SU1065998A1

SU1065998A1 - Method of adjusting voltage of multichannel pulse converter

Info

Publication number: SU1065998A1
Application number: SU813353069A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Яковлевич Михальченко
Priority date: 1981-11-13
Filing date: 1981-11-13
Publication date: 1984-01-07

Abstract

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, при котором распредел ют регулируемые напр жени по д каналам преобразовател , регулируют в одном канале среднее напр жение изменением частоты следовани импульсов этого напр жени , поддерживают при этом в остальных каналах напр жени неизменными и суммируют напр жени всех п кангшов, причем регулирование осуществл ют во всех каналах поочередно, а начинают регулирование напр жени в очередном канале после достижени максимального (минимального) значени на-пр жени в предЕЛДущем канале, отличающийс тем, что, с целью повышени качества выходного напр жени , регулирование напр жени в каждом канале осуществл ют при минимально заданной частоте следоваС ни импульсов напр жени путем изS менени длительности импульсов или (Л пауз от нул до заданной величины, а при достижении импульсом или паузой крайнего значени - путем изменени частоты следовани импульсов или пауз максимально заданной величины при их неизменной длительности .The method of regulating the voltage of a multichannel pulsed converter, which distributes controlled voltages across the converter channels, regulates the average voltage by changing the pulse frequency of this voltage in one channel and keeps the output voltage equal to the same voltage and finds the output voltage per unit voltage. The regulation is carried out alternately in all channels, and the regulation of the voltage in the next channel begins after the maximum (minimum) is reached. the voltage values in the limit channel, characterized in that, in order to improve the quality of the output voltage, voltage regulation in each channel is carried out at the minimum specified frequency of the voltage pulse by either changing the pulse width or (L pause from zero to a given value, and when a pulse or a pause reaches an extreme value - by changing the frequency of the pulse or pause following the maximum specified value at their constant duration.

Description

о:about:

