RU2156996C2 - Method for control of electric power converter - Google Patents

Method for control of electric power converter Download PDF

Info

Publication number
RU2156996C2
RU2156996C2 RU98123015A RU98123015A RU2156996C2 RU 2156996 C2 RU2156996 C2 RU 2156996C2 RU 98123015 A RU98123015 A RU 98123015A RU 98123015 A RU98123015 A RU 98123015A RU 2156996 C2 RU2156996 C2 RU 2156996C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
output signal
output
regulation unit
commutation
Prior art date
Application number
RU98123015A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.М. Казанцев
А.Ф. Лекарев
Original Assignee
Научно-производственный центр "Полюс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-производственный центр "Полюс" filed Critical Научно-производственный центр "Полюс"
Priority to RU98123015A priority Critical patent/RU2156996C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2156996C2 publication Critical patent/RU2156996C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: power supply units. SUBSTANCE: method involves generation of control signal using sweep signal, which is produced from estimated interval from commutation of regulation unit to end of synchronization of increment of differentiated output signal, which is displaced by sum of mean values for synchronization interval of increment of differentiated output signal in interval before and after commutation of regulation unit. In vicinity of steady-state mode, sweep signal is set to same amplitude and opposite sign to real differentiated device output signal in moment, when regulation unit is switched. This results in commutation of regulation unit out of static error. In addition, moment of commutation of regulation unit takes into account voltage application of input and output lines of LC-circuit to derivative of output signal following after commutation of regulation unit. This results in stability of steady-state mode for wide range of parameters, so that control method may be used not only in pulse direct current converters, but also in controlled rectifiers of alternating current both with zero diode and without it. EFFECT: increased functional capabilities, elimination of static error, increased stability and improved quality of regulation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматического управления и может найти применение в системах с нелинейной импульсной и линейной непрерывной частью второго порядка и предназначено в основном для регулируемых источников питания с LC-фильтром. The invention relates to the field of automatic control and can find application in systems with a nonlinear pulsed and linear continuous part of the second order and is intended mainly for regulated power supplies with an LC filter.

Известен релейный способ управления, использующий скользящий процесс, заключающийся в том, что определяют сигнал ошибки, пропорциональный разности выходного сигнала системы и сигнала задания, формируют дифференцированный сигнал, пропорциональный производной выходного сигнала системы, формируют управляющий сигнал, пропорциональный сумме сигнала ошибки и дифференцированного сигнала, определяют знак управляющего сигнала, управление осуществляют по знаку управляющего сигнала [1-3]. Known relay control method using a sliding process, which consists in determining the error signal proportional to the difference between the output signal of the system and the reference signal, generating a differentiated signal proportional to the derivative of the output signal of the system, generating a control signal proportional to the sum of the error signal and the differential signal, determine the sign of the control signal, control is carried out by the sign of the control signal [1-3].

Основным недостатком этого способа управления является обратно пропорциональная зависимость частоты переключения блока регулирования от сигнала ошибки, что приводит к теоретически неограниченному повышению частоты переключения в установившихся режимах работы, увеличению динамических потерь в блоке регулирования, усложнению фильтрации и ухудшению электромагнитной совместимости аппаратуры. The main disadvantage of this control method is the inversely proportional dependence of the switching frequency of the control unit on the error signal, which leads to a theoretically unlimited increase in the switching frequency in steady-state operation modes, an increase in dynamic losses in the control unit, complicating the filtering and deteriorating electromagnetic compatibility of the equipment.

Известен способ управления, использующий скользящий процесс только в переходных режимах работы, отличающийся от предыдущего тем, что отключают дифференцированный сигнал в режимах работы, близких к установившемуся [4]. There is a control method that uses a sliding process only in transient modes of operation, different from the previous one in that the differential signal is turned off in operating modes close to steady state [4].

Недостатком этого способа управления является необходимость настройки системы управления под два режима работы, что усложняет схему управления и понижает устойчивость системы. The disadvantage of this control method is the need to configure the control system for two operating modes, which complicates the control circuit and lowers the stability of the system.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ управления преобразователем электрической энергии с широтно-импульсным регулированием (способ управления импульсным стабилизатором напряжения), заключающийся в том, что определяют сигнал ошибки, пропорциональный разности выходного сигнала системы и сигнала задания, формируют дифференцированный выходной сигнал, автоматическое управление осуществляют управляющим сигналом, который формируют по импульсному сигналу синхронизации из суммы сигнала ошибки, дифференцированного сигнала и пилообразного сигнала развертки [5]. The closest technical solution, selected as a prototype, is a method of controlling an electric energy converter with pulse-width regulation (a method of controlling a pulse voltage stabilizer), which consists in determining an error signal proportional to the difference between the output signal of the system and the reference signal, and form a differentiated output signal, automatic control is carried out by a control signal, which is formed by a pulse synchronization signal from the sum of the signal about errors, differential signal and sawtooth sweep signal [5].

