Способ управления импульсным регулятором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для регулирования электрической энергии. Цель изобретения - повышение устойчивости управления при широком диапазоне регулирования и повышение КПД. Способ заключается в том, что силовой ключ регулятора включают с заданной частотой, а выключают в момент равенства опорного сигнала, равного сумме токов силового ключа и выходного тока магнитного реактора и уставки, блокируют включение силового ключа, если опорный сигнал превышает верхний пороговый уровень, снимают блокировку , если опорный сигнал становится меньше нижнего порогового уровня, кроме того,выключают силовой ключ, если время включенного состояния превысило заданный предел. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 M 3/10

ГОСУДА P СТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4620177/07 (22) 14.12,88 (46) 15,10.91, Бюл. М 38 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) А.А.Новиков, А.О.Ширяев, О.В.Иванов и

T.Н.Новикова (53) 621.314.27 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 669448, кл. Н 02 М 3/10. 1974.

Авторское свидетельство СССР

N 838874, кл. Н 02 Н 7/1О, 3/10, 1979, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ (57) Изобретение относится. к электротехнике и может быть использовано в устройствах для регулирования электрической энергии.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для регулирования электрической энергии, например электроприводе, источниках вторичного электропитания.

Цель изобретения — повышение устойчивости управления при широком диапазоне регулирования выходной мощности и повышение КПД.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ на примере преобразователя напряжения с двухобмоточным магнитным реактором; на фиг. 2 — временные диаграммы изменения напряжения на выходах элементов схемы.

Устройство содержит источник 1 питания, подключенный к двухобмоточному магнитному реактору 2, вторичная обмотка которого подключена через вентильный.. Ю 1684876 А1

Цель изобретения — повышение устойчивости управления при широком диапазоне регулирования и повышение КПД. Способ заключается в том, что силовой ключ регулятора включают с заданной частотой, а выключают в момент равенства опорного сигнала, равного сумме токов силового ключа и выходного тока магнитного реактора и уставки, блокируют включение силового ключа, если опорный сигнал превышает верхний пороговый уровень, снимают блокировку, если опорный сигнал становится меньше нижнего порогового уровня, кроме того, выключают силовой ключ, если время включенного состояния превысило заданный предел, 1 з.п.ф-лы, 2 ил. узел 3 к емкостному фильтру 4 и нагрузке 5, силовой ключ 6, датчик 7 тока силового ключа, датчик 8 выходного тока (тока вторичной обмотки) магнитного реактора 2, сумматор

9, подключенный к компаратору 10, RS-триггер 11, генератор 12 тактовых импульсов и гист резисный пороговый узел 13, К,юч 6 периодически отпирается сигналом триггера 11, который переводится в единичное состояние сигналом генератора 12.

Сигналы с датчиков 7 и 8 суммируются сумматором 9, в результате чего формируется опорный сигнал, поступающий на компаратор 10 и узел 13. Компаратор 10 сравнивает опорный сигнал с сигналом уставки, изменение которого определяет регулирование выходной мощности импульсного регулятора. Срабатывание компаратора 10 переводит триггер 11 в нулевое состояние, что

1684876

55 приводит квыключению ключа 6, При достижении опорным сигналом верхнего порогового уровня U> срабатывает узел 13, который блокирует триггер 11, переводя его в нулевое состояние. Снятие блокировки триггера 11 происходит при обратном переключении узла 13, которое осуществляется, если опорный сигнал становится меньше нижнего порогового уровня Оп (фиг. 2).

При подключении импульсного регулятора к источнику 1 в момент прихода запускающего импульса генератора 12 триггер

11 переходит в единичное состояние и включает силовой ключ 6 (момент t1 на фиг, 2). Ток в первичной обмотке реактора 2 и ключе 6 нарастает по линейному закону, при этом на временной диаграмме тока, измеряемого датчиком 7, в момент включения ключа 6 наблюдается выброс, обусловленный наличием барьерных емкостей и конечным временем рассасывания избыточных носителей заряда диодов узла 13. Аналогичный выброс наблюдается на диаграмме датчика 8. На выходе сумматора 9 происходит их компенсация, т.е. выделение полезного опорного сигнала, который поступает на компаратор 10 и узел 13. Регулирование выходной мощности регулятора осуществляется путем ограничения амплитуды тока силового ключа 6 на уровне, соответствующем сигналу уставки U>. При изменении уставки изменяется амплитуда тока, а следовательно, его среднее значение и выходная мощность регулятора.

Процесс регулирования осуществляется следующим образом.