елate

СОWITH

соwith

00 Изобретение относитс к электро технике, в частности к технике рерулироаани и стабилизации посто нных и переменных напр жений, и мож найти применени при создании регулируемых (стабилизированных) неточников электропитани с модул цией выкодного напр жени и мощных ключевых усилителей в тех случа х, когда требуетс высокое качество вы ходного напр жени и быстродействи регулировани при минимальной масс Ц габаритах самих регул торов. : Известны способы регулировани к переменного, так и посто нного напр жений , реализующие частичную импульсную модул цию выходного напр жени , При небольшой глубине мо дул ции (5-15%)и may такие способы позвол ют получить довольно высокое качество выходного напр жени за счет незначительных искажений на- , пр жени источника питани lj . Известны способы регулировани напр жени многофазного импульсного преобразовател , заключающиес в преобразовании напр жени источИика питани в р д импульсных последовательностей , сдвинутых друг от носительно друга по фазе на дискретный угол, и регулировании среднего значени выходного напр жени путем изменени относительной длительности импульса 2 . Такие способы позвол ют поддерживать посто нными показани выходного напр жени вне зависимости от глубины регулировани . Однако в спектре выходного напр жени содержатс искажающие гармоники, частота кдторых в р де случаев ниже частоты входного модулирующего напр жени , Ч;То делает невозможным эффективную фильтрацию такого напр жени без У;худш1ени быстродействи регулировани . Наиболее близок к предлагаемому способ регулировани напр ж..ни мно гоканального импульсного преобразовател , заключающийс в том, что . весь диапазон регулировани вкходного напр жени по амплитуде раздел ют на зоны, преобразуют напр жение источника питани в р д импульс 1ЫХ последовательностей, число кото рых соответствует числу каналов импульсного преобразовател , су№ гарую напр жени этих последовательностей причем регулируют среднее значение напр жени в каждой последующей зоне в функциональной зависимости от входного сигнала при достижении сре него значени напр жени импульсной последовательности в предыдущей зоне своего максимального значени путем изменени относительной длительности импульсов з1 , Известный способ позвол ет реализовать многозонную широтно-импульсную модул цию, имеющую преимущества перед способами с квантованием всего потока энергии по времени, и создавать на этой основе быстродействующие регул торы напр жени .Однако при таком способе неоправдано занижен диапазон регулировани при малых кратност х квантовани из-за существенной зависимости амплитуды выходного напр 5ени от кратности квантовани , фазы управл ющего сигнала относительно тактовых интервалов и глубины модул ции. Кроме того, из-за конечной длительности переключени полупроводниковых приборов сохран ютс нерегулируемые импульсы и паузы в выходном напр жении, т.е. не удаетс тлностью исключить квантование всего потока энергии по времени . Это приводит к снижению качества выходного напр жени (росту пульсаций, коэффициента гармоник, особенно при повышенных частотах коммутации ) . Указанные недостатки при больших скорост х изменени управл ющего сигнала также существеЕ но затрудн ют или делают невозможным эффективную фильтрацию напр жени . Цель изобретени - повышение качества выходного напр жени за счет стабилизации его спектрального состава при изменении амплитуды и частоты управлени сигнала и путем исключени нерегулируемых импульсов или пауз. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу регулировани напр жени многоканального импульсного преобразовател , заключающемус в том, что регулируемое напр жение по амплитуде распредел ют по И каналам преобразовател , регулируют в одном канале среднее напр жение изменением частоты следовани импульсов , поддерживают при этом в остальных кансшах напр жение неизменным и суммируют напр жени всех tr каналов, причем регулирование осуществл ют во всех каналах поочередно, а начинают регулрование напр жени в очередном канале после достижени максимального (минимального) значени напр жени в предыдущем канале , регулирование напр жени в каждом канале осуществл ютс при минимально заданной частоте следовани импульсов путем изменени длительности импульсов или пауз от нул до заданной величины, а при достижении импульсом или паузой крайнего значени - путем изменени частоты следовани импульсов или пауз до максимального заданного значени при их неизменной длительности. На фиг, 1 приведена блок-схема устройства дл реализации способа; на фиг. 2 (о и6} - эпюры регулируемого напр жени . Схема содержит источник 1 питани многоканальный импульсный преобразователь 2 , сумматор 3, соединенный с фильтром 4, схему управлени , включающую фаэосдвигающее устройство 5, задающий генератор б и пороговые элементы 7 и 8 соответственно максимального и минимального уровне Уровни отсечки, пороговых устройстэ 7 и 8 совмещены, а их число выбирают исход из услови реализа ции того или иного способа регулировани . Это число может быть любым в пределах от единицы до числа каналов импульсного преобразовател На фиг. 2 (аи ё ) обозначено: на жение входного управл ющего сигнала 9; напр жени импульсных последовательностей 10-13, а также сумм ные напр жени 14 и 15 импульсного преобразовател на входе фильтра. Сущность способа при изменении длительности импульсов (фиг. 2а ) заключаетс в том, что весь диапазон регулировани выходного напр жени по амплитуде раздел ют на зоны {дл определенности число зон прин то равньлм четырем) за счет то го, что при сигнале 9 управлени (фиг. 2 а), меньшем уровн отсечки пороговых устройств 