MD1130Z - Procedeu de stabilizare a tensiunii de sarcină a convertizorului ridicător cu impulsuri la modificarea tensiunii de alimentare - Google Patents
Procedeu de stabilizare a tensiunii de sarcină a convertizorului ridicător cu impulsuri la modificarea tensiunii de alimentare Download PDFInfo
- Publication number
- MD1130Z MD1130Z MDS20160105A MDS20160105A MD1130Z MD 1130 Z MD1130 Z MD 1130Z MD S20160105 A MDS20160105 A MD S20160105A MD S20160105 A MDS20160105 A MD S20160105A MD 1130 Z MD1130 Z MD 1130Z
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- supply voltage
- pulse
- voltage
- duration
- control pulses
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 title claims abstract description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 title description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la electrotehnică şi este destinată pentru realizarea surselor şi a sistemelor distribuite de alimentare cu energie electrică cu surse regenerabile de energie şi acumulatoare de energie, utilizând microcontrolere.Procedeul de stabilizare a tensiunii de sarcină include măsurarea cu o eroare prestabilită a valorii minime a tensiunii de alimentare a sursei de alimentare în regimul stabilit, calculul sau măsurarea valorilor maxime ale duratelor relative ale impulsurilor de comandă, măsurarea cu aceeaşi eroare a valorii curente a tensiunii de alimentare a sursei de alimentare, calculul raportului complex de către calculatorul relaţiei complexe a patru puncte, calculul duratei relative a impulsurilor de comandă de către calculatorul duratei relative a impulsurilor de comandă, generarea impulsului de comandă cu durata calculată de către modulatorul duratei impulsurilor şi compensarea modificărilor tensiunii de alimentare prin aplicarea impulsului de comandă generat la poarta tranzistorului.
Description
Invenţia se referă la electrotehnică şi este destinată pentru realizarea surselor şi a sistemelor distribuite de alimentare cu energie electrică cu surse regenerabile de energie şi acumulatoare de energie, utilizând microcontrolere.
Este cunoscut procedeul de stabilizare a tensiunii de sarcină a convertizorului ridicător cu impulsuri, bazat pe formarea impulsurilor de comandă cu durata relativă prestabilită de modulatorul duratei impulsurilor din contul tensiunii de eroare a circuitului de reacţie [1].
Dezavantajul acestui procedeu constă în problema stabilităţii şi a preciziei de stabilizare a tensiunii de sarcină într-un diapazon larg de modificare a valorii tensiunii de alimentare, din cauza neliniarităţii caracteristicii de funcţionare a convertizorului. La rândul său, ambiguitatea caracteristicii de reglare a convertizorului duce la necesitatea de limitare a valorii maxime a tensiunii de comandă sau a duratei impulsurilor la ieşirea modulatorului duratei impulsurilor.
Cea mai apropiată soluţie este procedeul de stabilizare a tensiunii de sarcină a convertizorului ridicător cu impulsuri, bazat pe măsurarea valorii tensiunii de alimentare şi compensarea modificărilor tensiunii de alimentare la formarea impulsurilor de comandă cu durata relativă, prestabilită de către modulatorul duratei impulsurilor (aşa-numitul contur de reacţie) [2].
Dezavantajul acestui procedeu constă în cerinţele înalte privind precizia şi stabilitatea la perturbaţii în cazul măsurării tensiunii de alimentare variabile la realizarea sistemului de comandă în baza microcontrolerului, ceea ce este tipic pentru sistemele distribuite de alimentare cu energie electrică cu surse regenerabile de energie şi acumulatoare de energie. Un alt dezavantaj al procedeului constă în faptul că modelul matematic al caracteristicii de funcţionare utilizat nu ţine cont de pierderile convertizorului de tensiune, ceea ce duce la o eroare de reglare în cazul valorilor mici ale tensiunii de alimentare.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia constă în îmbunătăţirea calităţii de stabilizare a tensiunii de sarcină.
