Способ управления импульсным стабилизатором тока


 


Владельцы патента RU 2547810:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления электрическими дизель-генераторами, в частности, в управлении электромагнитным регулятором подачи топлива. Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия и точности формирования тока за счет дополнения способа быстродействующей обратной связью в цепи регулирования тока. Технический результат достигается тем, что способ основан на методе с использованием частотно-импульсной модуляции сигнала управления инвертором, заключающийся в том, что измеряемое текущее значение стабилизируемого тока сравнивают усилителем рассогласования с заданной величиной требуемого тока, устанавливаемого микроконтроллером при помощи встроенного в него цифро-аналогового преобразователя, и устанавливают требуемую частоту следования импульсов при помощи генератора, управляемого усилителем рассогласования, для управления инвертором, при этом фиксируемая длительность импульса определяется формирователем импульса, который запускается в начале каждого периода частоты генератора.1ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления электрическими дизель-генераторами, в частности в управлении электромагнитным регулятором подачи топлива.

Известен способ управления импульсным стабилизатором тока (RU 2366067 C1, H02M 3/335, опубл. 27.08.2009), заключающийся в том, что измеряют текущее значение стабилизируемого тока, сравнивают его с заданным значением, формируют ШИМ-сигнал управления инвертором, трансформируют переменное напряжение с выхода инвертора, выпрямляют и сглаживают выходной ток, для снижения требований к электрической прочности изоляции датчика и повышения стабильности выходного тока выделяют амплитуду переменного тока перед трансформацией и только затем сравнивают ее с заданным значением.

Известный способ не позволяет динамически корректировать параметр скважности управляющего сигнала в условиях изменения режима нагрузки, что ограничивает возможности по улучшению и достижению высокой точности управления стабилизатором постоянного тока.

Известен высокоточный способ управления импульсным стабилизатором тока (RU 2420853 C1, H02M 3/335, опубл. 10.06.2011), выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что измеряют текущее значение тока непосредственно в цепи нагрузки, оцифровывают его и сохраняют в памяти микроконтроллера, вычисляют программным способом скважность ШИМ-сигнала одновременно по последовательности сохраненных значений и заданному значению тока и только после этого формируют ШИМ-сигнал управления инвертором, а затем выпрямляют и сглаживают выходной ток.

Недостатком известного способа управления является низкое быстродействие, так как время формирования управляющего сигнала ШИМ-контроллера ограничено временем измерения тока нагрузки аналого-цифровым преобразователем и временными параметрами микроконтроллера.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении быстродействия и точности управления импульсным стабилизатором тока нагрузки за счет формирования сигнала управления инвертором быстродействующей цепью обратной связи.

Для достижения указанного технического результата в основу способа управления импульсным стабилизатором тока был заложен метод с использованием частотно-импульсной модуляции сигнала управления инвертором. Заявляемый способ заключается в том, что измерение текущего значения стабилизируемого тока производят непосредственно в цепи нагрузки, оцифровывают и сохраняют в памяти микроконтроллера, а затем выпрямляют и сглаживают выходной ток. При этом измеряемое текущее значение стабилизируемого тока сравнивают усилителем рассогласования с величиной требуемого тока, устанавливаемой микроконтроллером при помощи встроенного в него цифроаналогового преобразователя. Требуемую частоту следования импульсов для управления инвертором устанавливают при помощи генератора, управляемого усилителем рассогласования, обеспечивая таким образом быстродействующую обратную связь регулирования тока нагрузки и, как следствие, более высокую точность в условиях динамических изменений нагрузки и входного питающего напряжения. При этом фиксируемую длительность импульса определяют формирователем импульса, который запускают в начале каждого периода частоты генератора.

На фигуре показана структурная схема импульсного стабилизатора тока, реализующего данный способ управления.

На фигуре показано:

1 - входной фильтр;

2 - инвертор;

3 - выпрямитель;

4 - выходной фильтр;

5 - шунт;

6 - предусилитель;

7 - нагрузка;

8 - микроконтроллер (МК);

9 - усилитель рассогласования;

10 - генератор, управляемый напряжением;

11 - формирователь импульсов.

Технический результат достигается следующим образом.

Входной фильтр 1 сглаживает пульсации от нестабилизированного источника напряжения (на фигуре не указан). Инвертор 2 пропорционально скважности управляющего сигнала формирует на выходе импульсный ток, который поступает непосредственно на выпрямитель 3. Выпрямитель 3 преобразует импульсный ток с выхода инвертора 2 в постоянный, который затем сглаживается с помощью выходного фильтра 4 и подается в нагрузку 7, в цепи которой последовательно включен прецизионный низкоомный шунт 5.

