SU1403031A1 - Способ стабилизации напр жени - Google Patents

Description

Г(2)) 4113197/24-07 (22) 23.06.86 (46) 15,06.88. Бюл. № 22

(71)Киевский политехнический институт им.50-лети  Великой Окт брьской социалистической революции

(72)В.Я.Жуйков, В.Е.Сучик, И.З.Мосонь и И.А.Яценко (33) 621 .316.722.1 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1049880, кл. G 05 F 1/56, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1288663, кл. G 05 F 1/445, 1985.

(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ

(57)Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к области вторичного электропитани  радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретени  - повьшение качества стабилизации в динамическом режиме. Цифровое регулирование выходного параметра осуществл етс  путем разбиени  диапазона его

возможных отклонений на частично пе- рекрыйающиес  зоны и обработки сигнала отклонени  с разр дностью, мены шей полной разр дности выходного параметра . В устройстве. реализующем способ, выходной параметр воспринимаетс  делителем 2 напр жени  и преобразуетс  аналого-цифровым преобразователем 3 в цифровой код. С помощью блока 13 вьщел етс  зона регулировани  и определ етс  ее номер. Далее в контуре обратной св зи осуществл етс  обработка сигнала отклонени , соответствующего вьщеленной зоне. Полученный в результате обработки код складываетс  или вычитаетс  в сумматоре 8 из кода предьщущ его значени . Результат суммировани  полной разр дности преобразуетс  в циф--.. роаналоговом преобразователе 9 в аналоговый сигнал, которым производитс  управление регулирующим элементом 1. 2 з.п.ф-лы, 3. ил.

§

САЭ О 00

t14

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  при построении источников вторичного электропитани  радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества стабилизации в динамическом режиме.

На фиг.1 представлена функциональнал схема устройства реализующего предлагаемый способ применительно к стабилизации напр жени ; на фиг.2 - показан выбор частично перекрывающихс  зон регулировани ; на фиг.З при- ведены графики переходного процесса . дл  случа  стабилизации напр жени .

В силовой тракт стабилизатора напр жени  входит транзисторный регулирующий элемент 1 (фиг.1) последовательного типа. В тракт обратной св зи последовательно включены резистивный делитель 2 напр жени , аналого-цифровой преобразователь 3 поразр дного уравновешивани , блок 4 сравнени , блок 5 мультиплексировани , цифровой умножитель 6, блок 7 демультиплексировани , сумматор 8 с накоплением и цифроаналоговый преоб- разователь 9. К тракту обратной св зи относ тс  также задатчик 10 кода опорного напр жени  (цифровой регистр ), задатчик 1 Г кода коэффициента усилени  цепи обратной св зи, задатчик 12 начального значени  регу

лирующей величины, блок 13 выделени 

перекрывающихс  зон и блок 14 управлени . задатчика 10 кода опорного напр жени  подключен к входу задатчика 11 кода коэффициента усилени  цепи обратной св зи и соответствующему входу блока 4 сравнени . Выход задатчика 11 соединен с соответствующим входом цифрового умножител  6. Выход задатчика 12 начального значени  регулирующей величины соединен с соответствующим входом сумматора 8 с накоплением. Вход блока 13 выделени  перекрывающихс  зон подключен к выходу блока 4 сравнени , а выход - к входу блока 14 управлени  Выход последнего соединен с управл ющими входами блока 5 мультиплексировани  и блока 7 демультиплексировани .

Сущность способа заключаетс  в следующем.

Аналоговый сигнал обратной св зи преобразуют в цифровой код (п)

разр дностью М (М в N). Этот цифровой код вычитают из заданного цифрового кода Ug эталонного значени  сигнала обратной св зи, соответствующего требуемому выходному напр жению, и получают цифровой код сигнала обратной св зи в текущий момент времени:

сги

Uarи .. (п) .

ос

g s

0

5

0

35

г

40

45

50

Цифровой код t/U сравнивают с М-разр дным нулевым кодом. Если среди первых .s разр дов существуют ненулевые , то обрабатывают первые m (га 7s) разр дов. После обработки этих первых разр дов цифрового кода t/U получают 2т-раз р дный цифровой код изменени  регулирующего параметра , который суммируют с соответствующими (одноименными ) разр дами полного М-разр дного цифрового кода значени  регулирующего параметра. Полученный М-разр дный цифровой код преобразуют в аналоговую форму и используют дл  регулировани  напр жени .

