RU2321148C1

RU2321148C1 - Device for adjusting output current of impulse stabilizing transformer

Info

Publication number: RU2321148C1
Application number: RU2006136953/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Елсуков (RU); Владимир Сергеевич Елсуков; Владимир Романович Проус (RU); Владимир Романович Проус; Владимир Григорьевич Трофименко (RU); Владимир Григорьевич Трофименко; Дмитрий Дмитриевич Фугаров (RU); Дмитрий Дмитриевич Фугаров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Конструкторское Бюро "Системотехника"
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2008-03-27

Abstract

FIELD: power electronics, possible use in powerful supplies of stabilized current.

SUBSTANCE: the device contains two-cycle impulse transformer with two high frequency controllable switches (1,2), an input LC-filter (3) and output transformer (9), connected to secondary winding (8) of which are: rectifier (7); network rectifier (10), connected through switch (11) to input of LC-filter (3); output LC-filter (4), is connected by input to output of rectifier (7) and by output to load circuit (5); control unit (15) is connected by output to contacts of primary windings of dividing transformers (17,18), contacts of secondary windings of which are connected to control circuits of switch (1,2); adding amplifier (16) is connected by first input through current sensor (6) to output of LC-filter (4) and by output to input of control unit (15); pulse-width modulation comparator (12) is connected by output to control input of switch (11) and by first input through generator of linearly changing voltage (13) is connected to output of clock impulse generator (14); integration adder (21) is connected by first input to current setting supporting voltage supply (19), by second input to output of current sensor (6) and by output to second input of adding amplifier (16); and amplifier with piecewise-linear transfer characteristic (20) is connected by input to output of adding amplifier (16) and by output to second input of the pulse width modulation comparator.

EFFECT: increased reliability of operation of impulse transformer and precision of regulation of its output current for any value of current setting signal.

2 dwg

Description

Изобретение относится к силовой электронике и может быть использовано в мощных источниках стабилизированного тока с широким диапазоном регулирования, гальванически не связанных с питающей сетью переменного тока, например, с промышленной сетью 220 В, 50 Гц.The invention relates to power electronics and can be used in powerful sources of stabilized current with a wide range of regulation, galvanically not connected to the AC mains, for example, with an industrial network of 220 V, 50 Hz.

Известно устройство [Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. - СПб.: КОРОНА принт, 1998, с.374, рис.33.10], содержащее сетевой выпрямитель, входной LC-фильтр, выход которого подсоединен к входу двухтактного импульсного преобразователя с первым и вторым высокочастотными ключами и выходным трансформатором, в цепи вторичной обмотки которого включен выпрямитель с выходным LC-фильтром на выходе, схему управления, к входу которой подсоединена цепь обратной связи по току нагрузки, а к ее выходу подсоединены выводами первичные обмотки разделительных импульсных трансформаторов, выводы вторичных обмоток которых подсоединены к цепям управления упомянутых первого и второго высокочастотных ключей.A device is known [Pryanishnikov V.A. Electronics: Lecture Course. - St. Petersburg: CORONA print, 1998, p.374, Fig. 33.10], containing a network rectifier, an input LC filter, the output of which is connected to the input of a push-pull pulse converter with the first and second high-frequency keys and an output transformer, in the secondary circuit of which includes a rectifier with an output LC filter at the output, a control circuit, to the input of which a feedback circuit is connected to the load current, and to its output are connected the leads of the primary windings of isolation pulse transformers, the outputs of the secondary windings of which are oedineny circuits to control said first and second high frequency switches.

