RU2024175C1

RU2024175C1 - Control method for self-excited tracing inverter

Info

Publication number: RU2024175C1
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Пузаков
Original assignee: Александр Владимирович Пузаков
Priority date: 1991-08-13
Filing date: 1991-08-13
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: dc voltage conversion. SUBSTANCE: signal proportional to instant value of inverter output parameter is compared with set-point signal in comparator and further integrated in integrator. As integrator output signal reaches threshold level determined by comparator, control command for power switches of power amplifier is generated. Integration constant of integrator is varied in direct proportion to set-point signal by means of analog summer. EFFECT: reduced error of output parameter. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в инверторах, предназначенных для частотно-регулируемого электропривода, а также в источниках электропитания, к которым предъявляются повышенные требования по качеству выходной энергии. The invention relates to electrical engineering and can be used in inverters designed for a frequency-controlled electric drive, as well as in power sources, which have high demands on the quality of the output energy.

Известен способ управления следящим инвертором, заключающийся в выделении сигнала ошибки выходного параметра инвертора от заданного значения, непрерывном интегрировании сигнала ошибки, сравнении интеграла сигнала ошибки с разнополярными уровнями сравнения и управлении силовыми ключами инвертора в зависимости от результатов сравнения [1]. A known method of controlling a tracking inverter, which consists in isolating the error signal of the output parameter of the inverter from the set value, continuously integrating the error signal, comparing the integral of the error signal with different polar comparison levels and controlling the power keys of the inverter depending on the comparison results [1].

Недостатком известного способа является высокая относительная погрешность формирования выходного параметра инвертора, особенно в области малых значений параметра, обусловленная постоянством величины пульсации. The disadvantage of this method is the high relative error in the formation of the inverter output parameter, especially in the region of small parameter values, due to the constancy of the ripple value.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ управления следящим автономным инвертором, заключающийся в том, что формируют сигнал задания, формируют сигнал, пропорциональный мгновенному значению выходного параметра инвертора, непрерывно сравнивают его с сигналом задания, в результате сравнения формируют сигнал ошибки, непрерывно интегрируют его, сравнивают интеграл сигнала ошибки с двумя равными по величине разнополярными уровнями переключения и в моменты их равенства переключают ключевые элементы инвертора, в котором уровни переключения изменяют в функции сигнала задания [2]. The closest in technical essence and the achieved results is a control method for a tracking autonomous inverter, which consists in generating a reference signal, generating a signal proportional to the instantaneous value of the inverter output parameter, continuously comparing it with the reference signal, generating an error signal as a result of the comparison, continuously integrating it, the integral of the error signal is compared with two equal-sized bipolar switching levels and, at the moments of their equality, key ele cients inverter, wherein the shift levels are changed in function of the reference signal [2].

При использовании указанного известного способа уменьшается относительная погрешность формирования мгновенного значения выходного параметра, однако способ является сложным в реализации. When using the specified known method, the relative error in the formation of the instantaneous value of the output parameter is reduced, however, the method is difficult to implement.

Целью изобретения является упрощение способа. The aim of the invention is to simplify the method.

Цель достигается тем, что в известном способе управления следящим автономным инвертором, заключающемся в том, что формируют сигнал задания, формируют сигнал, пропорциональный мгновенному значению выходного параметра инвертора, непрерывно сравнивают его с сигналом задания, в результате сравнения формируют сигнал ошибки, непрерывно интегрируют сигнал ошибки, сравнивают интеграл сигнала ошибки с двумя равными по величине разнополярными уровнями переключения и в моменты их равенства переключают ключевые элементы инвертора, в процессе непрерывного интегрирования постоянную времени интегрирования увеличивают прямо пропорционально модулю сигнала задания. The goal is achieved by the fact that in the known method of controlling a tracking autonomous inverter, which consists in generating a reference signal, generating a signal proportional to the instantaneous value of the output parameter of the inverter, continuously comparing it with the reference signal, as a result of the comparison, generating an error signal, continuously integrating the error signal , the integral of the error signal is compared with two equal-sized bipolar switching levels and, at the moments of their equality, the key elements of the inverter are switched, in the process of discontinuous integration integration time constant increase in direct proportion to absolute reference.