Если среди первых s разр дов М-разр дного цифрового кода cfU сигнала рассогласовани  все нулевые, то переход т к проверке следующих s разр дных групп. Если среди вторых s разр дов есть ненулевые, тогда обрабатывают следующую группу из m разр дов цифрового кода с/Ч, начина  с (s+1)- го. Если и среди вторых s разр дов все нулевые, то обрабатывают следующую группу из m разр дов, начина  с (2s+l)-ro разр да, и т.д. до последней 1-ой группы из m разр дов. Над всеми группами разр дов производ т все описанные выше действи  до осуществлени  регулировани .

Цифровое регулирование осуществл ют в зонах, которые стро т таким образом, что кажда  последующа  зона встроена в предьиущую и они частично перекрываютс  (фиг.2). Ширина каждой из зон равна m разр дов, регулирование осуществл ют в первой () зоне с щагом квантовани 

cfU,

к&

сШмоП I - 1

,(П

Если учесть, что сГ U - значе-- ние цифрового кода сигнала рассогла31403031

совани  с точностью до разр да,  вл ющегос  границей снизу -f -и зоны регулировани , то дл  первой зоны оказываетс  справедливым соотношение

(cfU,). . (q -l)l и,)1,

и«акс

где Л1,

Регулирование осуществл ют в пер- йой зоне до тех пор, пока первые s разр дов цифрового кода fl сигнала рассогласовани  не станут нулевыми . В слзгчае, когда первые s разр дов цифрового .кола нулевые,

т.е. f Ui , переход т к обработке второй группы из m разр дов цифрового кода сигнала рассогласовани , начина  с (s+I)-ro разр да, что соответствует регулированию во второй зоне V 2 с шагом квантовани 

о UMOIHC

fUi

KB

m«S .

q -

Дл  второй зоны имеет место соотношение

, I 4 I /-5

(q) Uji

где

cfU

макс

. I

Поскольку () сГи rfU, , то

fi3i iicfu M ,|.

Аналогично вьше приведенному вы- ходнуто величину будут уточн ть, пока t/4J не станет равным нулю с точностью до шага квантовани  послед- - ней зоны ( г 1), т.е.

fVc

KS

т(

q -1

Дл  последней зоны имеем

, I . | |«/и,.,,

где

(aK.c

( сСимокс

М.

q - 1

М, то f

Так как т+(1-1)s

и

в процессе регулировани  цифровой код сигнала рассогласовани , имеющий разр дность М обрабатывают т-раз- р дными группами по пропоцрионально- му,пропорционально-интегральному или пропорционально-интегрально-диф0 ференциальному закону. Например, со- .. ответствующий сигнал рассогласовани  усиливают в К раз путем умножени  цифрового кода т-разр дн ой группы на т-разр дный код коэффициента усилени 

5 К цепи обратной св зи.

Абсолютна  погрешность приведенной цифровой системы регулировани  определ етс  шагом квантовани  1-й зоны, т.е. младшим разр дом полного цифрового кода

0

fV

макс

KB

1

Регулирование в зонах за счет отбрасывани  -необратимых разр дов приводит к регулировани  в динамическом режиме. Погрешность регулировани  в динамическом режиме зависит от номера зоны, в которой

ведетс  регулирование, и определ етсй шагом квантовани  в этой зоне.

У м«

г.

М

m + (r-iis .

Регулирование в частично перекрывающихс  зонах улучшает качество регулировани  в динамических режимах по сравнению с регулированием в неперекрывающихс  зонах,поскольку в этом случае шаг квантовани  в qS раз меньше максимального сигнала рассогласовани  дл  г-ой зоны, а следовательно , и относительна  погрешность

тоже в q5 раз меньше. С помощью

подбора параметров m из можно добитьс  заданной точности регулировани  в динамическом режиме.

Устройство, реализующее предлагае- мый способ, работает следующим образом .

Напр жение обратной св зи, пропорциональное выходному напр жению, поступает с выхода делител  2 на вход аналого-цифрового преобразовател  3, преобразуетс  в параллельный цифровой код и подводитс  к сигнальному входу блока 4 сравнени . Последний осуществл ет вычитание из задан

ного эталонного значени  кода опорного напр жени  текущее значение кода сигнала обратной св зи. Результат вычитани  в п{1 мом коде поступает на сигнальный вход блока 5 мультиплексировани , В зависимости от значени  кода результата вычитани  блок 13 вьщел ет зону регулировани , а блок 14 управл ет передачей на выход блока 5 мультиплексировани  соответ- ;ствующей группы разр дов. Этот код :переданной группы разр дов, направл етс  к цифровому умножителю 6, куда подводитс  также код коэффициента усилени  цепи обратной св зи из блок П .