Однако известное устройство не обеспечивает надежную работу импульсного преобразователя в случае достаточно мощной нагрузки и широкого диапазона регулирования тока. Напряжение на входе импульсного преобразователя остается неизменным по величине во всем диапазоне регулирования. Причем величина этого напряжения должна быть заранее выбрана такой, чтобы имелся запас мощности для обеспечения устойчивой работы импульсного преобразователя в граничных зонах диапазона регулирования тока. Поэтому высокочастотные ключи в общем случае коммутируют повышенную мощность и, следовательно, во время их работы выделяется повышенная мощность рассеивания, что снижает надежность импульсного стабилизирующего преобразователя.However, the known device does not provide reliable operation of the pulse Converter in the case of a sufficiently powerful load and a wide range of current regulation. The voltage at the input of the pulse converter remains unchanged in magnitude over the entire control range. Moreover, the magnitude of this voltage must be pre-selected so that there is a power reserve to ensure stable operation of the pulse converter in the boundary zones of the current control range. Therefore, high-frequency switches in the general case commute increased power and, therefore, during their operation, increased dissipation power is released, which reduces the reliability of the pulse stabilizing converter.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому техническому решению является устройство для регулирования выходного тока импульсного стабилизирующего преобразователя [Патент RU 2215360 С2, Н02М 7/00, опубл. 27.10.2003. Бюл. №30], которое содержит сетевой выпрямитель, входной LC-фильтр, выход которого подсоединен к входу двухтактного импульсного преобразователя с первым и вторым высокочастотными ключами и выходным трансформатором, в цепи вторичной обмотки которого включен выпрямитель с выходным LC-фильтром на выходе, схему управления, к входу которой подсоединена цепь обратной связи по току с нагрузочной цепи выходного LC-фильтра, а к ее выходу подсоединены выводами первичные обмотки разделительных импульсных трансформаторов, выводы вторичных обмоток которых подсоединены к цепям управления упомянутых первого и второго высокочастотных ключей, третий управляемый ключ, генератор тактовых импульсов, генератор линейно-изменяющегося напряжения, ШИМ-компаратор, сумматор, преобразователь длительности импульсов в напряжение, дизъюнктор, дополнительные вторичные обмотки для каждого из упомянутых разделительных импульсных трансформаторов, источник опорного напряжения, причем входной полюс третьего управляемого ключа подсоединен к выходу сетевого выпрямителя, а его выходной полюс подсоединен к входу входного LC-фильтра, выход генератора тактовых импульсов подсоединен к входу генератора линейно-изменяющегося напряжения, выход которого подсоединен к одному из входов ШИМ-компаратора, к другому входу которого подсоединен выход сумматора, к одному из входов которого подсоединен выход упомянутого источника опорного напряжения, а к другому входу - выход упомянутого преобразователя длительности импульсов в напряжение, вход которого соединен с выходом дизъюнктора, на первый и второй входы которого соответственно подсоединены выводами упомянутые дополнительные вторичные обмотки каждого из разделительных импульсных трансформаторов, причем обе вторичные обмотки каждого из последних включены встречно, а выход упомянутого ШИМ-компаратора подсоединен к управляющему полюсу третьего управляемого ключа.The closest analogue (prototype) to the proposed technical solution is a device for regulating the output current of a pulse stabilizing converter [Patent RU 2215360 C2, Н02М 7/00, publ. 10/27/2003. Bull. No. 30], which contains a network rectifier, an input LC filter, the output of which is connected to the input of a push-pull pulse converter with the first and second high-frequency switches and an output transformer, in the secondary circuit of which there is a rectifier with an output LC filter at the output, a control circuit, the input of which is connected to the current feedback circuit from the load circuit of the output LC filter, and the primary windings of isolation pulse transformers, the conclusions of the secondary windings of which are connected to its output, are connected connected to the control circuits of the aforementioned first and second high-frequency keys, a third controlled key, a clock pulse generator, a ramp generator, a PWM comparator, an adder, a pulse-to-voltage converter, a disjunctor, additional secondary windings for each of the aforementioned isolation pulse transformers, a reference voltage source, the input pole of the third controlled key being connected to the output of the network rectifier, and its output pole connected to the input of the LC filter input, the output of the clock generator is connected to the input of the ramp generator, the output of which is connected to one of the inputs of the PWM comparator, to the other input of which the output of the adder is connected, to one of the inputs of which the output of the referenced voltage source is connected, and to another input is the output of the aforementioned pulse-to-voltage converter, the input of which is connected to the output of the disjunctor, the first and second inputs of which are respectively connected to the output the aforementioned additional secondary windings of each of the isolation pulse transformers, both secondary windings of each of the latter being turned on in the opposite direction, and the output of said PWM comparator connected to the control pole of the third controlled key.