Такими техническими особенностями не обладает ни один из известных способов аналогичного назначения, что соответствует критерию "существенные отличия". Достижение цели соответствует критерию "положительный эффект", а наличие отличительных признаков от прототипа соответствует критерию "новизна". None of the known methods for a similar purpose possesses such technical features, which meets the criterion of "significant differences". Achieving the goal meets the criterion of "positive effect", and the presence of distinctive features from the prototype meets the criterion of "novelty."

На фиг. 1 изображена функциональная схема одного из вариантов системы управления, реализующей предложенный способ; на фиг. 2 - вариант построения управляемого интегратора; на фиг. 3 - временные диаграммы, иллюстрирующие существо предложенного способа. In FIG. 1 shows a functional diagram of one of the options for a control system that implements the proposed method; in FIG. 2 - a variant of the construction of a managed integrator; in FIG. 3 is a timing diagram illustrating the essence of the proposed method.

Инвертор (фиг. 1), реализующий предложенный способ, содержит задающее устройство 1, узел 2 выделения ошибки, узел 3 выделения сигнала выходного параметра, управляемый интегратор 4, компаратор 5, инвертор 6 с выходным фильтром 7, узел 8 выделения модуля и аналоговый сумматор 9. Один из входов узла 2 выделения ошибки подключен к выходу задающего устройства 1, другой вход через узел 3 выделения сигнала выходного параметра - к выходу инвертора 6, а выход - к входу управляемого интегратора 4, выход которого подключен к входу компаратора 5, выход которого в свою очередь соединен с управляющим входом инвертора 6. Вход устройства 8 выделения модуля подключен к выходу задающего устройства 1, выход - к одному из входов аналогового сумматора 9, на второй вход которого подается напряжение смещения U_с, а выход связан с входом управляемого интегратора 4. Нагрузка инвертора (не показана) может быть подключена к выходу инвертора непосредственно, либо через сглаживающий фильтр 7.An inverter (Fig. 1) that implements the proposed method includes a master device 1, an error extraction unit 2, an output parameter signal extraction unit 3, a controlled integrator 4, a comparator 5, an inverter 6 with an output filter 7, a module allocation unit 8, and an analog adder 9 One of the inputs of the error highlighting unit 2 is connected to the output of the driver 1, the other input through the output parameter 3 of the output parameter is connected to the output of the inverter 6, and the output is to the input of the controlled integrator 4, the output of which is connected to the input of the comparator 5, the output of which is with in turn, it is connected to the control input of the inverter 6. The input of the module isolation device 8 is connected to the output of the master device 1, the output is connected to one of the inputs of the analog adder 9, the bias voltage U _s is applied to its second input, and the output is connected to the input of the controlled integrator 4. The load of the inverter (not shown) can be connected to the inverter output directly, or through a smoothing filter 7.

На фиг. 2 показан один из вариантов выполнения управляемого интегратора 4. Он состоит из интегратора 10 с фиксированной постоянной времени интегрирования и делительного устройства 11, выход которого подключен к входу интегратора 10. Вход делительного устройства 11 является входом управляемого интегратора 4, а вход деления является входом управления управляемого интегратора 4. При таком соединении, изменяя напряжение на входе деления делительного устройства 11, можно регулировать эквивалентное значение постоянной времени интегрирования управляемого интегратора 4. In FIG. 2 shows one embodiment of a controlled integrator 4. It consists of an integrator 10 with a fixed integration time constant and a division device 11, the output of which is connected to the input of the integrator 10. The input of the division device 11 is the input of the controlled integrator 4, and the division input is the control input of the controlled integrator 4. With this connection, by changing the voltage at the input of the division of the divider device 11, you can adjust the equivalent value of the integration time constant of the integrator 4.