Procedeul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include măsurarea cu o eroare prestabilită a valorii minime a tensiunii de alimentare V0M a sursei de alimentare în regimul stabilit, calculul sau măsurarea valorilor maxime şi ale duratelor relative ale impulsurilor de comandă, măsurarea cu aceeaşi eroare a valorii curente a tensiunii de alimentare a sursei de alimentare, calculul raportului complex de către calculatorul relaţiei complexe a patru puncte conform relaţiei: ,
unde este o valoare caracteristică a tensiunii pentru
calculul duratei relative a impulsurilor de comandă de către calculatorul duratei relative a impulsurilor de comandă conform relaţiei: , generarea impulsului de comandă cu durata calculată de către modulatorul duratei impulsurilor, compensarea modificărilor tensiunii de alimentare prin aplicarea impulsului de comandă generat la poarta tranzistorului.
Particularitatea acestui procedeu constă în faptul că proprietatea invariantă a caracteristicii de funcţionare a convertizorului de tensiune pentru cele patru selectări ale tensiunii de alimentare măsurate şi duratele relative ale impulsurilor de comandă corespunzătoare se exprimă printr-un aşa-numit raport complex sau biraportul a patru puncte (selectări). Prin urmare, are loc o reducere reciprocă a erorilor de măsurare a selectărilor tensiunilor.
Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-4, care reprezintă:
- fig. 1, schema funcţională a dispozitivului pentru realizarea procedeului;
- fig. 2, caracteristicile de reglare a convertizorului ridicător;
- fig. 3, caracteristica de funcţionare a convertizorului ridicător;
- fig. 4, corespunderea punctelor regimurilor caracteristice ale convertizorului ridicător pentru diferiţi parametri ai regimului.
Dispozitivul din fig. 1 conţine o sursă de tensiune de alimentare 1, care este conectată la RC-sarcina 2 prin elementele convertizorului ridicător: bobina de şoc 3 cu rezistenţă de pierderi 4, dioda 5. Poarta tranzistorului 6 este unită cu ieşirea modulatorului duratei impulsurilor 7. Intrarea măsurătorului de tensiune de alimentare 8 este conectată la sursa de alimentare 1, prima ieşire a măsurătorului 8 este conectată la blocul de stocare 9 a valorii minime a tensiunii de alimentare, a doua ieşire a măsurătorului 8 este conectată la prima intrare a calculatorului relaţiei complexe a patru puncte 10. Ieşirea blocului de stocare 9 este conectată la a doua intrare a calculatorului 10 şi la blocul de stocare 11 a valorilor maxime ale duratelor relative ale impulsurilor de comandă. La rândul lor, intrările calculatorului 12 duratei relative a impulsurilor de comandă sunt conectate la ieşirile calculatorului 10 şi blocului de stocare 11 menţionate. Ieşirea calculatorului 12 este conectată la intrarea modulatorului duratei impulsului 7 prin prima intrare a sumatorului 13. Dispozitivul mai conţine un contur de reacţie suplimentar (prezentat cu linie întreruptă), ca un amplificator al erorii 14, intrările căruia sunt conectate la sarcina 2 şi sursa 15 de tensiune de referinţă. Ieşirea amplificatorului de eroare 14 este conectată la a doua intrare a sumatorului 13.
Caracteristica de reglare statică a convertizorului ridicător cu impulsuri cu sursa de alimentare , sarcina , pierderea bobinei de şoc are un aspect caracteristic, prezentat în fig. 2, şi este descrisă prin expresia cunoscută din [1]:
,\tab(1)
unde - durata relativă a impulsurilor de comandă;
- durata efectivă a impulsurilor de comandă;
- perioada de repetare;
- valoarea relativă a pierderilor.