При этом схема управления выполнена в виде последовательно соединенных суммирующего усилителя и узла управления, выход которого является выходом схемы управления, причем первый вход суммирующего усилителя подсоединен к выходу источника опорного напряжения задания тока, а его второй вход - к выходу датчика тока, вход которого является входом схемы управления.The control circuit is made in the form of series-connected summing amplifier and control unit, the output of which is the output of the control circuit, the first input of the summing amplifier connected to the output of the reference voltage source of the current reference, and its second input to the output of the current sensor, the input of which is the input control schemes.

Данное устройство обеспечивает удовлетворительную работу импульсного преобразователя при изменении сопротивления нагрузки в достаточно широком диапазоне, но при одном, расчетном значении сигнала задания тока. Однако оно может не обеспечить требуемую точность стабилизации тока. Это объясняется, во-первых тем, что контур регулирования тока является статическим. Во-вторых, тем, что значение коэффициента усиления суммирующего усилителя схемы управления является постоянным и недостаточно высоким, чтобы контур регулирования тока обеспечивал апериодический характер изменения тока при любом значении его сигнала задания.This device provides satisfactory operation of the pulse Converter when changing the load resistance in a fairly wide range, but with one calculated value of the current reference signal. However, it may not provide the required accuracy of current stabilization. This is due, firstly, to the fact that the current control loop is static. Secondly, the fact that the gain of the summing amplifier of the control circuit is constant and not high enough so that the current control loop provides an aperiodic nature of the current change at any value of its reference signal.

Более того, при изменении сигнала задания тока нарушается согласованность работы контуров регулирования тока и входного напряжения импульсного преобразователя. Это происходит из-за того, что при изменении сигнала задания тока выходной сигнал преобразователя длительности импульсов в напряжение изменяется, а выходной сигнал источника опорного напряжения остается постоянным. Следовательно, данное устройство не может обеспечить достаточно высокую надежность работы импульсного преобразователя при изменении сигнала задания тока.Moreover, when the current signal is changed, the coordination of the current control loops and the input voltage of the pulse converter is violated. This is due to the fact that when the current setting signal changes, the output signal of the pulse-to-voltage converter changes, and the output signal of the reference voltage source remains constant. Therefore, this device cannot provide a sufficiently high reliability of the pulse converter when changing the current reference signal.

Задача изобретения - построение устройства для регулирования выходного тока импульсного стабилизирующего преобразователя с новой структурой, благодаря чему обеспечивается технический результат в виде повышения надежности работы импульсного преобразователя и точности регулирования его выходного тока при любом заданном значении последнего. Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для регулирования выходного тока импульсного стабилизирующего преобразователя, содержащее двухтактный преобразователь мостового типа с первым и вторым управляемыми ключами, входным и выходным LC-фильтрами, выход первого из которых подсоединен ко входу упомянутого двухтактного преобразователя, а выход второго из которых подсоединен к нагрузке, в цепи которой включен датчик тока, выходной LC-фильтр подключен входом к выходу выпрямителя, вход которого подсоединен к вторичной обмотке высокочастотного трансформатора, первичная обмотка которого подсоединена к выходу двухтактного преобразователя, сетевой выпрямитель, подключенный выходом к входу третьего управляемого ключа, выход которого подключен к входу входного LC-фильтра, а его управляющий вход подключен к выходу ШИМ-компаратора, первый вход которого подключен к выходу генератора линейно-изменяющегося напряжения, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, узел управления, вход которого подключен к выходу суммирующего усилителя, а два его выхода подсоединены к первичным обмоткам разделительных импульсных трансформаторов, выводы вторичных обмоток каждого из которых подсоединены к управляющим входам упомянутых первого и второго управляемых ключей, источник опорного напряжения задания тока, дополнительно снабжено усилителем с кусочно-линейной передаточной характеристикой и интегросумматором, причем интегросумматор подключен первым входом к выходу источника опорного напряжения задания тока, вторым входом подключен к выходу датчика тока и выходом подключен ко второму входу суммирующего усилителя, а усилитель с кусочно-линейной передаточной характеристикой подсоединен входом к выходу суммирующего усилителя и выходом подключен ко второму входу ШИМ-компаратора.The objective of the invention is the construction of a device for regulating the output current of a pulse stabilizing converter with a new structure, which ensures a technical result in the form of increasing the reliability of the pulse converter and the accuracy of regulation of its output current for any given value of the latter. The solution to this problem is achieved by the fact that the device for controlling the output current of the pulse stabilizing converter, containing a push-pull bridge-type converter with the first and second controlled keys, input and output LC filters, the output of the first of which is connected to the input of the said push-pull converter, and the output of the second of which is connected to the load, in the circuit of which a current sensor is connected, the output LC filter is connected by the input to the output of the rectifier, the input of which is connected to the secondary the high-frequency transformer, the primary winding of which is connected to the output of the push-pull converter, a network rectifier connected by the output to the input of the third controlled key, the output of which is connected to the input of the input LC filter, and its control input is connected to the output of the PWM comparator, the first input of which is connected to the output of the ramp generator, the input of which is connected to the output of the clock generator, the control unit, the input of which is connected to the output of the summing amplifier, and two of the output are connected to the primary windings of isolation pulse transformers, the terminals of the secondary windings of each of which are connected to the control inputs of the first and second controlled keys, the reference voltage reference current is additionally equipped with an amplifier with a piecewise linear transfer characteristic and an integrator, the integrator being connected to the first input to the output of the reference voltage source of the current reference, the second input is connected to the output of the current sensor and the output is connected to the second th input summing amplifier, and the amplifier with a piecewise linear transfer characteristic input connected to the output of the summing amplifier and the output connected to the second input of the PWM comparator.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства и на фиг.2 - статическая характеристика усилителя с кусочно-линейной передаточной характеристикой.Figure 1 shows the functional diagram of the device and figure 2 is a static characteristic of the amplifier with a piecewise linear transfer characteristic.

