SU1720131A1 - Устройство дл управлени полупроводниковым преобразователем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в преобразо- вател х посто нного и переменного напр жени  с широтно-импульсной модул цией . Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей и обеспечение повышени  быстродействи  преобразовател  путем реализации во всем диапазоне регулировани  входного напр жени  переходных процессов конечной длительности. Устройство дл  управлени  полупроводниковым преобразователем 1 содержит датчик 4 обратной св зи по напр жению нагрузки 3, выходом, соединенный с одним из входов первого сумматора 5, к другому входу которого подключен выход задатчика 6 и вход функционального преобразовател  7. Выход первого сумматора подключен ко входу ПИ-регул тора 9. В отличие от известного, предложенное устройство снабжено датчиком 2 тока нагрузки, П-регул тором 8 с переменным коэффициентом усилени  и вторым сумматором 10. Выход датчика тока 2 св зан с первым входом второго сумматора 10, к другому входу которого подключен выход ПИ-регул тора 9, а выход второго сумматора 10 подключен к одному из входов П-регул тора 8 с переменным коэффициентом усилени , ко второму управл ющему входу подключен выход функционального преобразовател  7, выходы П-регул тора 8 предназначен дл  подключени  к управл ющему входу полупроводникового преобразовател  1. Замкнута  система авторегулировани , параметры которой настроены на реализацию переходных процессов конечной длительности, при параболической зависимости коэффициента усилени  П-регул тора 8 обеспечивает абсолютную устойчивость к автоколебани м на основной гармонике и субгармониках. I ил. Х4 Ю О - СО

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в преобразовател х посто нного и переменного напр жени  с широтно-импульсной модул цией (ШИМ).

В преобразовател х такого типа с помощью замкнутой структуры можно осуществить точное регулирование выходного напр жени  с высоким быстродействием как в режиме автоматической стабилизации

(широтно-импульсный преобразователь (ШИП) посто нного напр жени ), тэк и в режиме программного управлени  (автономный инвертор напр жени  с ШИМ). При этом быстродействие системы достигаетс  во всем диапазоне регулировани  ШИМ.

Известна структура широтно-импульс- ного регулировани  с однозвенным LC-фильтром , содержаща  во внутреннем контуре регулировани  тока пропорциональное зве- но, реализуемое, например, в виде блока Кд, и внешний контур регулировани  напр жени  также с пропорциональным звеном в цепи обратной св зи в виде блока Кос.

Данное устройство работает в режиме автоматической стабилизации при соответствующем выборе параметров элементов схемы, что позвол ет обеспечивать в фиксированной точке высокое быстродействие. Однако его использование в широком диа- пазоне регулировани  оказываетс  невозможным , так как при этом от положени  рабочей точки зависит не только быстродействие , но и устойчивость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному  вл етс  устройство дл  преобразовани  посто нного напр жени  с ШИП, используемое в электроприводе посто нного тока.

Известное устройство дл  управлени  полупроводниковым преобразователем содержит датчик обратной св зи по напр жению нагрузки, выходом соединенный с одним из входов сумматора, к другому входу которого подключен выход задатчика и вход функционального преобразовател , а к выходу сумматора подключен вход пропорционально-интегрального регул тора (ПИ-регул тор). Изменение коэффициента усилени  ПИ-регул тора осуществл етс  с помощью полупроводникового ключа, периодически шунтирующего входной резистор ПИ-регул тора, при этом реализуетс  гиперболический закон изменени  его коэф- фициента усилени  в функции сигнала задатчика.

Недостатком устройства  вл ютс  ограниченные функциональные возможности, что сужает область его применени . Это обусловлено тем, что переходный процесс конечной длительности в устройстве может быть достигнут только дл  нагрузки первого пор дка (апериодическое звено,  корна  цепь электродвигател  без учета вли ни  электромеханических процессов и т.д.). При повышении пор дка нагрузки в известном устройстве невозможно получить высокое быстродействие, при этом в части диапазона регулировани  система может становитьс  неустойчивой,

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей и обеспечение повышени  быстродействи  полупроводникового преобразовател  путем реализации во всем диапазоне регулировани  выходного напр жени  переходных процессов конечной длительности .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  управлени  полупроводниковым преобразователем, содержащее датчик обратной св зи по напр жению нагрузки , выходом соединенный с одним из входов первого сумматора, к другому входу которого подключен выход задатчика и вход функционального преобразовател , а к выходу первого сумматора подключен вход ПИ-регул тора., введены датчик тока, нагрузки , пропорциональный регул тор (П-ре- гул тор) с переменным коэффициентом усилени  и второй сумматор, первым входом подключенный к выходу датчика тока нагрузки, вторым входом - к выходу ПИ-регул тора, а выходом - к первому входу П-регул тора с переменным коэффициентом усилени . Второй управл ющий вход П-регул тора подключен к выходу функционального преобразовател , а выход предназначен дл  подключени  к управл ющему входу полупроводникового преобразовател .