Действующее значение тока нагрузки, измеряемое шунтом 5, через предусилитель 6 поступает на отрицательный вход усилителя рассогласования 9 и аналого-цифровой преобразователь, встроенный в микроконтроллер 8. При помощи цифроаналогового преобразователя, встроенного в микроконтроллер 8, задают требуемое значение тока нагрузки, и подают это значение на положительный вход усилителя рассогласования 9. Требуемое и действующее значения тока нагрузки сравнивают усилителем рассогласования 9, управляющим по цепи быстродействующей обратной связи генератором 10, изменяя при этом частоту сигнала управления формирователем импульсов 11, который запускают в начале каждого периода частоты генератора 10. При этом ширина импульса, определяемая формирователем импульсов 11, сигнала управления инвертором 2 остается фиксированной.

Измеренное аналого-цифровым преобразователем, встроенным в микроконтроллер 8, действующее значение тока нагрузки анализируется микроконтроллером 8, после чего микроконтроллер 8 в соответствии с алгоритмом принимает решение об изменении требуемого значения тока нагрузки на выходе цифроаналогового преобразователя, встроенного в микроконтроллер 8. Таким образом, на микроконтроллер 8 возложена лишь низкочастотная задача при формировании сигнала управления инвертором 2 - определение требуемого значения тока нагрузки.

Функциональные блоки устройства для реализации заявляемого способа управления, представленные на фигуре, могут быть выполнены на следующих элементах. Инвертор 2 может быть выполнен на основе топологии SEPIC-преобразователя и реализован на дросселе с индуктивностью 100 мкГн, конденсаторе CKG45NX5R1H106M TDK, МДП-транзисторе с n-каналом BUK965R8-100E NXP, драйвере управления затвором MIC4452YM Micrel, трансформаторе с коэффициентом передачи, равным единице, и индуктивностью, равной 100 мкГн. Формирователь импульсов 11 может быть реализован микросхемой 74VHC221AMTC Fairchild Semiconductor. Генератор, управляемый напряжением 10 может быть реализован микросхемой LTC1799IS5#PBF Linear Technology. Усилитель рассогласования 9 может быть реализован микросхемой AD8226BRMZ Analog Devices. Выпрямитель 3 может быть реализован диодом Шоттки V10P10-M3/86A Vishay General Semiconductor, а выходной фильтр 4 - конденсатором CKG45NX5R1H106M TDK. Шунт 5 может быть реализован резистором WSL2512R0249FEA Vishay Dale, сигнал с которого поступает на предусилитель 5, который может быть выполнен микросхемой AD8218BRMZ Analog Devices. В качестве микроконтроллера 8 может быть выбрана микросхема MSP430F5359IPZ Texas Instruments. Нагрузкой 7 является электромагнит.

Таким образом, установка требуемой частоты следования импульсов для управления инвертором 2 при помощи генератора 10, управляемого усилителем рассогласования 9, который сравнивает текущее измеренное и требуемое значения стабилизируемого тока, оставляя при этом фиксированную длительность импульса, позволяет обеспечить высокое быстродействие и точность формирования требуемого тока нагрузки.

Способ управления импульсным стабилизатором тока, заключающийся в том, что измерение текущего значения стабилизируемого тока производят непосредственно в цепи нагрузки, оцифровывают и сохраняют в памяти микроконтроллера, выпрямляют и сглаживают выходной ток, отличающийся тем, что измеренное текущее значение стабилизируемого тока сравнивают усилителем рассогласования с величиной требуемого тока, устанавливаемой микроконтроллером при помощи встроенного в него цифро-аналогового преобразователя, устанавливают требуемую частоту следования импульсов при помощи генератора, управляемого усилителем рассогласования, при этом фиксируемую длительность импульса определяют формирователем импульса, который запускают в начале каждого периода частоты генератора для управления инвертором.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении стабильности выходного напряжения на нагрузке в более широком диапазоне входных напряжений и температур окружающей среды, а также обеспечении защиты от тока короткого замыкания в нагрузке как полевого переключающего транзистора с каналом n-типа, так и источника постоянного напряжения.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к высокочастотным преобразователям постоянного напряжения в постоянное напряжение повышенной мощности с гальванической развязкой цепей, и может быть использовано в электрических схемах источников питания постоянного тока различного назначения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках вторичного электропитания, а именно в обратноходовых преобразователях напряжения, в качестве схемы ограничения перенапряжения на силовом диоде, возникающего в процессе коммутации.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках вторичного электропитания (ИВЭ) в качестве схемы обеспечения работы нескольких ИВЭ, соединенных параллельно на общую нагрузку.