Формирование управляющего сигнала известного способа управления преобразователем электрической энергии описывается выражением
f(t)= kocx(t) + Td

Figure 00000002
(t) + kтiн + AL(t), (1)
где x(t),
Figure 00000003
сигнал ошибки и ее производной, kос, Td - коэффициент передачи сигналов x(t),
Figure 00000004
kт - коэффициент передачи нагрузки, iн, AL(t) = (t-xT/T (на интервале nT ≤ t ≤ (n+1)T) - пилообразный периодический сигнал временной развертки с амплитудой 1B, формируемый блоком формирования сигнала развертки.The formation of the control signal of a known method of controlling a converter of electrical energy is described by the expression
f (t) = k oc x (t) + T d
Figure 00000002
(t) + k t i n + AL (t), (1)
where x (t),
Figure 00000003
error signal and its derivative, k OS , T d - signal transmission coefficient x (t),
Figure 00000004
k t is the load transfer coefficient, i n , AL (t) = (t-xT / T (in the interval nT ≤ t ≤ (n + 1) T) is a sawtooth periodic time-base signal with an amplitude of 1B generated by the scan signal generating unit .

Алгоритмы работы регулирующего элемента:
- размыкание при f(t) ≤ 0;
- замыкание возможно только в начале очередного периода синхронизации, если f(t)>0.Algorithms for the operation of the regulatory element:
- opening at f (t) ≤ 0;
- closure is possible only at the beginning of the next synchronization period if f (t)> 0.

Преимуществом способа является то, что управление осуществляется на фиксированной частоте. The advantage of the method is that the control is carried out at a fixed frequency.

Недостаток этого способа заключается в том, что устойчивая работа возможна только в узком диапазоне значений коэффициентов kос, Td, kт, что не позволяет обеспечить апериодичность переходного процесса в широком диапазоне регулирования [6]. Кроме того, сигнал развертки не определяет состояния системы, поэтому изменение напряжения питания приводят к появлению статической ошибки.The disadvantage of this method is that stable operation is possible only in a narrow range of values of the coefficients k oc , T d , k t , which does not allow for the aperiodicity of the transition process in a wide range of regulation [6]. In addition, the sweep signal does not determine the state of the system; therefore, a change in the supply voltage leads to the appearance of a static error.

Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей способа управления, устранения статической ошибки, повышении устойчивости и качества регулирования. The purpose of the invention is to expand the functionality of the control method, eliminate static errors, increase the stability and quality of regulation.

Это достигается за счет того, что в способе управления преобразователем электрической энергии, заключающемся в том, что определяют сигнал ошибки, пропорциональный разности выходного сигнала системы и сигнала задания, формируют дифференцированный выходной сигнал, автоматическое управление осуществляют управляющим сигналом, который формируют из суммы сигнала ошибки, дифференцированного выходного сигнала и сигнала развертки, сигнал развертки согласно изобретению формируют из прогнозируемого на интервале от момента коммутации блока регулирования до конца периода синхронизации приращения дифференцированного выходного сигнала, смещенного на величину, равную сумме средних за период синхронизации значений приращений дифференцированного выходного сигнала на интервалах до и после коммутации блока регулирования. This is achieved due to the fact that in the method of controlling the electric energy converter, which consists in determining an error signal proportional to the difference between the output signal of the system and the reference signal, generating a differentiated output signal, automatic control is performed by a control signal, which is formed from the sum of the error signal, a differentiated output signal and a sweep signal, a sweep signal according to the invention is formed from a block p predicted from the moment of switching adjusting until the end of the synchronization period of the increment of the differentiated output signal, shifted by an amount equal to the sum of the average values for the synchronization period of the increments of the differentiated output signal at the intervals before and after switching the control unit.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый способ управления основан на синтезе принципов управления релейных систем и систем с импульсной модуляцией. Он позволяет использовать достоинства релейных систем со скользящим процессом и обеспечить работу импульсного элемента с заданной чистотой следования, т.е. реализовать регулятор с синхронизируемым скользящим процессом, и системы, обладающие заданными динамическими свойствами. Для этого при формировании управляющего сигнала используется сигнал развертки, который формируется из прогнозируемого на интервале от момента коммутации блока регулирования до конца периода синхронизации превращения дифференцированного выходного сигнала, смещенного на величину, равную сумме средних за период синхронизации значений приращений дифференцированного выходного сигнала на интервалах до и после коммутации блока регулирования. При этом в окрестностях установившегося режима к моменту переключения блока регулирования сигнал развертки становится равным по амплитуде и противоположным по знаку реальному дифференцированному выходному сигналу устройства, что обеспечивает коммутацию блока регулирования при отсутствии статической ошибки. Кроме того, момент переключения в блоке регулирования определяется с учетом последующего после переключения блока регулирования воздействия напряжения между входной и выходной шинами LC-фильтра на производную выходного сигнала устройства, что обеспечивает устойчивость установившегося режима в широком диапазоне задания параметров. The essence of the invention lies in the fact that the proposed control method is based on a synthesis of the principles of control of relay systems and systems with pulse modulation. It allows you to use the advantages of relay systems with a sliding process and ensure the operation of the pulse element with a given purity of follow, i.e. implement a controller with a synchronized sliding process, and systems with specified dynamic properties. To do this, when generating a control signal, a sweep signal is used, which is generated from the forecast of the transformation of the differentiated output signal, which is predicted from the time of switching the control unit to the end of the synchronization period, shifted by an amount equal to the sum of the average values of the increments of the differentiated output signal during the synchronization period before and after switching control unit. Moreover, in the vicinity of the steady state, by the time the control unit is switched over, the sweep signal becomes equal in amplitude and opposite in sign to the real differentiated output signal of the device, which ensures switching of the control unit in the absence of a static error. In addition, the switching moment in the control unit is determined taking into account the subsequent after switching the control unit of the voltage effect between the input and output buses of the LC filter to the derivative of the output signal of the device, which ensures the stability of the steady state in a wide range of parameter settings.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя электрической энергии; на фиг. 2 приведена структурная схема блока развертки для преобразователя электрической энергии. In FIG. 1 shows a structural diagram of a converter of electrical energy; in FIG. 2 shows a block diagram of a scanner for an electric energy converter.