7 и 8 (фиг. 1) фазосдвигающее устройство 5 воздей ствует на импульсный преобразовате 2 таким образом, что преобразует напр жение источника 1 питани (од ного из его каналов) в импульсную последовательность 10, длительност импульсов которой измен етс в фун циональной зависимости от входного сигнала, при заданной минимальной частоте следовани этих импульсов (интервал времени ). При дос жении сигнале 9 управлени уровн отсечки пороговых элементов 7 и 8 фиксируетс максимальна длительность импульсаtu g,. Дл дальнейшего увеличени среднего значени напр жени этой импульсной по ,следовательности задают диапазон изменени частоты следовани импульсов от мииимального значени д максимсшьного и с момента времени i измен ют частоту следовани импульсов ( длительностью1ц „о,) до заданного максимального значени ( интервал времени1,1 fio при котором среднее значение напр жени этой импульсной последовательности равно единице и не содержит нерегулируемых пауз. Поскольку напр жени в остальных каналах равны нулю, то до момента времени i, на выходе сумматора 3 действует импульсна последовательность 10. С этого момента напр жение регулируют в следующей зоне, т.е. дальнейшее увеличение упра:;л ющего сигнала приводит к регулированию среднего значени напр жени импульсной последовательности 11 второго канала импульсного преобразовател 2 путем изменени длительности импульсов (интервалi2tt4t) и их частоты следовани (интервал ). Напр жение на выходе сумматора 3 равно сумме напр жений последовательностей 10 и 11. При дальнейшем увеличении входного сигнала процессы повтор ютс в остальных каналах и на выходе сумматора действует напр жение 14, равное сумме напр жений всех импульсных последовательностей 10-13, по форме близкое к входному. На выходе фильтра 4 действует сглаженное напр жение 14 усиленного по мощности входного сигнала. При регулировании изменением длительности пауз дл повышени эффективности фильтрации нап1 жени при малых уровн х управл ющего сигнал в каждой импульсной последовательности регулируют среднее значение напр жени путем изменени длительности паузы in от нул до заданной величины in ах Р достижении длительности паузы величины (моменты времени 1,1 f 1 4 ) мен ют частоту следовани до заданного максимального значени . При малых уровн х входного сигнала 9 увеличиваетс частота следовани пауз что позвол ет эффективно выдел ть фильтром 4 из выходного напр жени 15 сумматора гладкую составл ющую с минимальными искажени ми.00 The invention relates to electrical engineering, in particular, to the technique of reruling and stabilizing DC and AC voltages, and can be used to create regulated (stabilized) power supply inaccurators with high voltage modulation and powerful key amplifiers in cases where high quality of output voltage and control speed with minimum masses C dimensions of the controllers themselves. : Known methods of regulating to alternating and dc voltage, which realize partial pulse modulation of the output voltage, With a small modulation depth (5-15%) and such methods can produce a rather high quality of the output voltage due to slight distortion on the power supply source, lj. Methods are known for regulating the voltage of a multiphase pulse converter, which consists in converting the power supply voltage into a series of pulse sequences shifted from one another in phase to a discrete angle, and controlling the average value of the output voltage by varying the pulse duration 2. Such methods make it possible to maintain a constant output voltage, regardless of the depth of adjustment. However, the output voltage spectrum contains distorting harmonics, the frequency of which, in a number of cases, is lower than the frequency of the input modulating voltage, H; This makes it impossible to effectively filter such a voltage without Y, or a slower control rate. Closest to the proposed method of controlling the voltage of a multichannel pulse converter, which consists in the fact that. The entire input voltage adjustment range is divided by amplitude into zones, the voltage of the power supply is transformed into a series of impulses of 1YH sequences, the number of which corresponds to the number of channels of the impulse converter, the total voltage of these sequences is adjusted zone in the functional dependence on the input signal when the medium reaches the value of the voltage of the pulse sequence in the previous zone of its maximum value by and variations of the relative pulse duration z1. The known method allows to implement multi-zone pulse-width modulation, which has advantages over methods with quantization of the entire energy flow over time, and to create on this basis high-speed voltage regulators. However, with this method, the range of regulation is unjustified. low quantization multiplicities due to the substantial dependence of the amplitude of the output eg 5 on the quantization ratio, the phase of the control signal relative to the clock interval s and depth modulation. In addition, due to the finite switching time of semiconductor devices, unregulated pulses and pauses in the output voltage, i.e. It is not possible to exclude the quantization of the entire energy flow over time. This leads to a decrease in the quality of the output voltage (increased ripple, harmonic coefficient, especially at higher switching frequencies). These drawbacks at high rates of change of the control signal also substantially either make it difficult or impossible to effectively filter the voltage. The purpose of the invention is to improve the quality of the output voltage by stabilizing