SU1684876A1 - Способ управлени импульсным регул тором - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в устройствах дл  регулировани  электрической энергии. Цель изобретени  - повышение устойчивости управлени  при широком диапазоне регулировани  и повышение КПД. Способ заключаетс  в том, что силовой ключ регул тора включают с заданной частотой, а выключают в момент равенства опорного сигнала, равного сумме токов силового ключа и выходного тока магнитного реактора и уставки, блокируют включение силового ключа, если опорный сигнал превышает верхний пороговый уровень, снимают блокировку , если опорный сигнал становитс  меньше нижнего порогового уровн , кроме того,выключают силовой ключ, если врем  включенного состо ни  превысило заданный предел. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. Ј

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в устройствах дл  регулировани  электрической энергии, например электроприводе, источниках вторичного электропитани .

Цель изобретени  - повышение устойчивости управлени  при широком диапазоне регулировани  выходной мощности и повышение КПД.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ на примере преобразовател  напр жени  с двухобмоточным магнитным реактором; на фиг. 2 - временные диаграммы изменени  напр жени  на выходах элементов схемы.

Устройство содержит источник 1 питани , подключенный к двухобмоточному магнитному реактору 2, вторична  обмотка которого подключена через вентильный

узел 3 к емкостному фильтру 4 и нагрузке 5, силовой ключ б, датчик 7 тока силового ключа , датчик 8 выходного тока (тока вторичной обмотки) магнитного реактора 2, сумматор 9, подключенный к компаратору 10, RS-триг- гер 11, генератор 12 тактовых импульсов и гистерезиСный пороговый узел 13.

К Юч 6 периодически отпираетс  сигналом триггера 11, который переводитс  в единичное состо ние сигналом генератора 12. Сигналы с датчиков 7 и 8 суммируютс  сумматором 9, в результате чего формируетс  опорный сигнал, поступающий на компаратор 10 и узел 13. Компаратор 10 сравнивает опорный сигнал с сигналом уставки, изменение которого определ ет регулирование выходной мощности импульсного регул тора . Срабатывание компаратора 10 переводит триггер 11 в нулевое состо ние, что

О 00

J

00

VI

CN

приводит квыключению ключа 6. При достижении опорным сигналом верхнего порогового уровн  Un срабатывает узел 13, который блокирует триггер 11, перевод  его в нулевое состо ние. Сн тие блокировки триггера 11 происходит при обратном переключении узла 13, которое осуществл етс , если опорный сигнал становитс  меньше нижнего порогового уровн  Un° (фиг. 2).

При подключении импульсного регул тора к источнику 1 в момент прихода запускающего импульса генератора 12 триггер 11 переходит в единичное состо ние и включает силовой ключ б (момент ti на фиг. 2). Ток в первичной обмотке реактора 2 и ключе 6 нарастает по линейному закону, при этом на временной диаграмме тока, измер емого датчиком 7, в момент включени  ключа 6 наблюдаетс  выброс, обусловленный наличием барьерных емкостей и конечным временем рассасывани  избыточных носителей зар да диодов узла 13. Аналогичный выброс наблюдаетс  на диаграмме датчика 8. На выходе сумматора 9 происходит их компенсаци , т.е. выделение полезного опорного сигнала, который поступает на компаратор 10 и узел 13. Регулирование выходной мощности регул тора осуществл етс  путем ограничени  амплитуды тока силового ключа 6 на уровне, соответствующем сигналу уставки Uy. При изменении уставки измен етс  амплитуда тока, а следовательно, его среднее значение и выходна  мощность регул тора.

Процесс регулировани  осуществл етс  следующим образом.

При достижении опорным сигналом величины уставки Uy срабатывает компаратор 10 и сбрасывает триггер 11 в нулевое состо ние . При этом формируетс  сигнал на выключение силового ключа б (момент t2 на фиг. 2). Так как опорный сигнал, используемый дл  сравнени ,не имеет выбросов в моменты включени  силового ключа, то управление осуществл етс  устойчиво при ма- лых значени х уставки Uy. Вследствие конечного значени  времени рассасывани  tp ключа 6 ток в нем продолжает нарастать в течение времени tp после выключени  триггера 11 (момент хз на фиг. 2), в результате чего амплитуда тока в силовом ключе 6 превышает сигнал уставки Uy. Конечна  величина tp и св занна  с ним ошибка в регулировании амплитуды тока ключа 6 может привести к нарушению устойчивости регулировани  при выходе регул тора на установившийс  режим работы, когда сигнал уставки Uy обычно задаетс  максимальным с целью уменьшени  времени переходного процесса, а напр жение на нагрузке 5 и фильтре 4 близко к нулю. Оптимальной с точки зрени  полной передачи энергии реактора в нагрузку и фильтр  вл етс  така  относительна  длительность провод щего состо ни  ключа у, при которой выполн етс  соотношение U Е у /(1 - у). где у Т /Т - относительна  длительность провод щего состо ни  силового ключа; U1- приведенное к первичной обмотке реактора

