Способ управления импульсным преобразователем напряжения

 

Использование: в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры . Сущность изобретения: интеграл разности выходного напряжения силового коммутатора и управляющего напряжения сравнивается на входе двух компараторов с одинаковыми по абсолютной величине, но разнополярными значениями порогового напряжения. Выходные сигналы компараторов формируют последовательность импульсов , управляющих работой коммутатора из условия постоянства выходного напряжения. Пороговые напряжения компараторов формируются из управляющего и входного напряжений согласно выражению Un 75- Uy ( 1 - ) . где Т - л. v UCK константа, пропорциональная периоду коммутации коммутатора. 2 ил. k

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)ю G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4769280/07 (22) 12.12.89 (46) 07.07.92. Бюл. hL 25 (71) Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта им. М.Т,Елизарова (72) В.В.Сазонов (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 591847, кл. G 05 F 3/08, 1978.

Патент США Q 3710229, кл. G 05 F 1/56, 1982. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: интеграл

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к преобразовательной технике и может быть использовано при построении стабилизированных импульсных преобразователей с постоянным и переменным выходным напряжением (конверторов и инверторов), управление которыми осуществляется по принципу широтно-импульсной модуляции, широко применяющихся для питания различной электро- и радиоаппаратуры.

Известен способ управления импульсным преобразователем напряжения, содержащим последовательно включенные между входными и выходными выводами силовой коммутатор и сглаживающий фильтр, заключающийся в формировании интервала

„„ЯЛ„„174б369 А1 разности выходного напряжения силового коммутатора и управляющего напряжения сравнивается на входе двух компараторов с одинаковыми по абсолютной величине, но разнополярными значениями порогового напряжения. Выходные сигналы компараторов формируют последовательность импульсов, управляющих работой коммутатора из условия постоянства выходного напряжения. Пороговые напряжения компараторов формируются из управляющего и входного напряжений согласно выражению U> = — ОУ(1 — — "-), где Т—

Т О

2 Ucx константа, пропорциональная периоду коммутации коммутатора. 2 ил. включенного состояния силового коммутатора равного времени изменения интервала от разности входного и управляющего напряжения на величину гистерезиса порогового элемента и формировании интервала выключенного состояния силового коммутатора равного времени изменения интервала от управляющего напряжения на величину гистерезиса порогового элемента.

Недостатком известного способа является сильная зависимость частоты преобразования от значений напряжения питания и напряжения управления. Большое изменение частоты приводит к необходимости устанавливать неоптимальный сглаживающий фильтр, имеющий избыточные массу и габариты. Кроме того, при изменении длительно1746369 сти такта преобразования в спектре выходного напря>кения появляются гармонические составляющие, близкие по частоте к возмущающим воздействиям. И если гармоническая составляющая возмущения замет- 5 но и ослабляется, появление дополнительных гармоник низкой частоты, фильтрация которых затруднена, ухудшает качество выходного напряжения преобразователя, T.е, косвенно, через генерацию 10 дополнительных низкочастотных гармоник, возмущение по питанию заметно действует на выходное напряжение преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ уп- 15 рэвления импул ьсны м и реобразователем, содержащим последовательно включенные между входным и выходным выводами силовой коммутатор и сглаживающий фильтр, заключающийся в формировании корректи- 20 рующего канала путем интегрирования разности выходного напряжения силового коммутатора и управляющего напряжения, формировании из порогового напряжения двух равных разнополярных сигналов, срав- 25 нении полученных разнополярных сигналов с корректирующим сигналом и формировании в момент их равенства сигналов на переключение силового коммутатора, Однако при использовании данного ЗО способа, как и любого другого, в котором точно выполняется условие T = const, существенно ухудшается качество компенсации возмущений со стороны источника питания в динамических режимах, т.е, при интенсив- 35 ных изменениях напряжения питания, Это объясняется спецификой процессов s фильтре, содержащем последовательный дроссель.

Целью изобретения является одновре- 40 менное улучшение массогабаритных характеристик и качества выходного напряжения при действии возмущений со стороны входного напряжения.

Цель достигается тем, что в способе уп- 45 равления импульсным преобразователем напряжения, содержащем последовательно включенные между входными и выходными выводами силовой коммутатор и сглаживающий фильтр, заключающемся в формиро- 50 вании корректирующих сигнала путем интегрирования разности выходного напряжения силового коммутатора и управляющего напряжения (Ug), формировании иэ порогового напряжения (Un) двух равных 55 разнополярных сигналов, сравнения двух разных раэнополярных сигналов с корректирующим сигналом и формировании в момент их равенства сигналов на переключение силового коммутатора, пороговое напряжение формируют в соответствии с выражением

Un = Uy (1 — )

T U

2 Uex где Т вЂ” константа, пропорциональная требуемой длительности периода переключения силового коммутатора;

Ue< — величина входного напряжения.

Вновь введенный блок реализуется на типовых функциональных элементах, которые широко известны, Однако их совместное использование позволяет так изменять временные интервалы такта преобразования, что при относительной стабильности длительности этого такта компенсация возмущений производится значительно лучше, чем в известном способе. Структура соединения вновь введенных блоков, их связи с имеющимися у известного блоками не является очевидными, необходимость введения предложенных блоков такта не следует прямо иэ цели изобретения. Именно эти отличия в совокупности позволяют достичь цель изобретения — улучшить массогабэритные характеристики и качество выходного напряжения преобразователя при действии возмущений со стороны источника питания.