Устройство для регулирования выходного тока импульсного стабилизирующего преобразователя содержит двухтактный преобразователь мостового типа с первым и вторым высокочастотными управляемыми ключами 1 и 2, входным и выходным LC-фильтрами 3 и 4 соответственно, выход первого из которых подключен ко входу упомянутого двухтактного преобразователя, а выход второго из которых подсоединен к нагрузке 5, в цепи которой включен датчик тока 6, выходной LC-фильтр 4 подключен входом к выходу выпрямителя 7, вход которого подключен к вторичной обмотке 8 высокочастотного трансформатора 9, первичная обмотка которого подсоединена к выходу двухтактного преобразователя, сетевой выпрямитель 10, подключенный выходом к входу третьего управляемого ключа 11, выход которого подключен к входу входного LC-фильтра 3, а его управляющий вход подключен к выходу ШИМ-компаратора 12, первый вход которого подключен к выходу генератора 13 линейно-изменяющегося напряжения, вход которого подключен к выходу генератора 14 тактовых импульсов, узел 15 управления, вход которого подключен к выходу суммирующего усилителя 16, а два его выхода подсоединены к первичным обмоткам разделительных импульсных трансформаторов 17 и 18, выводы вторичных обмоток каждого из которых подсоединены к управляющим входам упомянутых первого и второго управляемых ключей 1 и 2, источник 19 опорного напряжения задания тока, усилитель 20 с кусочно-линейной передаточной характеристикой и интегросумматор 21, который подключен первым входом к выходу источника 19 опорного напряжения задания тока, вторым входом подключен к выходу датчика тока 6 и выходом подключен к второму входу суммирующего усилителя 16, а усилитель 20 с кусочно-линейной передаточной характеристикой подсоединен входом к выходу суммирующего усилителя 16 и выходом подсоединен к второму входу ШИМ-компаратора 12.A device for controlling the output current of a pulse stabilizing converter comprises a push-pull bridge type converter with first and second high-frequency controlled keys 1 and 2, input and output LC filters 3 and 4, respectively, the output of the first of which is connected to the input of the said push-pull converter, and the output of the second of which is connected to the load 5, in the circuit of which the current sensor 6 is connected, the output LC filter 4 is connected by the input to the output of the rectifier 7, the input of which is connected to the secondary winding 8 high of a frequency transformer 9, the primary winding of which is connected to the output of a push-pull converter, a network rectifier 10, connected by an output to the input of the third controlled key 11, the output of which is connected to the input of the input LC filter 3, and its control input is connected to the output of the PWM comparator 12, the first the input of which is connected to the output of the linearly varying voltage generator 13, the input of which is connected to the output of the clock generator 14, the control unit 15, the input of which is connected to the output of the summing amplifier 16, and its output wires are connected to the primary windings of the isolation pulse transformers 17 and 18, the terminals of the secondary windings of each of which are connected to the control inputs of the first and second controlled keys 1 and 2, the reference voltage reference 19, the amplifier 20 with a piecewise linear transfer characteristic and integrosummer 21, which is connected by the first input to the output of the current reference voltage source 19, the second input is connected to the output of the current sensor 6 and the output is connected to the second input of the summing amplifier 16, and an amplifier 20 with a piecewise linear transfer characteristic connected to the input to the output of the summing amplifier 16 and the output connected to the second input of the PWM comparator 12.