0 напр жение на нагрузке; Е - напр жение источника питани ; т- врем  включенного состо ни  силового ключа.

Так как при выходе на режим U 0 , близко к нулю должно быть и значение у.

5 Однако минимальное врем  включени  силового ключа определ етс  его временем рассасывани , поэтому единственным способом обеспечить приемлемую величину у  вл етс  увеличение периода работы Т клю0 чэ 6. Указанный режим осуществл етс  узлом 13. При достижении опорным сигналом верхнего уровн  Un , близкого к предельно допустимому току силового ключа 6, узел 13 срабатывает и блокирует включение тригге5 ра 11, удержива  его в нулевом состо нии (момент 14 на фиг. 2). При этом силовой ключ 6 выключаетс , причем обратный процесс сн ти  блокировки и переход к режиму периодической коммутации происходит после

0 снижени  величины выходного тока реактора до нижнего порогового уровн  Un° (момент ts на фиг. 2). Так как врем , в течение которого ключ б заблокирован, определ етс  мгновенным значением выходного тока

5 реактора, то способ обеспечивает вывод энергии из реактора при любой нагрузке. В нормальном режиме работы, когда регул тор отдает в нагрузку номинальную мощность , опорный сигнал всегда меньше Un ,

0 узел 13 не переключаетс  и работа регул тора осуществл етс  с посто нным периодом , определ емым генератором 12 по описанному принципу.

Таким образом, использование предла5 гаемого способа обеспечивает устойчивую работу импульсного регул тора в любом режиме и в любом диапазоне регулировани  выходной мощности.

Известно, что дл  импульсных регул то0 ров существует диапазон оптимальных значений у , обеспечивающих максимум КПД. С целью ограничени  относительной длительности провод щего состо ни  ключа б генератор 12 формирует дополнительный

5

импульс на соответствующем выходе через заданное врем  после формировани  основного импульса. Дополнительный импульс принудительно устанавливает триггер 11 в нулевое состо ние, ограничива  врем 

включенного состо ни  ключа 6 на заданном уровне, что позвол ет достичь увеличени  КПД регул тора.

Так как опорный сигнал  вл етс  по существу суммой входного и выходного токов реактора регул тора, то в качестве источни- ка опорного сигнала можно использовать любой датчик магнитного состо ни  реактора .

Эффект от использовани  предлагаемо- го способа состоит в повышении устойчивости управлени  импульсным регул тором при широком диапазоне регулировани  его выходной мощности.

Claims (2)

1.Способ управлени  импульсным регул тором , содержащим силовой ключ и магнитный реактор, заключающийс  в том, что измер ют ток силового ключа и периодически включают и выключают силовой ключ с заданной частотой, отличающийс  тем, что, с целью повышени  устойчивости управлени  при широком диапазоне ре гул и-

ровани  выходной мощности, задают уставку и верхний и нижний пороговые уровни, измер ют величину выходного тока магнитного реактора, формируют опорный сигнал, равный сумме тока силового ключа и выходного тока магнитного реактора, сравнивают опорный сигнал с уставкой и с верхним и нижним пороговыми уровн ми, указанное выключение силового ключа производ т в момент времени, когда опорный сигнал превышает уставку, блокируют очередное включение силового ключа, если опорный сигнал становитс  больше верхнего порогового уровн , снимают блокировку, если опорный сигнал становитс  меньше нижнего порогового уровн .

2. Способ поп. 1,отличающийс  тем. что, с целью повышени  КПД, формируют в начале каждого периода заданной частоты включени  силового ключа временной интервал, величина которого зависит от типа регул тора, по окончании которого выключают силовой ключ, если он к этому моменту находилс  во включенном состо нии.

3

Ј

WZ

IDs

«5 °

Я

Un

Фм.1

Т, « з t

4W