Формирование управляющего сигнала для преобразователя электрической энергии, фиг. 1, описывается выражением
Uy(t) = X(t) + Td

Figure 00000005
(t) + TdYp(t), (2),
где X(t) = Uс(t)-Uом - сигнал ошибки, формируется как разность между выходным сигналом непрерывной части 3 преобразователя и опорным,
Figure 00000006
сигнал производной от выходного сигнала непрерывной части (LC-фильтра) 3 преобразователя, Yр(t) - сигнал развертки, Td - коэффициент передачи.Generating a control signal for an electric energy converter, FIG. 1 is described by the expression
U y (t) = X (t) + T d
Figure 00000005
(t) + T d Y p (t), (2),
where X (t) = U with (t) -U ohm is the error signal, is formed as the difference between the output signal of the continuous part 3 of the Converter and the reference,
Figure 00000006
signal derived from the output signal of the continuous part (LC filter) 3 of the Converter, Y p (t) is the sweep signal, T d is the transfer coefficient.

Переключение блока регулирования 2 на периоде синхронизации происходит при смене знака управляющего сигнала Uy(t), в исходное состояние блок регулирования 2 возвращается только в начале очередного периода синхронизации при условии, что знак сигнала управления Uy(t) принял исходное состояние.Switching of the control unit 2 at the synchronization period occurs when the control signal U y (t) changes sign, the control unit 2 returns to its initial state only at the beginning of the next synchronization period, provided that the control signal sign U y (t) has taken the initial state.

Формирование сигнала развертки Yр(t)описывается выражением
Yр(t)=-Y2р(t)+Y1срY2ср(t) (3),
где Y2ср(t) - прогнозируемое приращение дифференцированного выходного сигнала для интервала от момента коммутации блока регулирования 2 до конца периода синхронизации, Y1ср(t), Y2ср(t) - средние за период синхронизации значения приращений дифференцированного выходного сигнала интервала до и после момента коммутации блока регулирования 2.The formation of the sweep signal Y p (t) is described by the expression
Y p (t) = - Y 2p (t) + Y 1avg Y 2av (t) (3),
where Y 2av (t) is the predicted increment of the differential output signal for the interval from the moment of switching the control unit 2 to the end of the synchronization period, Y 1av (t), Y 2av (t) are the average increments of the differential output signal of the interval before and after for the synchronization period switching moment of control unit 2.

Формирование прогнозируемого приращения дифференцированного выходного сигнала Y2ср(t) для интервала от момента коммутации блока регулирования 2 до конца периода синхронизации описывается выражением

Figure 00000007

Figure 00000008
постоянная времени (LC-фильтра) непрерывной части 3 преобразователя, t - время от начала периода синхронизации до переключения блока регулирования 2, Tn - длительность периода синхронизации, U1(t), U2(t) - напряжения, поступающие на вход [непрерывной части 3] преобразователя до и после момента коммутации блока регулирования 2 на периоде синхронизации. Так как за период синхронизации среднее значение дифференцированного выходного сигнала
Figure 00000009
преобразователя в установившемся режиме работы равно нулю, а определенный по формуле (4) сигнал Y2р(t) формируется как приращение относительно конца периода синхронизации, то сигнал Y2р(t) смещен относительно реального выходного дифференцированного сигнала
Figure 00000010
на величину суммы средних за период синхронизации значений приращений дифференцированного выходного сигнала Y1ср(t), Y2ср(t) на интервалах до и после коммутации блока регулирования 2. Среднее за период синхронизации значение приращения дифференцированного выходного сигнала для интервала от момента коммутации блока регулирования 2 до конца периода синхронизации определяется по формуле
Figure 00000011