Устройство для регулирования выходного тока импульсного стабилизирующего преобразователя работает следующим образом.A device for controlling the output current of a pulse stabilizing Converter operates as follows.

Пусть сопротивление нагрузки равно номинальному значению и импульсный преобразователь работает в установившемся режиме.Let the load resistance be equal to the rated value and the pulse converter operate in steady state.

Рассмотрим случай, когда сопротивление нагрузки 5 повышается не более чем в полтора раза. В этом случае ток нагрузки 5, который измеряется датчиком 6 тока, начинает уменьшаться. Выходной сигнал датчика тока 6 поступает на второй вход интегросумматора 21, на первый вход которого поступает выходной сигнал источника 19 опорного напряжения задания тока. В интегросумматоре 21 его входные сигналы сравниваются между собой и полученный сигнал рассогласования интегрируется, увеличивая выходной сигнал u_ИС интегросумматора 21. Выходной сигнал интегросумматора 21 поступает на второй вход суммирующего усилителя 16, на первый вход которого поступает выходной сигнал u_ДТ датчика тока 6. В суммирующем усилителе 16 его входные сигналы сравниваются между собой и полученный сигнал рассогласования u_Р=u_ИС-u_ДТ усиливается. Выходной сигнал суммирующего усилителя 16 увеличивается и поступает на входы узла 15 управления и усилителя 20 с кусочно-линейной передаточной характеристикой. В результате этого выходной сигнал усилителя 20 не изменяется, так как относительное значение его входного сигнала находится в пределах: 0,5<u_вх20<0,7 (см. фиг.2). Выходной сигнал u_вых20 усилителя 20 с кусочно-линейной передаточной характеристикой поступает на второй вход ШИМ-компаратора 12, на первый вход которого поступает выходной сигнал генератора 13 линейно изменяющегося напряжения. Выходной сигнал ШИМ-компаратора 12 в виде импульсной последовательности с постоянной длительностью импульсов поступает на управляющий вход третьего управляемого ключа 11. Поэтому на вход входного LC-фильтра 3 управляемый ключ 11 пропускает с выхода сетевого выпрямителя 10 импульсы напряжения постоянной длительности. Выходное напряжение входного LC-фильтра 3 импульсного преобразователя остается постоянным и никакого влияния на величину выходного напряжения последнего не оказывает.Consider the case when the load resistance 5 increases no more than one and a half times. In this case, the load current 5, which is measured by the current sensor 6, begins to decrease. The output signal of the current sensor 6 is supplied to the second input of the integro-adder 21, the first input of which receives the output signal of the reference voltage reference 19 of the current reference. In the integro-adder 21, its input signals are compared with each other and the received error signal is integrated, increasing the output signal u of the integro-adder _IC 21. The output of the integro-adder 21 is fed to the second input of the summing amplifier 16, the first input of which receives the output signal u _DT of the current sensor 6. In the summing the amplifier 16, its input signals are compared with each other and the received error signal u _P = u _IS -u _{DT is} amplified. The output signal of the summing amplifier 16 is increased and fed to the inputs of the control unit 15 and the amplifier 20 with a piecewise linear transfer characteristic. As a result of this, the output signal of the amplifier 20 does not change, since the relative value of its input signal is in the range: 0.5 <u _in20 <0.7 (see _figure 2). The output signal u _vyh20 amplifier 20 with a piecewise linear transfer characteristic is supplied to the second input of the PWM comparator 12, a first input of which receives the output signal of oscillator 13 linearly varying voltage. The output signal of the PWM comparator 12 in the form of a pulse sequence with a constant pulse width is fed to the control input of the third controlled key 11. Therefore, the controlled key 11 passes the output of the rectifier 10 with constant voltage pulses from the output of the rectifier 10. The output voltage of the input LC filter 3 of the pulse converter remains constant and has no effect on the value of the output voltage of the latter.