На фиг.1 представлена функциональная схема импульсного преобразователя, реализующая предло>кенный способ управления; на фиг.2 — приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства, Силовой каскад импульсного преобразователя содержит последовательный ключ

1 и LCD-фильтр, состоящий иэ дросселя 2, конденсатора 3 и замыкающего диода 4. На выход фильтра включена нагрузка 5. Вместо одного последовательного ключа может быть использована более сложная схема силового коммутатора, выполненного по мостовой, полумостовой или любой другой схеме, позволяющей формировать однополярные импульсы.

Блок управления имеет интегратор 6, релейный элемент 7 и вычислительный блок

8. Релейный элемент 7 состоит из двух компараторов 9 и 10, и RS-триггера 11. Вычислительный блок 8 состоит из множителя 12, делителя 13 и сумматора 14. На входы интегратора подключены выход источника управляющего сигнала Uy и выходсилового ключа

1, Выход интегратора подключен к прямому входу компаратора 9 и инверсному входу компаратора 10, Другие входы компараторов подключены к выходу вычислительного блока (ВБ) 8, а их выходы — к входам тригге1746369 ра: Выход триггера подключен к управляющему входу силового ключа 1, Вычислительный блок реализует функциональную зависимость (1).

Устройство работает следующим образом, Когда триггер 11 находится в состоянии

Q = 1, силовой ключ 1 открыт, на интегратор подается разность напряжений UBX и Ug, на выходе интегратора формируется напряжение

1 „ 1-u„(g,,J+ ) (Н,„ 1-u„ltl)d<, "> а;, где 0.-1 — момент времени, соответствующий началу i-го такта преобразования, Когда напряжение U> достигает значения+0 (т), на выходе компаратора 9 появится единичный сигнал {Ug = 1), который переключит триггер 11 в состояние Q = О, Силовой ключ 1 закроется, Формирование импульса напряжение Ut закончено. В этот момент (0ц).

0 (О 1) =+ U (011) =-0 (Он ) (Uex (t) — Ug(rPt (3) Далее на входе интегратора действует только напряжение, напряжение 0> изменяется по закону т

U,(t) =+ 0л(0ц) — f Uy(t) dt ац (4) oi

0.(0)=-0.(0)=+0.(0ц) f Ug(t)dt(5) ац

Далее цикл повторится. Среднее за такт значение напряжения на выходе силового ключа определяется выражением

1 ац

01 0 0 1 fVsx(t)dt

0 — 0 — 1а, Из выражений (3) и (5) имеем

Когда это напряжение достигает значения

-0 (с), на выходе компаратора 10 появится единичный сигнал (U>o - 1), который переключает триггер в состояние Q = 1. Силовой ключ 1 вновь открывается. В этот момент

Я;-, Q;

J (u,„(+l-U„(tgdt- J U>(t)d(= U„JQ;, -u„LQ;J

Ьх (7)

5 или ац ац

) U»(t) dt — (Uy(t)dt = 0п(0и) Un(Qi) (8)

oi — q oi — 1

10 откуда ац ац

U»(t) dt = .) 0y(t)dt+ Un(Qr-1) — Un(0I) (9)

15 а — 1 ol — 1

Разделив все составляющие на (Qi.— Ql-1) с учетом (6), получим

В стационарном режиме, когда 0»(t) =

const, 25

0л(01) = 0„(Q)-1), Ut Ug.

При изменении 0» среднее значение напряжения 01 за достаточно большой промежуток времени также остается равным среднему значению Uy, так как интеграл от разности напряжений Ui u Uy ограничен.

Несмотря на то, что в пределах каждого такта соотношение 0> = 0У может не выполняться. в целом качество компенсации возмущений по питанию оказывается очень хорошим.

В стационарном режиме длительности интервалов, соответствующих импульсу и

4О паузе, равны

20о 2 Un

U» — Uy

С учетом (2) длительность такта равна

tt +гг=Т

T.е. в стационарном режиме длитель50

О ность такта не зависит от U» и Uy. В нестационарных режимах эта зависимость незначительна, Формула изобретения

Способ управления импульсным преоб. разователем напряжения, содержащим последовательно включенные между входными и выходными выводами силовой коммутатор и сглаживающий фильтр, заключающийся в формировании корректиру1746369

Оп " Uó(1 — - - )

Т

2" U«

Ф г.г

Составитель Ю.Спадчий

Техред М.Моргентал Корректор З.Салко

Редактор Г.Гербер

Заказ 2395 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ющего сигнала путем интегрирования разности выходного напряжения силового коммутатора и управляющего напряжения (0у), формировании из порогового напряжения (Un) двух равных разнополярных сигналов, сравнении полученных разнополярных сигналов к корректирующим сигналом и формировании в моменты их равенства сигналов на переключение силового коммутатора,отличающийся тем,что,сцелью одновременного улучшения массообьемных характеристик и качества выходного нее пряжения при действии возмущений со стороны входного напряжения (Usx) noporosoe напряжение формируют в соответствии с выражением

5 где Т вЂ” константа, пропорциональная требу10 емой длительности периода переключения силового коммутаторе.