Pentru această curbă este caracteristică ambiguitatea valorilor
Presupunem că se modifică tensiunea de alimentare, iar tensiunea de sarcină este o valoare constantă , datorită schimbării duratei impulsurilor de comandă. Atunci obţinem expresia:
.\tab(2)
Graficul acestei dependenţe sau caracteristica de funcţionare este prezentată în fig. 3. Valoarea tensiunii de alimentare este minimă şi asigură tensiunea prestabilită . Valorile maxime corespunzătoare: . Cu toate că semnificaţie fizică o au valorile , , însă examinarea întregului diapazon de modificare a acestor variabile permite aplicarea conceptelor matematice necesare. Remarcăm că zonele curbei şi axei , marcate punctat, nu se află în diapazonul de modificare a variabilelor menţionate. Aşa se respectă univocitatea caracteristicii . De asemenea, există o valoare caracteristică a tensiunii pentru .
Vom examina corespunderea valorilor din fig. 4.
Fie că regimul iniţial corespunde punctelor , iar următorul regim - punctelor . Pentru a păstra univocitatea caracteristicii , punctul de funcţionare nu trebuie să treacă de punctul , şi anume aceste puncte sunt fixe la modificarea regimului. Primul termen din relaţia (2) corespunde unei linii drepte, iar al doilea termen este o hiperbolă. Astfel, corespunderea univocă a valorilor , din fig. 4 poate fi considerată o transformare proiectivă.
Această transformare proiectivă păstrează invariant: raportul complex a patru puncte sau al selectărilor valorilor parametrilor. Atunci, raportul complex pentru punctul curent sau punctul de referinţă este similar cu [Penin A. Analysis of Electrical Circuits with Variable Load Regime Parameters. Projective Geometry Method, 2nd edition, Springer International Publishing, Switzerland, 2016, p.365]:
,\tab(3)
.\tab(4)
Punctele , sunt puncte extreme sau de bază, iar punctele sunt puncte unitare. Sensul acestui raport complex constă în faptul că se defineşte coordonata proiectivă a punctului curent în raport cu punctele de referinţă.
Are loc o egalitate importantă:
.\tab(5)
Atunci, din (4), luând în consideraţie (5), obţinem valoarea necesară:
.\tab(6)
La început vom examina funcţionarea dispozitivului din fig. 1 cu contur de reacţie deschis (este deconectată ieşirea amplificatorului erorii 14). Funcţionarea dispozitivului constă din două etape. La prima etapă de testare, în regimul stabilit al curentului continuu al bobinei de şoc 3, se măsoară cu o oarecare eroare valoarea minimă a tensiunii de alimentare a sursei 1 cu măsurătorul 8, se calculează sau se măsoară valorile maxime ale duratelor relative ale impulsurilor de comandă. Valorile obţinute se introduc în blocurile de stocare 9, 11. Pentru aceasta sunt aplicate impulsurile de comandă cu durata şi perioada de repetare de la ieşirea modulatorului duratei impulsurilor 7 la poarta tranzistorului 6. Tranzistorul 6 se deschide, curentul prin rezistenţa de pierderi 4 şi bobina de şoc 3 creşte. La închiderea tranzistorului 6 o parte a energiei acumulate în bobina de şoc 3 prin dioda 5 este transmisă la RC-sarcinii 2.
La etapa a doua de funcţionare, măsurătorul 8 măsoară cu aceeaşi eroare valoarea curentă a tensiunii de alimentare . Ulterior, calculatorul 10 calculează raportul complex , în conformitate cu expresia (3). Vom menţiona, că erorile de măsurare a celor patru selectări de tensiuni se reduc reciproc, datorită structurii relative a expresiei (3). Calculatorul 12 calculează durata relativă a impulsurilor de comandă conform expresiei (6), iar modulatorul duratei impulsurilor 7 generează impulsul de comandă cu durata . Dacă tensiunea sursei se reduce până la valoarea , atunci se generează impulsul de comandă cu durata . În aşa mod se păstrează valoarea tensiunii de sarcină cu exactitatea prestabilită de precizia modelelor caracteristicilor de reglare (1) şi (2).