Выходной же сигнал узла 15 управления и, соответственно, выходные сигналы выпрямителя 7, выходного LC-фильтра 4 и датчика тока 6 увеличиваются. Причем это будет происходить до тех пор, пока выходной сигнал датчика тока 6 не станет равным выходному сигналу источника 19 опорного напряжения задания тока. И как только эти сигналы, поступающие на входы интегросумматора 21, сравняются по абсолютной величине, выходной сигнал интегросумматора 21 перестанет изменяться и наступит новый установившийся режим работы импульсного преобразователя.The output signal of the control unit 15 and, accordingly, the output signals of the rectifier 7, the output LC filter 4 and the current sensor 6 are increased. Moreover, this will happen until the output signal of the current sensor 6 becomes equal to the output signal of the source 19 of the reference voltage reference current. And as soon as these signals arriving at the inputs of the integrator 21 are equal in absolute value, the output signal of the integrator 21 will cease to change and a new steady-state operation mode of the pulse converter will occur.

Причем благодаря наличию в предложенном устройстве интегросумматора 21, установившаяся ошибка регулирования тока, в отличие от прототипа, будет равна нулю.Moreover, due to the presence of the integro-adder 21 in the proposed device, the steady-state current regulation error, in contrast to the prototype, will be zero.

Рассмотрим второй случай, когда сопротивление нагрузки 5 становится больше номинального более чем в полтора раза. В этом случае ток нагрузки 5 опять начинает уменьшаться. Уменьшается и выходной сигнал датчика тока 6, который поступает на второй вход интегросумматора 21. На первый вход последнего поступает выходной сигнал источника 19 опорного напряжения задания тока. В интегросумматоре 21 его входные сигналы сравниваются между собой и полученный сигнал рассогласования интегрируется, увеличивая выходной. Это приводит к тому, что выходной сигнал суммирующего усилителя 16 тоже увеличивается и поступает на входы узла 15 управления и усилителя 20 с кусочно-линейной передаточной характеристикой. В результате этого выходной сигнал узла 15 управления и, соответственно, выходные сигналы выпрямителя 7, выходного LC-фильтра 4 и датчика тока 6 тоже начинают увеличиваться.Consider the second case when the load resistance 5 becomes more than the nominal one more than one and a half times. In this case, the load current 5 begins to decrease again. The output signal of the current sensor 6, which is fed to the second input of the integrosummer 21, also decreases. The output signal of the reference voltage reference 19 is supplied to the first input of the latter. In the integrator 21, its input signals are compared with each other and the received error signal is integrated, increasing the output. This leads to the fact that the output signal of the summing amplifier 16 also increases and goes to the inputs of the control unit 15 and the amplifier 20 with a piecewise linear transfer characteristic. As a result of this, the output signal of the control unit 15 and, accordingly, the output signals of the rectifier 7, the output LC filter 4 and the current sensor 6 also begin to increase.