В результате умножени  на выходе цифрового умножител  6 получают ре- ;зультирующий цифровой код, который подводитс  к демультиплексору 7. На |выходах демультиплексора.7, управл в ;мого блоком 14, по вл етс  упом ну- тый выше цифровой код. Этот код постпает на вход сумматора 8 с накоплени . ем и в зависимости от знака результата вычитани  в блоке 4 складьшаетс  или вычитаетс  из кода предыдущего значени  регулирующего параметра. .Долученный на выходе сумматора 8 код поступает на вход цифроаналогового преобразовател  9 и преобразуетс  последним во временной интервал или другую вели 4ину, удобную дл  управлени  регулирующим злементом 1.

Регулирование выходного напр жени  осуществл етс  путем из feнeни  Цифрового кода эталонного значени  )егулируемой и выполн етс  с начала дл  старшей группы разр дов йода сигнала с выхода блока 4 сравне йи . Затем с установлением выходной Величины, когда.старща  группа раз- обнул етс , переход т к младшей , и т.д. до самой младшей группы разр дов. При изменении (переключении уставки) цифрового кода эталонного значени  опорного напр жени  на выходе задатчика 11 в соответствии с этим кодом опорного напр жени  по вл етс  цифровой код максимально воз Можного коэффициента усилени  цепи . Обратной св зи, обеспечивающий наиболее быстрое протекание переходных Процессов в фильтре. Через наперед заданное врем  этот код замен етс  кодом коэффициента усилени  дл  ста- тического режима работы.

0

5

5

0

0

5

0

5

0

5

Кривые переходного процесса, приведенные на фиг.З, применительны к стабилизации напр жени . За эталонную прин та крива  15 дл  регулировани  с разр дностью М 16 без.зон. Крива  16 дл  регулировани  в перек- рьшающихс  зонах . с периодом Т более точно отражает эталонный переходный процесс, чем крива  17,, относ - ща с  к регулированию в неперекрывающихс  зонах аналогичной ширины.

Максимальна  относительна  ошибка при регулировании в перекрывающихс  зонах в 3,1 раза меньще, чем в не- перекрьшайщихс  зонах. При регулировании в неперекрьшающихс  зонах наблюдаетс  запаздывание в протекании переходного процесса. Вычисление текущего значени  управл ющего сигнала при регулировании в зонах осуществл етс  намного быстрее, чем при регулировании без зон.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1. Способ стабилизации напр жени  с помощью компенсационного стабилизатора напр жени  с регулирующим органом , заключающийс  в измерении вы-- ходного параметра стабилизатора, разбиении диапазона его возможных отклонений от заданного значени  на отдельные зоны, дискретизации выходного параметра, вы влении сигнала отклонени , регистрации номера зоны с текущим отклонением, формнро1вании кодового сигнала рассогласовани , обработке последнего в соответствии с выбранным законом регулировани  с посто нной разр дностью, меньшей полной разр дности диапазона возможных отклонений выходного параметра, и последовательным переходом от старшей группы разр дов к младшей, изменении коэффициента передачи регулирующего органа в моменты дискретных отсчетор выходного параметра с шагом кванто- ;вани , прогрессивно завис щим от номера зоны, отличающийс  тем, что с целью повьшени  качества , стабилизации в динамическом режиме, указанную обработку сигнала рассогласовани  производ т в частично пе- рекрьшающихс  зонах с р зр дностью, произвольно соотнос щейс  с полной разр дностью , при вьлолнении условий:

   .

   М га + (l-I)s;

   М ml; l,s,m,Me N,

   где М - полна  разр дность; m - разр дность зоны; 1 - количество зон; S - рассто ние между зонами (количество разр дов сдвига); N - множество натуральных чисел. 2, Способ по п.1, о т л и ч а rani и и с   тем, что номера зон регулировани  выбирают с учетом соотношений:

   icAjf l | / иуи1 ;

   (Hc

   I

   о UMCtte

   -уГГ

   Л

   VAkc

   /U(

   q - I

   /77-4

   /--7

   где V - номер зоны и номер группы

   обрабатьгеаемых разр дов; диапазон возможных отклонений выходного параметра, например напр жени ; /и - относительное отклонение выходного параметра дл  v-й зоны.

   (Ги„ - нижн   граница j-fi зоны; . q - основание системы счислени  .

   3. Способ по пп.1 и 2, о т л и- ч а к, щ и и с   тем, что шаг кванто- 5 вани  выходного параметра определ ют из соотношени 

   0

   ,

   сШм«ке ш

   I у   1,1.

   Ike .тЛу-Я5 Г

   где fl}y - шаг квантовани  дл  j-fi зоны.

   г

   г-5

   фиг. 2

   Uf8j

   Зй

   to

   ю

   iS M f6

   re- f fff,. f 7

   f7- M fff, frr-6, f-4

   f i 6 д fO 11 ft is 17 ft J9 20 It у 25 n

   tffue.S