В качестве нагрузки второго пор дка полупроводникового преобразовател  могут быть использованы выходной LC-фильтр дл  сглаживани  пульсаций напр жени , электродвигатель с учетом электромагнитных и электромеханических процессов и т.д.

На чертеже представлена блок-схема преобразовател .

Полупроводниковый преобразователь 1 содержит датчик 2 тока нагрузки 3. Дл  измерени  напр жени  на нагрузке 3 использован датчик 4 напр жени ..Выход датчика 4 напр жени  св зан по цепи обратной св зи с одним из входов первого сумматора 5, к другому входу которого подключен выход задатчика 6, подключенный также ко входу функционального преобразовател  7, обеспечивающего близкий к параболическому закон изменени  коэффициента усилени  П-регул тора 8. Выход первого сумматора 5 подключен ко входу ПИ-регул тора 9, выходом подключенного к одному из входов второго сумматора 10, другой вход которого по цепи обратной св зи св зан с выходом датчика 2 тока нагрузки. Выход второго сумматора 10 подключен к первому входу

П-регул тора 8, ко второму управл ющему входу которого подключен выход функционального преобразовател  7, а выход П-регул тора св зан с управл ющим входом полупроводникового преобразовател  1.

В функциональном преобразователе 7 имеетс  полупроводниковый ключ 11 и набор резисторов Ri - Rn 12-14, объединенных общей шиной, подключенной к управл ющему .входу П-регул тора 8.

Полупроводниковый ключ 11 может быть выполнен по известным схемам, например в виде нескольких транзисторных ключевых схем с общим входом, при этом пороговое напр жение срабатывани  каж- дои схемы в зависимости от уровн  выходного напр жени  задатчика 6 может регулироватьс  включением на входе ключевой схемы стабилитронов либо наоборот полупроводниковых диодов,

Устройство дл  управлени  полупроводниковым преобразователем 1 работает следующим образом.

Напр жение на нагрузке 3 измер етс  датчиком 4 напр жени , выходной синал ко- торого вычитаетс  в сумматоре 5 из сигнала задатчика 6. Разностный сигнал с выхода первого сумматора 5 в ПИ-регул торе 9 усиливаетс  и интегрируетс . В установившемс  режиме ПИ-регул тор 9 обеспечивает нулевую статическую ошибку в системе, т.е. равенство сигнала задатчика 6 и сигнала датчика 4 выходного напр жени . Выходной сигнал ПИ-регул тора 9, определ ющий требуемое значение тока нагрузки 3, во вто- ром сумматоре 10 сравниваетс  с выходным сигналом датчика 2 тока, а разностный сигнал поступает на вход П-регул тора 8. Близким к параболическому закон изменени  коэффициента усилени  П-регул тора 8 в функции сигнала задатчика 6 дл  получени  максимального быстродействи  во всем диапазоне регулировани  обеспечиваетс  с помощью функционального преобразовател  7, в котором полупроводниковый ключ 11 в зависимости от уровн  сигнала задатчика 6 подключает соответствующий резистор

RK 12-14, где к управл ющему входу П-регул тора 8. Тем самым обеспечива етс  необходимый коэффициент усилени , измен емый в соответствии с сигналом задатчика 6. Выходной сигнал П регул торз 8 поступает на вход управлени  полупроводникового преобразовател  1.

Использование изобретени  позволит увеличить быстродействие во всем диапазоне регулировани  выходного напр жени  преобразовател  путем реализации переходных процессов конечной длительности и создани  при этом замкнутой системы авторегулировани , устойчивой к автоколебани м на основной и низших субгармониках .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  полупроводниковым преобразователем, содержащее датчик обратной св зи по напр жению нагрузки, выходом соединенный с одним из входов первого сумматора, к другому входу которого подключены выход задатчика и вход функционального преобразовател , а к выходу первого сумматора подключен вход ПИ-регул тора, о т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и обеспечени  повышени  быстродействи  полупроводникового преобразовател  путем реализации во всем диапазоне регулировани  выходного напр жени  переходных процессов конечной длительности, в устройство введены датчик тока нагрузки, П-регул тор с переменным коэффициентом усилени  и второй сумматор, первым входом подключенный к выходу датчика тока нагрузки, вторым входом - к выходу ПИ-регул тора, выходом подсоединенный к первому входу П-регул тора с переменным коэффициентом усилени , второй управл ющий вход которого подключен к выходу функционального преобразовател , а выход предназначен дл  подключени  к управл ющему входу полупроводникового преобразовател .

   tM-i