В это же время, как только выходной сигнал усилителя 20 с кусочно-линейной передаточной характеристикой превысит свое относительное значение 0,7, его выходной сигнал начнет увеличиваться. Этот сигнал поступает на второй вход ШИМ-компаратора 12, на первый вход которого поступает выходной сигнал генератора 13 линейно изменяющегося напряжения. Выходной сигнал ШИМ-компаратора 12 в виде импульсной последовательности с увеличивающейся длительностью импульсов поступает на управляющий вход третьего управляемого ключа 11. Поэтому на вход входного LC-фильтра 3 управляемый ключ 11 пропускает с выхода сетевого выпрямителя 10 импульсы напряжения тоже увеличивающейся длительности. Выходное напряжение входного LC-фильтра 3 импульсного преобразователя увеличивается и форсирует повышение выходного напряжения последнего и, соответственно, выходных сигналов выпрямителя 7, выходного LC-фильтра 4 и датчика тока 6 до таких значений, пока выходной сигнал датчика тока 6 не станет равным выходному сигналу источника 19 опорного напряжения задания тока. И как только эти сигналы, поступающие на входы интегросумматора 21, сравняются по абсолютной величине, выходной сигнал интегросумматора 21 перестанет изменяться и наступит новый установившийся режим работы импульсного преобразователя.At the same time, as soon as the output signal of the amplifier 20 with a piecewise linear transfer characteristic exceeds its relative value of 0.7, its output signal will begin to increase. This signal is fed to the second input of the PWM comparator 12, the first input of which receives the output signal of the ramp generator 13. The output signal of the PWM comparator 12 in the form of a pulse sequence with an increasing pulse duration is fed to the control input of the third controlled key 11. Therefore, the controlled key 11 passes the output pulses of increasing voltage duration from the output of the rectifier 10 to the input of the LC filter 3. The output voltage of the input LC filter 3 of the pulse converter increases and forces the increase in the output voltage of the last and, accordingly, the output signals of the rectifier 7, the output LC filter 4 and the current sensor 6 to such values until the output signal of the current sensor 6 becomes equal to the output signal of the source 19 reference voltage reference current. And as soon as these signals arriving at the inputs of the integrator 21 are equal in absolute value, the output signal of the integrator 21 will cease to change and a new steady-state operation mode of the pulse converter will occur.

Заметим, что благодаря введению в устройство усилителя 20 с кусочно-линейной передаточной характеристикой, в нем, в отличие от прототипа, при любой величине сигнала задания тока сохраняется требуемое однозначное соответствие между значениями сигналов управления высокочастотными управляемыми ключами 1 и 2 с одной стороны и третьим управляемым ключом 11 с другой стороны.Note that due to the introduction of an amplifier 20 with a piecewise linear transfer characteristic into the device, in it, unlike the prototype, for any value of the current setting signal, the required unambiguous correspondence between the values of the control signals of high-frequency keys 1 and 2 on the one hand and the third key 11 on the other hand.

Рассмотрим третий случай, когда сопротивление нагрузки 5 становится меньше номинального более чем в полтора раза. В этом случае ток нагрузки 5 начинает увеличиваться. Увеличивается и выходной сигнал датчика 6 тока, который поступает на второй вход интегросумматора 21. На первый вход последнего поступает выходной сигнал источника 19 опорного напряжения задания тока. В интегросумматоре 21 его входные сигналы сравниваются между собой и полученный сигнал рассогласования интегрируется, уменьшая выходной. Это приводит к тому, что выходной сигнал суммирующего усилителя 16 тоже уменьшается и поступает на входы узла 15 управления и усилителя 20 с кусочно-линейной передаточной характеристикой. В результате этого выходной сигнал узла 15 управления и, соответственно, выходные сигналы выпрямителя 7, выходного LC-фильтра 4 и датчика тока 6 тоже начинают уменьшаться.Consider the third case when the load resistance 5 becomes less than the nominal by more than one and a half times. In this case, the load current 5 begins to increase. The output signal of the current sensor 6, which is fed to the second input of the integro-adder 21, also increases. The output of the current reference voltage source 19 is supplied to the first input of the latter. In the integrator 21, its input signals are compared with each other and the received error signal is integrated, reducing the output. This leads to the fact that the output signal of the summing amplifier 16 also decreases and goes to the inputs of the control unit 15 and the amplifier 20 with a piecewise linear transfer characteristic. As a result of this, the output signal of the control unit 15 and, accordingly, the output signals of the rectifier 7, the output LC filter 4, and the current sensor 6 also begin to decrease.