Vom examina funcţionarea cu contur de reacţie închis. La necesitate, pentru îmbunătăţirea preciziei de stabilizare a tensiunii de sarcină, se utilizează circuitul de reacţie cunoscut, în baza unui amplificator de eroare 14 cu sursa 15 de tensiune de referinţă . Semnalul obţinut al erorii se adună cu valoarea curentă a duratei relative a impulsurilor de comandă în sumatorul 13.
1. Образцов А., Образцов С. Схемотехника DC/DC-преобразователей. Современная Электроника, №3, 2005, р. 36-43
2. Kazimierczuk M., Massarini A. Feedforward control of DC-DC PWM boost converter. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, vol. 44, no. 2, 1997, p. 143-148
Claims (1)
- Procedeu de stabilizare a tensiunii de sarcină a convertizorului ridicător cu impulsuri la modificarea tensiunii de alimentare, care include măsurarea cu o eroare prestabilită a valorii minime a tensiunii de alimentare V0M a sursei de alimentare în regimul stabilit, calculul sau măsurarea valorilor maxime şi ale duratelor relative ale impulsurilor de comandă, măsurarea cu aceeaşi eroare a valorii curente a tensiunii de alimentare a sursei de alimentare, calculul raportului complex de către calculatorul relaţiei complexe a patru puncte conform relaţiei: , unde este o valoare caracteristică a tensiunii pentrucalculul duratei relative a impulsurilor de comandă de către calculatorul duratei relative a impulsurilor de comandă conform relaţiei: , generarea impulsului de comandă cu durata calculată de către modulatorul duratei impulsurilor, compensarea modificărilor tensiunii de alimentare prin aplicarea impulsului de comandă generat la poarta tranzistorului.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20160105A MD1130Z (ro) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Procedeu de stabilizare a tensiunii de sarcină a convertizorului ridicător cu impulsuri la modificarea tensiunii de alimentare |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20160105A MD1130Z (ro) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Procedeu de stabilizare a tensiunii de sarcină a convertizorului ridicător cu impulsuri la modificarea tensiunii de alimentare |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD1130Y MD1130Y (ro) | 2017-02-28 |
| MD1130Z true MD1130Z (ro) | 2017-09-30 |
Family
ID=58185197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDS20160105A MD1130Z (ro) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Procedeu de stabilizare a tensiunii de sarcină a convertizorului ridicător cu impulsuri la modificarea tensiunii de alimentare |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD1130Z (ro) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD1220Z (ro) * | 2017-05-03 | 2018-07-31 | ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНЖЕНЕРИИ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ "D. Ghitu" АНМ | Procedeu de alimentare cu energie electrică a unei sarcini îndepărtate |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD753B1 (ro) * | 1984-04-03 | 1997-06-30 | Inst De Cercetari In Controlul | Stabilizator de tensiune prin impulsuri |
| MD4067B2 (ro) * | 2008-08-26 | 2010-08-31 | Institutul De Inginerie Electronica Si Tehnologii Industriale Al Academiei De Stiinte A Moldovei | Procedeu de reglare a tensiunii cu convertizoare de impulsuri de ridicare si inversare |
| MD4073B1 (ro) * | 2008-11-06 | 2010-10-29 | Institutul De Inginerie Electronica Si Tehnologii Industriale Al Academiei De Stiinte A Moldovei | Convertizor stabilizat de tensiune inalta |
| MD801Y (ro) * | 2013-10-15 | 2014-07-31 | Institutul De Inginerie Electronică Şi Nanotehnologii "D. Ghiţu" Al Aşm | Metodă de stabilizare a curentului de sarcină reglabil |
-
2016