Изобретение относится к области электротехники. Магнитный интегральный симметричный конвертер с интегральной функцией трансформатора и индуктора включает в себя: интегральный магнитный элемент, имеющий магнитный сердечник с тремя магнитными колоннами, включающий в себя, по меньшей мере, три обмотки (Np, NS1, NS2) и, по меньшей мере, один воздушный зазор для накопления энергии, где первичная (Np) обмотка и первая вторичная (NS1) обмотка - обе намотаны вокруг первой магнитной колонны или обе намотаны вокруг второй магнитной колонны и третьей магнитной колонны, а вторая вторичная обмотка (NS2) намотана вокруг второй магнитной колонны, и полный выходной ток течет по второй вторичной обмотке (NS2); симметрично работающая инвертирующая схема с двумя выводами, воздействующая на первичную обмотку (Np); и группа синхронных выпрямителей (SR1, SR2), управляющие сигналы электродов затвора которых и управляющие сигналы электродов затвора группы диодов переключателя электропитания (S1, S2) симметрично работающей инвертирующей схемы с двумя выводами дополняют друг друга.

Изобретение относится к электропреобразовательной технике и может использоваться во вторичных источниках электропитания. Техническим результатом предлагаемого решения является снижение максимальных значений токов и установленной мощности силовых элементов преобразователя, повышение КПД и надежности преобразователя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления резонансным преобразователем мощности. Техническим результатом является уменьшение флуктуаций на выходе резонансного преобразователя мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное - инвертора-хм и регулятора-хм напряжения автономных систем электропитания и электроприводов перспективных авиакосмических летательных аппаратов с преимущественно или полностью электрифицированным приводным оборудованием.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания радиолокационных станций, устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям с высоким входным напряжением, преобразующим постоянное напряжение в постоянное и может быть использовано в системах электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для ограничения тока заряда конденсатора нагрузки, который, в частности, применяется для фильтрации выходного напряжения источника, предназначенного для питания различных потребителей постоянного тока. Технический результат заключается в уменьшении токовых нагрузок на питающий источник напряжения постоянного тока и на конденсатор нагрузки, что приводит к повышению надежности их работы. Устройство для ограничения тока заряда конденсатора нагрузки содержит источник напряжения постоянного тока, конденсатор нагрузки, ключ, пороговый элемент, компаратор, источник опорного напряжения, логический блок и блок управления, а также реактор и диод. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к многоканальным преобразователям систем вторичного электропитания с трансформаторами постоянного напряжения (ТПН). Многоканальный ТПН содержит задающий генератор с парафазным выходом, двухтактный ключевой усилитель (КУМ), последовательный резонансный контур из конденсатора и дросселя, ТПН с n вторичными обмотками, n выпрямителями, n емкостными фильтрами и n ключевыми нормализаторами тока (КТН) с индивидуальной настройкой порога стабилизации выходного тока. Каждый КТН выполняется на основе однотактного последовательного ключевого усилителя, широтно-импульсного модулятора, источника опорного напряжения, индуктивного фильтра и датчика тока. Резонансная частота выбирается равной частоте переключений КУМ, параметры резонансных элементов выбираются на номинальную выходную мощность ТПН, а источник опорного напряжения и датчик тока каждого канала настраивают на уровень стабилизации выходного тока 1,2 от номинального тока канала. Техническим результатом является повышение энергетической эффективности, стабильности нагрузочных характеристик каналов вторичных напряжений с индивидуальной защитой каждого канала от перегрузки и расширение области применения. 4 ил.

