Способ управления регулируемым статическим преобразователем
ОПИСАН ИЕ
ИЗОБРЕ1ЕННЯ
0Ц 574844
Союз Советских
Социалистических
РвслУблик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ф (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 29,12.75 (21) 2307546/24-07 (51) М. Кл."- Н 02Р 13/16 с присоединением заявки ¹
Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий (53) УД1 621.316.727 (088.8) Опубликовало 30.09.77. Бюллетень ¹ 36
Дата опубликования описания 28.09.77 (72) Авторы изобретения
Н. H. Лаптев и В. А. Цишевский (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫМ
СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
ГосУдарственный комитет (23) 11риоритет
Изобретение относится к области преобразования и регулирования электрической энергии с помощью переключающих элементов, например полупроводниковых приборов, и может быть использовано в системах электропитания с повышенными требованиями к качеству электроэнергии.
Для управления регулируемыми статическими преобразователями в основном используется широтно-импульсный способ (1). При этом в процессе регулирования существенно меняется форма напряжения и неизбежна установка сглаживающих фильтров, которые резко ухудшают динамические характеристики системы регулирования
Наиболее близким к изобретению способом является способ управления регулируемым статическим преобразователем (2), при котором управление осуществляется за счет воздействия результата сравнения опорного сигнала с суммарным выходным напряжением предыдущих ячеек на элемент или группу переключающих элементов, обеспечивающих переход последующей ячейки в новое квазиустойчивое состояние.
По указанному способу выходное напряжение изменяется скачкообразно и для обеспечения высокого качества выходного напряжения требуется усложнять силовую часть преобразователя за счет увеличения числа преобразовательных ячеек.
Цель изобретения — уменьшение числа преобразователы ь.х ячеек что приводит к уп5 рогценшо устройства.
Эта цель достигается тем, что разностный сигнал, воздействующий, по меньшей мере, на один переключающий элемент последней преобразовательной ячейки, получают от сравне1О штя опорного напряжения с пилообразным напряжением, пропорциональным сумме выходных напряжений предыдущих ячеек.
Однако прежде чем сравнить упомянутую сумму напряжений с опорным, сс преобразо15 вывают в пропорциональное пилообразное напряжение, которое и сравнивают с опорным.
В результате на малом количестве преобразовательных ячеек удается получить инвариантность среднего значения выходного напря20 жения по отношению к возмущению по входу.
На фиг. 1 представлена блок-схема статического преобразователя, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 — диаграммы изменения напряжений.
25 Устройство содержит первичный источник 1, преобразовательные ячейки 2, 3, управляющие блоки 4, 5, формирователь 6 пилообразного напряжения.
Напряжение первичного источника 1 через
30 последовательно включенные выходы преоб574844 разовательных ячеек 2 и 3 и 1 С-фильтр питает нагрузку. В управляющем блоке 4 напряжение, поступающее на вход преобразовательной ячейки 2, сравнивается с опорным, и разностный сигнал через усилитель, работающий в режиме глубокого ограничения воздействует на переключающие элементы ячейки 2. В схеме на фиг. 1 выходное напряжение преобразовательной ячейки 3 равно сумме выходных напряжений предыдущих ячеек.
Ячеек аналогичных ячейке 2 может быть включено произвольное число, а источник 1 можно считать одной из таких ячеек. Указанное напряжение, обозначенное на фиг. 1 как
U i (t), поступает на формирователь пилообразного напряжения 6.
На выходе формирователя б получают пилообразное напряжение, обозначенное как
UH(t), амплитуда которого равна текущей амплитуде напряжения U 1(t), а размах пульсаций прямо пропорционален величине U — (() с коэффициентом пропорциональности К. Полученное пилообразное напряжение поступает на вход управляющего блока 5, где оно сравнивается с опорным напряжением, полученный разностный сигнал усиливается и воздействует, по меньшей мере, на один переключающий элемент преобразовательной ячейки 3. Суммарное напряжение U "„,.;(1) через фильтр поступает на нагрузку и обеспечивает ее питание напряжением повышенного качества.