Среднее за период синхронизации значение приращения дифференцированного выходного сигнала Y1ср(t) для интервала от начала периода синхронизации до момента коммутации блока регулирования 2 определяется по формуле
Figure 00000012

Равенство по амплитуде и противоположность по знаку сигнала развертки Yр(t) и дифференцированного выходного сигнала устройства
Figure 00000013
в момент переключения (t= tk) блока регулирования 2 обеспечивает для заданного закона управления коммутацию при отсутствии статической ошибки X(tk)=0 и устойчивую работу преобразователя. В этом случае существует единственный устойчивый предельный цикл и выполняются условия моментов переключения, условия направлений переключения и условия отсутствия дополнительных переключений [1].The formation of the predicted increment of the differentiated output signal Y 2av (t) for the interval from the moment of switching the control unit 2 to the end of the synchronization period is described by the expression
Figure 00000007

Figure 00000008
the time constant (LC filter) of the continuous part 3 of the converter, t is the time from the beginning of the synchronization period to switching the control unit 2, T n is the duration of the synchronization period, U 1 (t), U 2 (t) are the voltages supplied to the input [ the continuous part 3] of the converter before and after the moment of switching the control unit 2 on the synchronization period. Since during the synchronization period the average value of the differentiated output signal
Figure 00000009
in the steady state operation mode is equal to zero, and the signal Y 2p (t) determined by formula (4) is formed as an increment relative to the end of the synchronization period, then the signal Y 2p (t) is shifted relative to the real output differential signal
Figure 00000010
by the sum of the average for the synchronization period the values of the increments of the differentiated output signal Y 1av (t), Y 2av (t) at the intervals before and after switching the control unit 2. The average over the period of synchronization, the increment of the differentiated output signal for the interval from the moment of switching the control unit 2 until the end of the synchronization period is determined by the formula
Figure 00000011

The average over the synchronization period, the increment of the differentiated output signal Y 1av (t) for the interval from the beginning of the synchronization period to the moment of switching of the control unit 2 is determined by the formula
Figure 00000012

Equality in amplitude and opposite in sign of the scan signal Y p (t) and the differential output signal of the device
Figure 00000013
at the time of switching (t = t k ) of the control unit 2 provides for a given control law switching in the absence of a static error X (t k ) = 0 and stable operation of the converter. In this case, there is a single stable limit cycle and the conditions of switching moments, the conditions of the switching directions, and the conditions of the absence of additional switching are fulfilled [1].

Устройство для управления преобразователем электрической энергии, выполненное согласно предложенному способу управления (фиг. 1, 2), содержит блок питания 1, блок регулирования 2, LC-фильтр 3, датчик тока 4, генератор синхронизирующего напряжения 6, блок формирования напряжения развертки 8, шину опорного напряжения задания Uon, блок формирования управляющего напряжения 7 и узел сравнения 5, силовая входная шина блока регулирования 2 соединена с выходной шиной Un блока питания 1, управляющая входная шина блока регулирования 2 соединена с выходной шиной Uy(t) блока формирования управляющего напряжения 7, силовая выходная шина блока регулирования 2 соединена с силовой входной шиной LC-фильтра 3, силовая выходная шина которого Uс(t) является выходной шиной устройства, входные шины узла сравнения 5 соединены с выходной шиной Uс(t) устройства и с шиной Uon опорного напряжения задания, входные шины датчика тока 4 включены в цепь конденсатора LC-фильтра 3, выходные шины