При достижении опорным сигналом величины уставки Оу срабатывает компаратор

10 и сбрасывает триггер 11 в нулевое состояние. При этом формируется сигнал на выключение силового ключа 6 (момент tz на фиг. 2). Так как опорный сигнал, используемый для сравнения,не имеет выбросов в моменты включения силового ключа, то управление осуществляется устойчиво при малых значениях уставки U>. Вследствие конечного значения времени рассасывания

t> ключа 6 ток в нем продолжает нарастать в течение времени tp после выключения триггера 11 (момент тз на фиг. 2), в реэультате чего амплитуда тока в силовом ключе 6 превышает сигнал уставки U>. Конечная величина tq и связанная с ним ошибка в регулировании амплитуды тока ключа 6 может привести к нарушению устойчивости регулирования при выходе регулятора на установившийся режим работы, когда сигнал уставки Uy обычно задается максимальным с целью уменьшения времени переходного процесса, а напряжение на на5

45 грузке 5 и фильтре 4 близко к нулю. Оптиьлальной с точки зрения полной передачи энергии реактора в нагрузку и фильтр является такая относительная длительность проводящего состояния ключа у, при которой выполняется соотношение U = Е у /(1 — y).

1 где y = t /Т вЂ” относительная длительность проводящего состояния силового ключа; U—

1 приведенное к первичной обмотке реактора напряжЕние на нагрузке; Š— напряжение источника питания; т — время включенного состояния силового ключа.

Так как при выходе на режим U =О, l близко к нулю должно быть и значение у.

Однако минимальное время включения силового ключа определяется его временем рассасывания, поэтому единственным способом обеспечить приемлемую величину у является увеличение периода работы Т ключа 6. Указанный режим осуществляется узлом 13. При достижении опорным сигналом верхнего уровня U>, близкого к предельно

I допустимому току силового ключа 6, узел 13 срабатывает и блокирует включение триггера 11, удерживая его в нулевом состоянии (момент тл на фиг. 2). При этом силовой ключ

6 выключается, причем обратный процесс снятия блокировки и переход к режиму периодической коммутации происходит после снижения величины выходного тока реактора до нижнего порогового уровня U (моелент ts на фиг. 2), Так как время, в течение которог- ключ 6 заблокирован, определяется мгновенным значением выходного тока реактора, то способ обеспечивает вывод энергии из реактора при любой нагрузке. В нормальном режиме работы, когда регулятор отдает в нагрузку номинальную мощность, опорный сигнал всегда меньше U>, узел 13 не переключается и работа регулятора осуществляется с постоянным периодом, определяемым генератором 12 по описанному принципу.

Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает устойчивую работу импульсного регулятора в любом ре>киме и в любом диапазоне регулирования выходной мощности.

Известно, что для импульсных регуляторов существует диапазон оптимальных значений у, обеспечивающих максимум КПД.

С целью ограничения относительной длительности проводящего состояния ключа 6 генератор 12 формирует дополнительный импульс на соответствующем выходе через заданное время после формирования основного импульса. Дополнительный импульс принудительно устанавливает триггер

11 в нулевое состояние, ограничивая время

1684876 включенного состояния ключа 6 на заданном уровне, что позволяет достичь увеличения КПД регулятора.

Так как опорный сигнал является по существу суммой входного и выходного токов 5 реактора регулятора, то в качестве источника опорного сигнала можно использовать любой датчик магнитного состояния реактора.

Эффект от использования предлагаемо- 10 го способа состоит в повышении устойчивости управления импульсным регулятором при широком диапазоне регулирования его выходной мощности.

Формула изобретения

1.Способ управления импульсным регулятором, содержащим силовой ключ и магнитный реактор, заключающийся в том, что 20 измеряют ток силового ключа и периодически включают и выключают силовой ключ с заданной частотой, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости управления при широком диапазоне регули- 25 рования выходной мощности, задают уставку и верхний и нижний пороговые уровни, измеряют величину выходного тока магнитного реактора, формируют опорный сигнал, равный сумме тока силового ключа и выходного тока магнитного реактора, сравнивают опорный сигнал с уставкой и с верхним и нижним пороговыми уровнями, указанное выключение силового ключа производят в момент времени, когда опорный сигнал превышает уставку, блокируют очередное включение силового ключа, если опорный сигнал становится больше верхнего порогового уровня, снимают блокировку, если опорный сигнал становится меньше нижнего порогового уровня.

2, Способ по и. 1, отличающийся тем. что, с целью повышения КПД, формируют в начале каждого периода заданной частоты включения силового ключа временной интервал, величина которого зависит от типа регулятора, по окончании которого выключают силовой ключ. если он к этому моменту находился во включенном состоянии.

1684876

lO

Составитель В.Миронов

Редактор Л,Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 3512 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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