Блок периодической развертки для следящего импульсного преобразователя

Изобретение относится к области автоматического управления и предназначено для следящих преобразователей с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Техническим результатом является улучшение выходных тока и напряжения преобразователя в следящих режимах работы путем уменьшения погрешности при формировании сигнала периодической развертки. Устройство содержит узел выделения действующих на дроссель фильтра напряжений, узел временного периодического сигнала, два узла умножения, два масштабных усилителя, два сумматора, дифференциатор. 1 ил.

 

Изобретение относится к области автоматического управления и предназначено для следящих преобразователей с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Известен блок периодической развертки для управления преобразователем напряжения с ШИМ, содержащий узел выделения действующих на дроссель фильтра напряжений, два узла интегрирования и сумматор, входы узла выделения действующих на дроссель фильтра напряжений соединены с входными шинами питания и выходной шиной преобразователя, два выхода узла выделения действующих на дроссель фильтра напряжений соединены соответственно с аналоговым входом первого и второго интегратора, управляющие входы обоих узлов интегрирования соединены с шиной синхронизации, первый узел интегрирования имеет один выход, второй узел интегрирования имеет два выхода, все выходы узлов интегрирования соединены с входами сумматора, выход сумматора является выходом блока периодической развертки [1].

Известный блок периодической развертки предназначен для формирования сигнала периодической развертки, представляющего собой прогнозируемое значение производной выходного сигнала на момент после коммутации импульсного элемента и описываемого выражением

где U1_L, U2_L - напряжения на дросселе низкочастотного фильтра на интервалах до и после коммутации импульсного элемента на периоде синхронизации, U1_L=U1_вх-U_вых, U2_L=U2_вх-U_вых, U1_вх - напряжение питания, подаваемое на вход низкочастотного фильтра на интервале до коммутации импульсного элемента, U2_вх - напряжение питания, подаваемое на вход низкочастотного фильтра на интервале после коммутации импульсного элемента, L - индуктивность дросселя фильтра, Т - период коммутации.

Недостатком известного блока периодической развертки является то, что в состав второго узла интегрирования входят два элемента памяти для последовательного запоминания значений и соответственно во время первого и второго периода коммутации. В результате известный блок достоверно прогнозирует производную выходного сигнала только на третий период коммутации.

Известен блок формирования сигнала периодической развертки, содержащий узел выделения действующих на дроссель фильтра напряжений, узел временного периодического сигнала, узел умножения, масштабный усилитель и сумматор, входы узла выделения действующих на дроссель фильтра напряжений соединены с входными шинами питания и с выходной шиной преобразователя, вход узла временного периодического сигнала соединен с шиной синхронизации, его выход и первый выход узла выделения действующих на дроссель фильтра напряжений соединены с входами узла умножения, вход масштабного усилителя соединен с вторым выходом узла выделения действующих на дроссель фильтра напряжений, выход узла умножения и выход масштабного усилителя соединены с входами сумматора, его выход является выходом блока периодической развертки [2].

Известный блок формирует сигнал периодической развертки в соответствии с выражением

которое является решением уравнения (1) при постоянных на периоде коммутации напряжениях питания U1_вх, U2_вх и выходном напряжении U_вых.

Недостатком известного блока периодической развертки является снижение качества регулирования при использовании его в следящих преобразователях из-за того, что не достаточно полно учитывается изменение выходного сигнала за период коммутации.

Цель технического решения - улучшение выходных тока и напряжения преобразователя в следящих режимах работы за счет уменьшения погрешности при формировании сигнала периодической развертки.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что точное прогнозирование значения производной выходного сигнала после коммутации импульсного элемента достигается введением в сигнал периодической развертки сигнала поправки.

Аналитическое выражение для определения сигнала поправки можно получить, представив выходной сигнал преобразователя как сумму постоянной на периоде коммутации составляющей выходного сигнала и переменной составляющей, равной произведению временного сигнала на дифференцированный сигнал задания, так как выходной сигнал задается сигналом задания U_on

Из уравнения (1) составляющая сигнала развертки, зависящая от выходного сигнала импульсного преобразователя, с учетом (3) определяется выражением

Учитывая из (3), что U_вых.const=U_вых-U'_ont, получим

Так как составляющая сигнала развертки входит в выражение (2), то аналитическим решением выражения (1) будет

Блок периодической развертки, формирующий сигнал периодической развертки в соответствии с выражением (6), будет лишен недостатка блока [2] и может быть реализован путем введения в него дополнительных дифференциатора, узла умножения, масштабного усилителя и сумматора.