В это же время, как только выходной сигнал усилителя 20 с кусочно-линейной передаточной характеристикой станет меньше своего относительного значения 0,3, его выходной сигнал начнет уменьшаться. Этот сигнал поступает на второй вход ШИМ-компаратора 12, на первый вход которого поступает выходной сигнал генератора 13 линейно изменяющегося напряжения. Выходной сигнал ШИМ-компаратора 12 в виде импульсной последовательности с уменьшающейся длительностью импульсов поступает на управляющий вход третьего управляемого ключа 11. Поэтому на вход входного LC-фильтра 3 управляемый ключ 11 пропускает с выхода сетевого выпрямителя 10 импульсы напряжения тоже уменьшающейся длительности. Выходное напряжение входного LC-фильтра 3 импульсного преобразователя уменьшается и форсирует снижение выходного напряжения последнего и, соответственно, выходных сигналов выпрямителя 7, выходного LC-фильтра 4 и датчика тока 6 до таких значений, пока выходной сигнал датчика тока 6 не станет равным выходному сигналу источника 19 опорного напряжения задания тока. И как только эти сигналы, поступающие на входы интегросумматора 21, сравняются по абсолютной величине, выходной сигнал интегросумматора 21 перестанет изменяться и наступит новый установившийся режим работы импульсного преобразователя.At the same time, as soon as the output signal of the amplifier 20 with a piecewise linear transfer characteristic becomes less than its relative value of 0.3, its output signal will begin to decrease. This signal is fed to the second input of the PWM comparator 12, the first input of which receives the output signal of the ramp generator 13. The output signal of the PWM comparator 12 in the form of a pulse sequence with a decreasing pulse duration is fed to the control input of the third controlled key 11. Therefore, the controlled key 11 passes the input voltage rectifier 10 of the decreasing duration from the output of the rectifier 10 to the input of the LC filter 3. The output voltage of the input LC filter 3 of the pulse converter decreases and forces a decrease in the output voltage of the last and, accordingly, the output signals of the rectifier 7, the output LC filter 4 and the current sensor 6 to such values until the output signal of the current sensor 6 becomes equal to the output signal of the source 19 reference voltage reference current. And as soon as these signals arriving at the inputs of the integrator 21 are equal in absolute value, the output signal of the integrator 21 will cease to change and a new steady-state operation mode of the pulse converter will occur.

Таким образом, вне зависимости от величины сигнала задания тока предложенное устройство, в отличие от прототипа, обеспечивает, во-первых, нулевую статическую ошибку регулирования тока. Во-вторых, апериодический характер изменения тока даже при ступенчатом изменении сопротивления нагрузки. В-третьих, согласованность работы контуров регулирования тока и входного напряжения импульсного преобразователя. Тем самым достигается повышение надежности работы импульсного преобразователя и точности регулирования его выходного тока при любом заданном значении последнего.Thus, regardless of the magnitude of the signal for setting the current, the proposed device, in contrast to the prototype, provides, firstly, a zero static error of current regulation. Secondly, the aperiodic nature of the current change even with a stepwise change in the load resistance. Thirdly, the coordination of the current control circuits and the input voltage of the pulse converter. This improves the reliability of the pulse converter and the accuracy of regulation of its output current for any given value of the latter.

Claims

A device for controlling the output current of a pulse stabilizing converter, comprising a push-pull bridge type converter with first and second controlled keys, input and output LC filters, the output of the first of which is connected to the input of the said push-pull converter, and the output of the second of which is connected to the load, in a circuit which includes a current sensor, the output LC filter is connected by the input to the output of the rectifier, the input of which is connected to the secondary winding of the high-frequency transformer, primary the winding of which is connected to the output of the push-pull converter, a network rectifier connected by the output to the input of the third controlled key, the output of which is connected to the input of the LC input filter, and its control input is connected to the output of the PWM comparator, the first input of which is connected to the output of the ramp generator , the input of which is connected to the output of the clock generator, a control unit, the input of which is connected to the output of the summing amplifier, and its two outputs are connected to the primary windings of section pulse transformers, the conclusions of the secondary windings of each of which are connected to the control inputs of the aforementioned first and second controlled keys, the source of the reference voltage reference current, characterized in that the device is additionally equipped with an amplifier with piecewise linear transfer characteristic and integrosummer, moreover, the integrosummer is connected by the first input to the output of the reference voltage source of the current reference, the second input is connected to the output of the current sensor and the output is connected to the second input of the total guide amplifier, a first input of which receives the output of the current sensor, and an amplifier with a piecewise linear transfer characteristic input connected to the output of the summing amplifier and the output connected to the second input of the PWM comparator.