- 2016-09-15 MD MDS20160105A patent/MD1130Z/ro not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD753B1 (ro) * | 1984-04-03 | 1997-06-30 | Inst De Cercetari In Controlul | Stabilizator de tensiune prin impulsuri |
| MD4067B2 (ro) * | 2008-08-26 | 2010-08-31 | Institutul De Inginerie Electronica Si Tehnologii Industriale Al Academiei De Stiinte A Moldovei | Procedeu de reglare a tensiunii cu convertizoare de impulsuri de ridicare si inversare |
| MD4073B1 (ro) * | 2008-11-06 | 2010-10-29 | Institutul De Inginerie Electronica Si Tehnologii Industriale Al Academiei De Stiinte A Moldovei | Convertizor stabilizat de tensiune inalta |
| MD801Y (ro) * | 2013-10-15 | 2014-07-31 | Institutul De Inginerie Electronică Şi Nanotehnologii "D. Ghiţu" Al Aşm | Metodă de stabilizare a curentului de sarcină reglabil |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Kazimierczuk M., Massarini A. Feedforward control of DC-DC PWM boost converter. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, vol. 44, no. 2, 1997, p. 143-148 * |
| Образцов А., Образцов С. Схемотехника DC/DC-преобразователей. Современная Электроника, №3, 2005, р. 36-43 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD1130Y (ro) | 2017-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10516346B2 (en) | Power converter for converting DC power to AC power with adaptive control on characteristics of load | |
| CN104779779B (zh) | 一种抑制开关电源温度漂移的方法 | |
| Yazici | Robust voltage‐mode controller for DC–DC boost converter | |
| Parvathy Shankar et al. | Period‐bubbling and mode‐locking instabilities in a full‐bridge DC–AC buck inverter | |
| Chincholkar et al. | Comparative study of current‐mode controllers for the positive output elementary Luo converter via state‐space and frequency response approaches | |
| CN110011295A (zh) | 一种分布式直流电网的稳定性分析方法及系统 | |
| Hekss et al. | Advanced nonlinear controller of single‐phase shunt active power filter interfacing solar photovoltaic source and electrical power grid | |
| Cvetanovic et al. | Small-signal modeling of phase-shifted digital PWM in interleaved and multilevel converters | |
| Chincholkar et al. | Design and implementation of an output feedback controller for the Cuk converter | |
| Demirbaş et al. | Exploration of the chaotic behaviour in a buck–boost converter depending on the converter and load elements | |
| Qamar et al. | Discrete time sliding mode control of DC-DC buck converter | |
| MD1130Z (ro) | Procedeu de stabilizare a tensiunii de sarcină a convertizorului ridicător cu impulsuri la modificarea tensiunii de alimentare | |
| CN103607104A (zh) | 一种正弦波调制电路及调制方法 | |
| RU2239225C2 (ru) | Способ управления импульсным стабилизатором напряжения | |
| US20190113583A1 (en) | Parameter identification circuit, method and power supply system applying the same | |
| KR102808549B1 (ko) | N개의 스위칭 셀들을 갖는 부스트 컨버터를 제어하는 방법 | |
| Yang et al. | Adaptive integral sliding mode direct power control for VSC‐MVDC system converter stations | |
| Bosque‐Moncusi et al. | Using low‐cost microcontrollers to implement variable hysteresis‐width comparators for switching power converters | |
| CN103188069A (zh) | 一种可调幅度的三维混沌系统 | |
| CN108667037B (zh) | 基于p-dpc的statcom/bess微电网协同控制方法及其系统 | |
| CN105911882A (zh) | 基于lpv模型boost变换器的鲁棒变增益控制方法 | |
| Doubabi et al. | Design and dSPACE Implementation of a Simplified Fuzzy Control of a DC‐DC Three‐Level Converter | |
| Wei et al. | Non-linear PWM control of single-switch quadratic buck converters using internal model | |
| KR101762357B1 (ko) | 태양광 인버터 제어 장치 및 방법 | |
| RU121674U1 (ru) | Импульсный стабилизатор понижающего типа с адаптивной обратной связью |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG9Y | Short term patent issued | ||
| KA4Y | Short-term patent lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) |