Figure 00000014
датчика тока 4, X(t) узла сравнения 5, Yр(t) блока формирования напряжения развертки 8 и Uiс генератора синхронизирующего напряжения 6 соединены с входными шинами блока формирования управляющего напряжения 7, входная шина блока формирования напряжения развертки 8 соединена с выходной шиной Uiс генератора синхронизирующего напряжения 6, в блок формирования напряжения развертки 8 дополнительно введены вторая и третья входные шины, вторая входная шина соединена с выходной шиной Uп блока питания 1, а третья входная шина с выходной шиной Uс(t) устройства, при этом блок формирования напряжения развертки 8 содержит узел определения воздействующих напряжений 9, два узла интегрирования 10, 11 и сумматор 12, узел определения воздействующих напряжений 9 имеет три входа, соединенных с входами блока формирования напряжения развертки 8, и два выхода U1(t)-Uс(t), U2(t)-Uc(t), оба узла интегрирования 10, 11 имеют по два входа, первый вход первого узла интегрирования 10 соединен с первым выходом U1(t)-Uс(t) узла определения воздействующих напряжений 9, первый вход второго узла интегрирования 11 соединен со вторым выходом U2(t)-Uс(t) узла определения воздействующих напряжений 9, вторые входы обоих узлов интегрирования 10, 11 соединены с первой входной шиной Uiс блока формирования напряжения развертки 8, первый узел интегрирования 10 имеет один выход Y1ср(t), второй узел интегрирования 11 имеет два выхода Y2р(t), Y2ср(t), все выходы узлов интегрирования 10, 11 соединены с выходами сумматора 12, выход сумматора 12 соединен с выходной шиной Yр(t) блока формирования напряжения развертки 8 и соединен с соответствующей входной шиной блока формирования управляющего напряжения 7.A device for controlling an electric energy converter, made according to the proposed control method (Fig. 1, 2), comprises a power supply unit 1, a control unit 2, an LC filter 3, a current sensor 4, a synchronization voltage generator 6, a scan voltage generating unit 8, a bus reference reference voltage U on, control voltage generating unit 7 and comparing unit 5, a power input bus control unit 2 is connected to an output bus U n power supply unit 1, the control bus input control unit 2 is connected to the output a U y (t) unit generating a control voltage 7, a power output bus control unit 2 is connected to a power input bus LC-filter 3, power output line which U c (t) is the output bus of the device, the comparison unit input bus 5 connected to the output bus U with (t) the device and with the bus U on the reference voltage of the reference, the input busbars of the current sensor 4 are included in the capacitor circuit of the LC filter 3, the output busbars
Figure 00000014
current sensor 4, X (t) of the comparison unit 5, Y p (t) of the scan voltage generating unit 8 and U ic of the synchronizing voltage generator 6 are connected to the input buses of the control voltage generating unit 7, the input bus of the scanning voltage generating unit 8 is connected to the output bus U ic clock voltage generator 6, a scan voltage generating unit 8 additionally introduced second and third input bus, a second input bus connected to the output bus U n PSU 1, and a third input bus to the output bus with U (t) ustro CTBA, thus forming unit scan voltage 8 contains a node definition affecting voltages 9, two units of integration 10, 11 and the adder 12, the node determining the affect stress 9 has three inputs connected to the inputs of the block forming the sweep voltage 8, and two outputs U 1 ( t) -U with (t), U 2 (t) -U c (t), both integration nodes 10, 11 have two inputs, the first input of the first integration node 10 is connected to the first output U 1 (t) -U with (t) node for determining the acting stresses 9, the first input of the second integration node 11 is connected to the second the output U 2 (t) -U with (t) of the node for determining the acting voltages 9, the second inputs of both integration nodes 10, 11 are connected to the first input bus U ic of the scan voltage generating unit 8, the first integration node 10 has one output Y 1 Wed (t ), the second integration node 11 has two outputs Y 2p (t), Y 2av (t), all the outputs of the integration nodes 10, 11 are connected to the outputs of the adder 12, the output of the adder 12 is connected to the output bus Y p (t) of the scan voltage generating unit 8 and is connected to the corresponding input bus of the control unit zheniya 7.

Устройство работает следующим образом, при формировании управляющего напряжения Uy(t) в блоке 7 используется напряжение развертки Yр(t), которое формируется блоком формирования напряжения развертки 8 по формуле 3, при этом узел 9 определения воздействующих напряжений формирует из напряжений источника питания 1 и выходного напряжения преобразователя Uс(t) напряжения U1(t)-Uс(t), U2(t)-Uс(t), воздействующие на непрерывную часть преобразователя, на периоде синхронизации, до и после переключения блока регулирования 2, которые поступают на входы узлов интегрирования 10, 11.The device operates as follows, when generating the control voltage U y (t) in block 7, the sweep voltage Y p (t) is used, which is generated by the block for generating the sweep voltage 8 according to formula 3, while the node 9 for determining the acting voltages forms from the voltages of the power source 1 and the output voltage of the converter U s (t) voltage U 1 (t) -U s (t), U 2 (t) -U s (t), acting on the continuous part of the converter, during the synchronization period, before and after switching the control unit 2 that go to the inputs of the knots s integration of 10 and 11.