Способ реализуется следующим образом. Задающий сигнал U₁ подают на один из входов узла 2 выделения сигнала ошибки, где сравнивают с сигналом, пропорциональным мгновенному значению выходного параметра, в данном случае напряжения, выделяемого узлом 3. Полученный при этом сигнал ошибки U₂ подают на вход управляемого интегратора 4, где производят непрерывное интегрирование сигнала ошибки. Сигнал, пропорциональный интегралу сигнала ошибки, подают на вход компаратора 5, где сравнивают его с двумя равными по величине разнополярными уровнями переключения. При равенстве интеграла сигнала ошибки уровням переключения вырабатывают с помощью компаратора 5 сигнал переключения ключевых элементов инвертора 6.The method is implemented as follows. The driving signal U _{1 is} fed to one of the inputs of the error signal isolation unit 2, where it is compared with a signal proportional to the instantaneous value of the output parameter, in this case, the voltage emitted by the node 3. The resulting error signal U _{2 is} supplied to the input of the controlled integrator 4, where produce continuous integration of the error signal. The signal proportional to the integral of the error signal is fed to the input of the comparator 5, where it is compared with two equal-sized bipolar switching levels. If the integral of the error signal is equal to the switching levels, a switching signal of the key elements of the inverter 6 is generated using the comparator 5.

Под воздействием сигнала, поступающего с выхода компаратора 5, инвертор 6 изменяет свое состояние и знак выходного напряжения меняется на противоположный. Это приводит к изменению знака и величины сигнала ошибки на выходе узла 2 выделения ошибки U₂ (фиг. 3). Управляемый интегратор 4 воспринимает сигнал ошибки, в результате чего сигнал на выходе интегратора U₄ начинает изменяться с противоположной по знаку производной. Далее процессы повторяются.Under the influence of the signal coming from the output of the comparator 5, the inverter 6 changes its state and the sign of the output voltage changes to the opposite. This leads to a change in the sign and magnitude of the error signal at the output of the node 2 allocation error U ₂ (Fig. 3). The controlled integrator 4 perceives an error signal, as a result of which the signal at the output of the integrator U ₄ begins to change with the derivative opposite in sign. Next, the processes are repeated.

Одновременно задающий сигнал U₁ подают на вход узла 8 выделения модуля, где выделяют его абсолютное значение и суммируют полученное значение с напряжением смещения U_с, получая при этом корректирующий сигнал U₉, который используют для изменения постоянной времени интегрирования интегратора 4, которая в результате этого изменяется одновременно с изменением мгновенного значения модуля напряжения задания.At the same time, the driving signal U _{1 is} fed to the input of the module isolation unit 8, where its absolute value is extracted and the obtained value is summed with the bias voltage U _s , thereby obtaining a correction signal U ₉ , which is used to change the integration time constant of the integrator 4, which, as a result changes simultaneously with the change in the instantaneous value of the reference voltage module.

Использование изменяемой постоянной времени интегрирования позволяет повысить точность формирования выходного параметра, в данном случае напряжения инвертора за счет уменьшения относительной погрешности формирования выходного параметра. Это иллюстрируется диаграммой на фиг. 3, откуда видно, что величина пульсаций выходного напряжения U₇ инвертора, выделяемого сглаживающим фильтром 7, переменна и с уменьшением сигнала задания, что соответствует меньшим уровням среднего значения выходного напряжения, уменьшается, стабилизируя таким образом погрешность формирования напряжения.Using a variable integration time constant allows to increase the accuracy of the formation of the output parameter, in this case, the inverter voltage by reducing the relative error in the formation of the output parameter. This is illustrated by the diagram in FIG. 3, it can be seen that the ripple value of the output voltage U _{7 of the} inverter emitted by the smoothing filter 7 is also variable with a decrease in the reference signal, which corresponds to lower levels of the average value of the output voltage, decreases, thereby stabilizing the error in the formation of voltage.

Напряжение смещения U_с, подаваемое на вход сумматора 9, определяет минимальное значение постоянной времени интегрирования управляемого интегратора 4 и соответственно обуславливает максимальную частоту переключения ключевых элементов инвертора.The bias voltage U _s supplied to the input of the adder 9 determines the minimum value of the integration time constant of the controlled integrator 4 and, accordingly, determines the maximum switching frequency of the key elements of the inverter.

Claims

WAY OF CONTROL OF THE NEXT AUTONOMOUS INVERTER, in which a signal is generated proportional to the instantaneous value of the output parameter of the inverter, it is continuously compared with the reference signal, the error signal obtained as a result of the comparison is continuously integrated, the error signal integral is compared with two equal in magnitude different polar threshold levels and at the moments of their equalities switch the inverter power switches, characterized in that in the process of continuous integration the integration time constant is increased in direct proportion to the reference signal module.