Пусть до момента времени t< (фиг. 2), напряжение на выходе первичного источника 1 было меньше уровня опорного напряжения в управляюшем блоке 4.
На выходе преобразовательной ячейки 2 имелось постоянное напряжение, которое суммировалось с напряжсннсм первичного источника и поступало на последнюю преобразовательную ячейку 3. Это суммарное напряжение поступало в формирователь 6, на выходс которого возникало напряжение U (t) с соотношениями, указанными на фиг. 2. Когда величина напряжения U(t) превышает опорное напряжение с „управляющий блок имеет нулевое напряжение на выходе и выходное напряжение преобразовательной ячейки 3 вычитается из суммарного выходного напряжения прсдыдущпх ячеек. В это время на вход фильтра воздействует напряжение U,, 1(1) — К. . Uz i(t). При U>(t), меньшем Up, на выходе управляющего блока 5 появляется импульс, и выходное напряжение преобразовательной ячейки 3 становится равным нулю. В это время на вход фильтра воздействует напряжение
U>(t). Обозначим отношение времени воздействия на фильтр напряжения (l г(/) к длительности пилообразных импульсов как у.
Напряжение У„,.;(1), поступающее на рассматриваемом этапе на вход фильтра, представляет из себя импульсное напряжение с коэффициентом заполнения у1 (см. фиг. 2). В общем случае за счет действия фильтра к на5
СО
65 грузке будет прикладываться напряжение с огибающей, описываемой как
U,„,(t) = U () — Т К-U (t). (1) Если в момент ti по какой-либо причине напряжение первичного источника стало несколько больше опорного напряжения в управляюшем блоке 4, то за счет воздействия управляющего блока 4 на силовые ключи преобразовательной ячейки 2 она перейдет в новое квазиустойчивое состояние и напряжение на ее выходе скачком уменьшится до нуля.
Скачкообразное изменение напряжения
U (/) воспримет формирователь 6, пропорционально изменив амплитуду и глубину пульсаций пилообразного напряжения. На фильтр будет поступать импульсное напряжение с коэффициентом заполнения у,, В рассматриваемом устройстве при предлагаемом способе управления коэффициент заполнения определяется из соотношения:
g () оп
К У, () где U. — опорное напряжение в управляющем блоке 5.
Подставляя (2) в (1), получаем вых (t) = Uo (3)
Таким образом, при возмущении по входу в момент 11 огибающая выходного напряжения не изменится и будет равна опорному напряжению, а это означает, что среднее значение выходного напряжения будет инвариантно относительно указанного возмущения. Высокое качество энергии без выплесков перенапряжений при «произвольных» возмущениях по входу обеспечивается уже на двух преобразовательных ячейках.
Формула изобретения
Способ управления регулируемым статическим преобразователем, содержащим ряд силовых ячеек, каждая из которых состоит из переключающ элементов, обеспечивающих при соответствующем управляющем воздействин реализацию определенного квазиустойчивого состояния ячейки, путем регулирования выходного напряжения каждой последующей ячейки с помощью разностного сигнала, предста вляюш его результат сравнения опорного сигнала с сигналом, пропорциональным сумме выходных напряжений предыдущих ячеек, причем указанным разностным сигналом воздействуют по меньшей мере на один переключающий элемент, отличающийся тем, что, с целью уменьшения числа преобразовательных ячеек, разностный сигнал получают от сравнения опорного напряжения с пилообразным напряжением, пропорциональным сумме выходных напряжений предыдущих ячеек.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. М. И. Крайцберг, Э. В. Шикуть. Импульсные методы регулирования цепей постоянно574844
1 — g (t)
Составитель О. Наказная
Техред И. Михайлова
Редактор В. Левятов
Корректор Е, Хмелева
Заказ 2201)14 Изд. № 782 Тираж 917
1-1ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Типография, пр. Сапунова, 2 го тока с помощью тиристоров. М,, «Энергия», 1969.
2. Авторское свидетельство СССР №505102, кл. Н 02М 7/48, 1972.
