответственно, измеренный выходной ток первого канала, дифференциальную и интегральную составляющие с соответствующими весовыми коэффициентами суммируют и суммарный сигнал используют для формирования импульсов переключения второго канал"., причем дифференциальный и интегральный сигналы составляющих ограничивают путем фильтрации в них верхних и нижних частот соответственно, интегральную и дифференциальную составляющие в момент формирования импульса переключения второго канала устанавливают в исходное состояние.

2. Способ поп1,отлича ющийся тем, что измерение выходного тока первого канала и формирование интегральной и дифференциальной составляющих и их суммы осуществляют с частотой, превышающей в два и более раз предельную частоту формирования импульсов переключения второго канала.

3. Способ по п1, от л и ч а ю шийся тем, что формирование импульсов переключения второго канала осуществляют с частотой, не выше предельной частоты коммутации этого канала.

ЙЯ.2

1615852

Составитель С.Лузанов

Техред М,Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор Н.Тупица

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3995 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытйям при ГКНТ СССР

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