На чертеже приведена структурная схема блока периодической развертки для следящего преобразователя.

Блок периодической развертки для следящего импульсного преобразователя содержит узел выделения действующих на дроссель фильтра напряжений 1, узел временного периодического сигнала 2, два узла умножения 3 и 4, два масштабных усилителя 5 и 6, два сумматора 7 и 8, дифференциатор 9, входы узла выделения действующих на дроссель фильтра напряжений 1 соединены с входными шинами питания U1_вх, U2_вх и выходной шиной U_вых преобразователя, вход узла временного периодического сигнала 2 соединен с шиной синхронизации U_ic, его выход и выход U1_вх-U2_вх узла выделения действующих на дроссель фильтра напряжений 1 соединены с входами узла умножения 3, вход масштабного усилителя 5 соединен с выходом U2_вх-U_вых узла выделения действующих на дроссель фильтра напряжений 1, входы сумматора 7 соединены с выходом узла умножения 3 и выходом масштабного усилителя 5, вход дифференциатора 9 соединен с шиной сигнала задания преобразователя U_on, его выход U'_on соединен с первым входом узла умножения 4 и с входом масштабного усилителя 6, второй вход узла умножения 4 соединен с выходом узла временного периодического сигнала 2, выход узла умножения 4, выход масштабного усилителя 6 и выход сумматора 7 соединены с входами сумматора 8, выход сумматора 8 является выходом блока периодической развертки.

Блок периодической развертки для следящего импульсного преобразователя работает следующим образом: на выходе узла временного периодического сигнала 2 формируется сигнал, пропорциональный квадрату времени - t², узел выделения действующих на дроссель фильтра напряжений 1 формирует из сигналов U1_вx, U2_вх, U_вых, сигнал, пропорциональный разности напряжений питания, подаваемых на вход фильтра до и после коммутации U1_вx-U2_вх, сигнал, пропорциональный разности напряжения питания и выходного напряжения преобразователя U2_вх-U_вых, из этих сигналов, а также из сигнала t² при помощи узла умножения 3, масштабного усилителя 5 и сумматора 7 формируется сигнал периодической развертки Y_p.c. в соответствии с выражением (2), на выходе дифференциатора 9 формируется сигнал U'_on, из сигналов U'_on и t² при помощи узла умножения 4, масштабного усилителя 6 формируются сигналы поправки на выходе сумматора 8 формируется сигнал Y_p в соответствии с выражением (6).

Таким образом, введение дифференциатора 9, узла умножения 4, масштабного усилителя 6 и сумматора 8 в блок периодической развертки позволяет обеспечить формирование сигнала периодической развертки с учетом требуемого изменения выходного напряжения преобразователя, что позволяет использовать этот блок в следящих импульсных преобразователях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент РФ на изобретение № 2156996, МПК⁷ G 05 F 1/56, 27.09.2000. Бюл. № 27.

2. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Метод прямого синтеза управления в преобразовательной технике // Электронные и электромеханические системы и устройства: Сб. науч. трудов НПЦ «Полюс». Томск, 2001. С.131-140.

3. Райхмист Р.Б. Графики функций: Справ. Пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1991, с.92-93.

Блок периодической развертки для следящего импульсного преобразователя, содержащий узел выделения действующих на дроссель фильтра напряжений, узел временного периодического сигнала, узел умножения, масштабный усилитель и сумматор, входы узла выделения действующих на дроссель фильтра напряжений соединены с входными шинами питания и с выходной шиной преобразователя, вход узла временного периодического сигнала соединен с шиной синхронизации, его выход и первый выход узла выделения действующих на дроссель фильтра напряжений соединены с входами узла умножения, вход масштабного усилителя соединен с вторым выходом узла выделения действующих на дроссель фильтра напряжений, входы сумматора соединены с выходом узла умножения и выходом масштабного усилителя, отличающийся тем, что дополнительно введены дифференциатор, второй узел умножения, второй масштабный усилитель и второй сумматор, вход дифференциатора соединен с шиной сигнала задания преобразователя, его выход соединен с первым входом второго узла умножения и с входом второго масштабного усилителя, второй вход второго узла умножения соединен с выходом узла временного периодического сигнала, выход второго узла умножения, выход второго масштабного усилителя и выход первого сумматора соединены с входами второго сумматора, выход второго сумматора является выходом блока периодической развертки.