При этом первый вход узла интегрирования 10 соединен с первым входом U1(t)-Uс(t) узла определения воздействующих напряжений 9, второй вход узла интегрирования 10 соединен с выходом Uiс генератора синхронизирующего напряжения 6. Узел интегрирования 10 состоит из двух интеграторов, вход первого интегратора соединен с первым входом узла интегрирования 10, выход первого интегратора соединен с входом второго интегратора, оба интегратора устанавливаются в нуль по короткому импульсу Uiс генератора синхронизирующего напряжения 6 в начале каждого периода синхронизации, на выходе первого интегратора формируется напряжение, пропорциональное приращению относительно начала периода синхронизации прогнозируемого на интервале до коммутации блока регулирования 2 дифференцированного выходного сигнала, на выходе второго интегратора формируется напряжение Y1ср(t) по формуле 6, которое пропорционально среднему за период синхронизации приращению относительно начала периода синхронизации прогнозируемого на интервале до коммутации блока регулирования 2 дифференцированного выходного сигнала.Wherein the first input node 10 is connected integral with a first input of U 1 (t) -U c (t) to a voltage determination unit 9, a second input node 10 is connected to the integration output U ic clock voltage generator 6. The assembly 10 consists of integrating two integrators , the first integrator input coupled to the first input of the integration node 10, the output of the first integrator is connected to the input of the second integrator, the integrator are both set to zero by short pulse U ic clock voltage generator 6 at the beginning of each lane ode synchronization, the output of the first integrator is formed by a voltage proportional to the increment relative to the synchronization period forecasted interval until switching control unit 2 of the differentiated output signal at the output of the second integrator formed by Y 1sr voltage (t) according to formula 6, which is proportional to the average of a timing period increment relative to the beginning of the synchronization period predicted in the interval before switching the control unit 2 differentiated output signal a.

Первый вход узла интегрирования 11 соединен со вторым выходом U2(t)-Uс(t) узла определения воздействующих напряжений 9, второй вход узла интегрирования 11 соединен с выходом Uiс генератора синхронизирующего напряжения 6, узел интегрирования 11 состоит из двух интеграторов, двух элементов памяти и двух сумматоров, вход первого интегратора соединен с первым входом узла интегрирования 11, вход первого элемента памяти соединен с выходом первого интегратора, выходы первого интегратора и первого элемента памяти соединены с входами первого сумматора, выход первого сумматора соединен с первым выходом узла интегрирования 11 и с входом второго интегратора, вход второго элемента памяти соединен с выходом второго интегратора, выходы второго интегратора и второго элемента памяти соединены с входами второго сумматора, выход второго сумматора соединен со вторым выходом узла интегрирования 11.Integrating the first input node 11 is connected to the second output U 2 (t) -U c (t) to a voltage determination unit 9, a second input node 11 is connected to the integration output U ic clock voltage generator 6, the node 11 consists of the integration of two integrators, two memory elements and two adders, the input of the first integrator is connected to the first input of the integration unit 11, the input of the first memory element is connected to the output of the first integrator, the outputs of the first integrator and the first memory element are connected to the inputs of the first adder a, the output of the first adder is connected to the first output of the integration unit 11 and to the input of the second integrator, the input of the second memory element is connected to the output of the second integrator, the outputs of the second integrator and the second memory element are connected to the inputs of the second adder, the output of the second adder is connected to the second output of the integration unit eleven.

По сигналу Uiс генератора синхронизирующего напряжения 6 производятся запись амплитуды напряжения с выхода первого интегратора в первый элемент памяти и установка первого интегратора в нуль, на выходе первого сумматора, соединенного с первым выходом узла интегрирования 11, формируется напряжение Y2р(t) по формуле 4, которое можно представить как

Figure 00000015

При этом на выходе первого интегратора формируется напряжение
Figure 00000016

которое пропорционально приращению дифференцированного выходного сигнала на момент коммутации относительно начала периода синхронизации при напряжениях, воздействующих после коммутации блока регулирования 2. На выходе первого элемента памяти формируется напряжение
Figure 00000017

которое пропорционально приращению дифференцированного выходного сигнала за весь период синхронизации определенного для интервала после коммутации блока регулирования 2.The signal U iс of the synchronizing voltage generator 6 records the amplitude of the voltage from the output of the first integrator to the first memory element and sets the first integrator to zero, the voltage Y 2p (t) is formed at the output of the first adder connected to the first output of the integration unit 11 according to formula 4 which can be represented as
Figure 00000015

In this case, a voltage is formed at the output of the first integrator
Figure 00000016

which is proportional to the increment of the differential output signal at the time of switching relative to the start of the synchronization period at voltages acting after switching the control unit 2. A voltage is generated at the output of the first memory element
Figure 00000017

which is proportional to the increment of the differential output signal for the entire synchronization period defined for the interval after switching the control unit 2.

По сигналу Uiс генератора синхронизирующего напряжения 6 производится запись амплитуды напряжения с выхода второго интегратора во второй элемент памяти и установка второго интегратора в нуль, на выходе второго сумматора, соединенного со вторым выходом узла интегрирования 11, формируется напряжение Y2ср по формуле 5, которое можно представить как

Figure 00000018

При этом на выходе второго интегратора узла интегрирования 11 формируется напряжение
Figure 00000019

которое пропорционально среднему за период синхронизации приращения дифференцированного выходного сигнала на момент коммутации относительно начала периода синхронизации, определенного для интервала после коммутации блока регулирования 2. На выходе второго элемента памяти формируется напряжение
Figure 00000020