Схемы (1) возбуждения для возбуждения схем нагрузки содержат схемы (21) трансформаторов с обмотками первичной стороны, которые соединены со схемами источников, и с первой и второй обмотками вторичной стороны, которые соединены с нагрузками (2, 3) схем нагрузки. Обеспечивая схемы (1) возбуждения схемами (22) определения для определения токов вторичной стороны как функций токов первичной стороны, напряжений первичной стороны, индуктивностей первичной стороны и коэффициентов трансформации, токи вторичной стороны могут быть определены исключительно на первичных сторонах схем (21) трансформаторов. Функции могут задавать, что токи вторичной стороны пропорциональны разностям между первыми сигналами, пропорциональными интегралам напряжений первичной стороны, поделенным на индуктивности первичной стороны, и вторыми сигналами, пропорциональными токам первичной стороны, причем упомянутые разности умножаются на коэффициенты трансформации. Токи вторичной стороны могут быть сбалансированы через индуктивно связанные индукционные катушки. Технический результат - возможность определять ток вторичной стороны схемы трансформатора на первичной стороне без необходимости в схемах синхронизации и моделирования. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания с бестрансформаторным входом, используемых в устройствах питания силовой электроники. Техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия, надежности и долговечности преобразователя. Корректор коэффициента мощности содержит входной выпрямитель, выходной конденсатор, диод, схему заряда выходного конденсатора, вход которой соединен с выходами входного выпрямителя, а выход - с выходным конденсатором. Входной выпрямитель, диод и выходной конденсатор образуют замкнутый контур цепи. Диод включен между входным выпрямителем и выходным конденсатором встречно по отношению к полярности входного выпрямителя, а выход корректора подключен параллельно входному выпрямителю. В рабочем режиме напряжение на выходном конденсаторе меньше пикового напряжения входного выпрямителя. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования и регулирования энергии, потребляемой от источника постоянного тока, и передачи преобразованной энергии ее приемнику с использованием трансформаторной связи между цепями источника и приемника энергии. В способе управления преобразователем напряжения формируют две последовательности парафазных импульсных сигналов - первую и вторую, причем вторую последовательность парафазных импульсных сигналов сдвигают относительно первой последовательности на регулируемое время. Управление первым и вторым транзисторами осуществляют парафазными импульсными сигналами первой их последовательности, а управление третьим и четвертым транзисторами - парафазными импульсными сигналами второй их последовательности. 8 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено для электропитания потребителей, получающих входное напряжение питания в широком диапазоне, в частности для технических средств охраны в системах охранной тревожной сигнализации, и позволяет получить технический результат - повысить надежность работы за счет упрощенной схемы управления. Импульсный преобразователь напряжения состоит из сетевого фильтра, сетевого выпрямителя, импульсного трансформатора, выпрямителя напряжения, фильтра, силового элемента, оптронной пары. Технический результат достигается за счет применения оптопары путём обеспечения точности значения выходного напряжения при любом значении тока нагрузки. 1 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является то, что повышается устойчивость и быстродействие однотактного прямоходового преобразователя, в котором переключение транзистора происходит при нулевом (минимальном) значении тока в ходе квазирезонансного колебательного процесса на силовых элементах. Технический результат достигается за счет того, что на вывод ШИМ-контроллера, предназначенный для контроля уровня тока, подается сигнал, равный разности токов первичной и вторичной обмоток трансформатора, таким образом формируется внутренний токовый контур регулирования в дополнение к основному контуру стабилизации выходного напряжения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области преобразования и распределения электроэнергии и может быть использовано для питания газоразрядных счетчиков. Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в уменьшении входного тока преобразователя напряжения при отсутствии внешней нагрузки. Указанный технический результат достигается введением в преобразователь напряжения усилителя тока, времязадающей RC-цепи, дополнительного транзисторного ключа и запирающего диода. Стабилитрон в отличие от устройства-прототипа подключен не к выходной емкости, а к выходной обмотке трансформатора. Если в устройстве-прототипе пауза в работе блокинг-генератора определялась пороговым током стабилитрона и составляла не более 1-й секунды, то в заявленном изобретении пауза задается времязадающей RC-цепью и может достигать нескольких десятков секунд. Сравнительная оценка показала, что при малых токах нагрузки потребляемый ток уменьшился на порядок и составил 1,0 мкА. Заявленное изобретение может использоваться в дозиметрических приборах для получения высоковольтного напряжения, используемого при работе газоразрядных счетчиков Гейгера-Мюллера. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное. Технический результат заключается в увеличении надежности и повышении коэффициента полезного действия. Преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит первичную обмотку первого трансформатора, начало которой соединено с анодом первого диода, катод которого соединен с анодом второго диода, катод которого соединен со стоком первого МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр1, исток которого соединен со вторым входом преобразователя. Начало первичной обмотки второго трансформатора соединено с анодом третьего диода, катодом соединенного с анодом четвертого диода, катодом соединенного со стоком второго МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр2, а исток соединен с первым входом преобразователя. Входной конденсатор подключен параллельно входам преобразователя. Первый вывод накопительного конденсатора подключен между катодом первого диода и анодом второго диода, второй вывод накопительного конденсатора подключен между катодом третьего диода и анодом четвертого диода. Начало вторичной обмотки первого трансформатора подключено к положительному выходу преобразователя, а конец подключен к отрицательному выходу преобразователя. Первый вывод выходного конденсатора подключен к положительному выходу преобразователя, второй вывод выходного конденсатора - к отрицательному выходу преобразователя. 3 ил.
Наверх