its spectral composition with a change in the amplitude and frequency of control of the signal and by eliminating unregulated pulses or pauses. The goal is achieved by the fact that, according to the method of controlling the voltage of a multichannel pulse converter, the fact that the controlled voltage is distributed across the amplitude along the AND channels of the converter, the average voltage is controlled in one channel by changing the pulse frequency in the other channels the voltage is constant and the voltages of all tr channels are summed, and the regulation is carried out alternately in all channels, and the voltage regulation is started in the next to After reaching the maximum (minimum) voltage value in the previous channel, the voltage in each channel is controlled at the minimum specified pulse frequency by varying the duration of the pulses or pauses from zero to a specified value, and when the pulse or pause reaches the extreme value, changes in the frequency of the following pulses or pauses to the maximum specified value at their constant duration. FIG. 1 is a block diagram of a device for implementing the method; in fig. 2 (about 6} - diagrams of adjustable voltage. The circuit contains a power source 1 multichannel pulse converter 2, an adder 3 connected to filter 4, a control circuit including a photoelectric shifter 5, a master oscillator b and threshold elements 7 and 8, respectively, maximum and minimum level The cut-off levels, the threshold devices 7 and 8 are combined, and their number is chosen based on the condition of implementation of a particular control method. This number can be any number from one to the number of channels of the pulse transform Ate In Fig. 2 (ai, e) it is indicated: the input control signal 9, the voltage of the pulse sequences 10-13, as well as the sum of the voltage 14 and 15 of the pulse converter at the filter input.The essence of the method when changing the pulse duration (Fig 2a) consists in the fact that the entire range of output voltage regulation in amplitude is divided into zones (for definiteness, the number of zones is assumed to be equal to four) due to the fact that with control signal 9 (FIG. 2 a), a lower cut-off level of threshold devices 7 and 8 (Fig. 1), phase-shifting device 5 acts on pulse converter 2 in such a way that it converts the voltage of power supply 1 (one of its channels) to pulse sequence 10, pulse duration which varies as a function of the input signal, at a predetermined minimum frequency of these pulses (time interval). When signal 9 of control of the cut-off level of threshold elements 7 and 8 is reached, the maximum pulse duration g, is fixed. To further increase the average value of the voltage of this pulse sequence, the sequence sets the range of the pulse frequency change from the maximal value of the maximum and from time i changes the pulse frequency (duration 1 c) about to the specified maximum value (time interval 1,1 fio at where the average value of the voltage of this pulse sequence is equal to one and does not contain unregulated pauses. Since the voltage in the other channels is equal to zero, then up to time i, n The output of the adder 3 operates a pulse sequence 10. From this point on, the voltage is controlled in the next zone, i.e., a further increase in the control:; the driving signal adjusts the average voltage value of the pulse sequence 11 of the second channel of the pulse converter 2 by changing the pulse duration ( interval2tt4t) and their repetition frequency (interval). The voltage at the output of adder 3 is equal to the sum of the voltages of sequences 10 and 11. As the input signal increases further, the processes repeat In the remaining channels and at the output of the adder, a voltage of 14, equal to the sum of the voltages of all the pulse sequences 10–13, is close in form to the input. At the output of the filter 4, the smoothed voltage 14 of the amplified input power acts. When adjusting by changing the pause duration to increase the filtering efficiency of the voltage at low levels of the control signal in each pulse sequence, the average value of the voltage is adjusted by changing the pause duration in from zero to a predetermined value in ax P and reaching the pause duration value (time points 1.1 f 1 4) change the frequency to a predetermined maximum value. At low levels of the input signal 9, the pause frequency increases, which makes it possible to effectively isolate the filter 4 from the output voltage 15 of the adder with a smooth component with minimal distortion.

tUmmrtUmmr

Claims

METHOD FOR VOLTAGE REGULATION OF A MULTI-CHANNEL PULSE CONVERTER, in which adjustable voltages are distributed across η channels of the converter, the average voltage is controlled in one channel by changing the pulse repetition rate of this voltage, the voltage in all other η channels is kept constant and the voltages of all η channels are summed, and regulation is carried out in all channels in turn, and begin to regulate the voltage in the next channel after reaching the maximum (minimum) value voltage in the previous channel, characterized in that, in order to improve the quality of the output voltage, voltage regulation in each channel is carried out at a minimum specified pulse voltage repetition rate by changing the pulse or pause duration from zero to a specified value, and when the pulse or pause reaches the extreme values - by changing the pulse repetition rate or pauses of the maximum specified value with their constant duration.