которое пропорционально среднему приращению дифференцированного выходного сигнала, определенного на интервале после коммутации блока регулирования 2, за весь период синхронизации.The signal U iс of the synchronizing voltage generator 6 records the amplitude of the voltage from the output of the second integrator to the second memory element and sets the second integrator to zero, the output of the second adder connected to the second output of the integration unit 11 generates a voltage Y 2av by formula 5, which can be imagine how
Figure 00000018

In this case, the voltage is generated at the output of the second integrator of the integration unit 11
Figure 00000019

which is proportional to the average over the synchronization period of the increment of the differentiated output signal at the time of switching relative to the beginning of the synchronization period defined for the interval after switching of the control unit 2. A voltage is generated at the output of the second memory element
Figure 00000020

which is proportional to the average increment of the differentiated output signal, determined on the interval after switching the control unit 2, for the entire synchronization period.

Выходы второго интегратора узла интегрирования 10, первого и второго сумматора узла интегрирования 11 соединены с входами сумматора 12, на выходе которого формируется напряжение Yр(t) блока формирования напряжения развертки 8 по формуле 3.The outputs of the second integrator of the integration unit 10, the first and second adder of the integration unit 11 are connected to the inputs of the adder 12, the output of which is formed by the voltage Y p (t) of the scan voltage generating unit 8 according to formula 3.

Таким образом, предложенный способ управления позволяет обеспечить работу преобразователя электрической энергии с заданной частотой переключения регулирующего блока при отсутствии статической ошибки, т.е. реализовать регулятор с синхронизируемым скользящим процессом и системы, обладающие заданными динамическими свойствами, обеспечивая устойчивость установившегося режима в широком диапазоне задания параметров. Наличие узла формирования воздействующих напряжений 9 позволяет использовать предложенный способ управления не только в различных типах импульсных преобразователей постоянного тока, но и для управляемых выпрямителей переменного тока как с нулевым диодом в блоке регулирования (выпрямителе) 2, так и без него. Thus, the proposed control method allows for the operation of the electric energy converter with a given switching frequency of the control unit in the absence of a static error, i.e. implement a controller with a synchronized sliding process and systems with specified dynamic properties, ensuring the stability of the steady state in a wide range of parameter settings. The presence of a node for the formation of acting voltages 9 makes it possible to use the proposed control method not only in various types of pulsed DC-DC converters, but also for controlled AC rectifiers both with a zero diode in the control unit (rectifier) 2 and without it.

Литература
1. Теория систем с переменной структурой /С.В. Емельянов, В.С. Уткин, В. А. Таран и др., под ред. С.В. Емельянова - М.: Наука. Гл. Ред. Физ-мат. Лит. , 1970.Literature
1. Theory of systems with variable structure / C.V. Emelyanov, V.S. Utkin, V.A. Taran et al., Ed. S.V. Emelyanova - M.: Science. Ch. Ed. Fiz. Lit. , 1970.

2. Нелинейные нестационарные системы /Г.Л. Вышковский, Л.З. Ганопольский, А.М. Долгов и др., Под ред. Ю.И. Топчеева - М.: Машиностроение, 1986. 2. Nonlinear non-stationary systems / G.L. Vyshkovsky, L.Z. Ganopolsky, A.M. Dolgov et al., Ed. Yu.I. Topcheeva - M.: Mechanical Engineering, 1986.

3. Попов Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления: Учебное пособие. - М.: Наука. Гл. Ред. Физ-мат. Лит., 1988. 3. Popov EP Theory of nonlinear systems of automatic regulation and control: Textbook. - M .: Science. Ch. Ed. Fiz. Lit., 1988.

4. А.С. СССР 519683, кл G 05 F 13/02, опубл. 1976. 4. A.S. USSR 519683, class G 05 F 13/02, publ. 1976.

5. Условия устойчивости и коэффициент стабилизации импульсного стабилизатора с обратными связями по току и напряжению /Г.А. Белов, С.А. Кузьмин. - ЭТВА, Вып. 15. С. 48.: Радио и связь, 1984. 5. Stability conditions and stabilization coefficient of a pulse stabilizer with feedback on current and voltage / G.A. Belov, S.A. Kuzmin. - ETVA, vol. 15. S. 48 .: Radio and communications, 1984.

6. Двухзонные следящие системы /В.В. Шеваль, Е.И. Дорохов, С.А. Исаков, В.И. Земцов. - М.: Энергоатомиздат, 1984. (Б-ка по автоматике, вып. 646). 6. Two-zone tracking systems / B.V. Cheval, E.I. Dorokhov, S.A. Isakov, V.I. Zemtsov. - M .: Energoatomizdat, 1984. (Bk on automation, issue 646).

7. Анализ и расчет цепи обратной связи импульсного стабилизатора напряжения с ШИМ. Б.К. Гальс. В сб. "Полупроводниковые приборы в технике электросвязи". Под ред. И.Ф. Николаевского. М., "Связь", 1974, вып. 13, с. 43. 7. Analysis and calculation of the feedback circuit of a pulse voltage regulator with PWM. B.K. Gals. On Sat "Semiconductor devices in telecommunication technology." Ed. I.F. Nikolaevsky. M., "Communication", 1974, no. 13, p. 43.

Claims (1)

Способ управления преобразователем электрической энергии, заключающийся в том, что определяют сигнал ошибки, пропорциональный разности выходного сигнала и сигнала задания, формируют дифференцированный выходной сигнал, автоматическое управление осуществляют управляющим сигналом, который формируют из суммы сигнала ошибки, дифференцированного выходного сигнала и сигнала развертки, отличающийся тем, что сигнал развертки формируют из прогнозируемого для интервала от момента коммутации блока регулирования до конца периода синхронизации приращения дифференцированного выходного сигнала, смещенного на величину, равную сумме средних за период синхронизации значений приращений дифференцированного выходного сигнала для интервалов до и после коммутации блока регулирования. The method of controlling the electric energy converter, which consists in determining an error signal proportional to the difference between the output signal and the reference signal, generating a differentiated output signal, automatically controlling the control signal, which is formed from the sum of the error signal, the differential output signal and the scan signal, characterized in that the scan signal is formed from the predicted for the interval from the moment of switching the control unit to the end of the synchronization period and increment the differentiated output signal offset by an amount equal to the sum of average values for the synchronization period of the differentiated output signal increments for intervals before and after the switching control unit.
RU98123015A 1998-12-18 1998-12-18 Method for control of electric power converter RU2156996C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98123015A RU2156996C2 (en) 1998-12-18 1998-12-18 Method for control of electric power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98123015A RU2156996C2 (en) 1998-12-18 1998-12-18 Method for control of electric power converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2156996C2 true RU2156996C2 (en) 2000-09-27

Family

ID=20213669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98123015A RU2156996C2 (en) 1998-12-18 1998-12-18 Method for control of electric power converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2156996C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457610C2 (en) * 2010-09-21 2012-07-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" Method for control of ac converter-field motor torque
RU2552520C2 (en) * 2013-08-08 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" System of control of nonlinear dynamics of direct step-down voltage converter

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БЕЛОВ Г.А., КУЗЬМИН С.А. Условия устойчивости и коэффициент стабилизации импульсного стабилизатора с обратными связями по току и напряжению. Электронная техника в автоматике. Сб. статей / Под ред. Ю.И. КОНЕВА. - М.: Радио и связь, 1984, с.48 - 58, рис.1. *
ВЫШКОВСКИЙ Г.Л. и др. Нелинейные стационарные системы. - М.: Машиностроение, 1986, с.164 - 170. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457610C2 (en) * 2010-09-21 2012-07-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" Method for control of ac converter-field motor torque
RU2552520C2 (en) * 2013-08-08 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" System of control of nonlinear dynamics of direct step-down voltage converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1516419B1 (en) Dc-dc converter
US9190909B2 (en) Control device for multiphase interleaved DC-DC converter and control method thereof
US6862199B2 (en) Adaptive controller for d-statcom in the stationary reference frame to compensate for reactive and harmonic distortion under unbalanced conditions
US20010026460A1 (en) Multiway power converter
US7102341B1 (en) Apparatus for controlling a power factor correction converter device
Tong et al. Sensorless predictive peak current control for boost converter using comprehensive compensation strategy
UA46755C2 (en) MULTILEVEL CONVERTER
RU2156996C2 (en) Method for control of electric power converter
JP6858725B2 (en) DC / DC converter and DC / DC converter control method
WO2019202744A1 (en) Dc/dc converter and control method for dc/dc converter
GB2288891A (en) RMS regulation of trapezoidal voltage
CN101938278B (en) High-performance numerical control conversion circuit and method thereof
JP3326479B2 (en) Power converter control system
RU2569679C1 (en) Method to control multiphase step-up dc converter with input current stabilisation and device for control multiphase step-up dc converter with input current stabilisation
RU2339993C1 (en) Method of reversible pulse dc voltage converter control with stabilisation of limit current
RU2337393C1 (en) Method of even current distribution control in multi-chanel pulse voltage transducer
RU2214618C2 (en) Control method using pulse-width modulation
Hirschmann et al. Unified control strategy covering CCM and DCM for a synchronous buck converter
RU2110136C1 (en) Method for pulse-width output voltage regulation of supply mains converter
US9369041B2 (en) Analog input output linearization control
CN112688565A (en) Control device and method of current resonance circuit and current resonance power supply
CN115411915B (en) Voltage ripple control circuit, method and device
RU2216764C2 (en) Method of control with pulse-duration regulation
RU2497266C2 (en) Voltage converter control method, and device for its implementation
RU2025763C1 (en) Method of tracking discrete regulation of voltage