SU1758805A1

SU1758805A1 - Преобразователь переменного напр жени в посто нное

Info

Publication number: SU1758805A1
Application number: SU904850607A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Корнеевич Шидловский; Николай Сергеевич Комаров; Юрий Валентинович Козлов; Георгий Афанасьевич Москаленко; Юрий Евгеньевич Кулешов
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Усср
Priority date: 1990-07-16
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 1992-08-30

Abstract

Использование: изобретение относитс к устройствам преобразовани параметров электрической энергии и может быть использовано дл создани многофункциональных преобразовательных устройств при повышенных требовани х к параметрам качества электрической энергии. Сущность изобретени : преобразователь выполнен на основе импульсного регул тора , в котором осуществл етс принудительное формирование входного тока по закону изменени приложенного напр жени . Устройство представл ет собой замкнутую систему автоматического регулировани по двум координатам: уровню выходного напр жени и форме кривой входного тока. С целью улучшени электромагнитной совместимости коррекци коэффициента обратной св зи преобразовател осуществл етс дискретно в моменты перехода кривой напр жени сети через нуль. При этом сущест- венно уменьшаетс нестабильность выходного напр жени и улучшаетс устойчивость работы преобразовател . 2 ил. / (Л

Description

Изобретение относитс к электротехни ке и может быть использовано дл создани источников вторичного электропитани при повышенных требовани х к параметрам качества электрической энергии.

Известны схемы преобразовательных устройств, реализующих принцип принудительного формировани входных токов по закону изменени питающих напр жений. Данные преобразователи стро тс на основе импульсных регул торов повышающего типа по принципу систем автоматического регулировани , управл ющими параметрами которых вл ютс уровень выходного напр жени и форма потребл емого тока.

Общим недостатком таких устройств вл етс ограничени стабильность выходного напр жени и наличие искажений входного тока. Это обусловлено наличием низкочастотных пульсаций выходного напр жени , кратных частоте сети возникающих в переходных режимах, при несимметрии и несинусоидальности напр жений сети. Низкочастотные пульсации после усилени цепью обратной св зи вызывают модул цию эталонного напр жени , что, в свою очередь, обусловливает дополнительные искажени кривой входного тока с последующим увеличением амплитуд низкочастотных пульсаций.

XI

(Л

со

00

о ел

Прототипом может служить преобразователь переменного напр жени в посто нное , содержащий импульсный регул тор повышающего типа, делитель входного напр жени , формирователь эталонного напр жени , выполненный на основе перемножител аналоговых сигналов и регулируемый по цепи обратной св зи сигналами рассогласовани с выхода датчика выходного напр жени ; схему сравнени сигналов, пропорциональных входному току и напр жению, формирующую разностный сигнал; импульсный модул тор, вырабатывающий широтно-модулирован- ную импульсную последовательность управлени ключевым элементом импульсного регул тора. В данном преобразователе с целью уменьшени нестабильности выходного напр жени и искажений входного тока в цепь обратной св зи введено корректирующее звено с частотно-зависимым коэффициентом передачи.

Однако обеспечение зависимости коэффициента обратной св зи преобразовател от частоты вл етс компромисным вариантом выполнени противоречивых требований , предь вл емых к преобразователю. С одной стороны, дл улучшени стабильности выходного напр жени преобразовател необходимо увеличение коэффициента X передачи усилител сигнала рассогласовани выходного напр жени . С другой стороны , дл улучшени динамических свойств преобразовател необходимо увеличение коэффициента Y передачи корректирующего звена. При этом значение коэффициента обратной св зи

Z X-Y

имеет некоторую конечную величину, превышение которой приводит к потере устойчивости и нарушению работоспособности преобразовател . И наконец, дл уменьшени искажений эталона потребл емого тока коэффициент обратной св зи Z необходимо минимизировать. Таким образом, при выборе конкретных значений X и Y неизбежно улучшение одних характеристик преобразовател за счет ухудшени других.

Цель изобретени - улучшение электромагнитной совместимости.

Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователь переменного напр жени в посто нное, содержащий импульсный регулирующий орган, включенный между входными и выходными выводами, датчик входного тока, делитель входного напр жени , делитель выходного напр жени , формирователь эталонного напр жени ,

первый сумматор, импульсный модул тор, источник опорного напр жени , при этом выход делител входного напр жени подключен к первому входу формировател эталонного напр жени , выход которого подключен к инверсному входу первого сумматора , пр мой вход которого соединен с выходом датчика входного тока, а выход первого сумматора через импульсный моду0 л тор св зан с входом управлени импульсного регулирующего органа, введены второй, третий и четвертый сумматоры, два усилител , три запоминающих устройства и нуль-орган, причем выход делител выход5 ного напр жени соединен с информационным входом первого запоминающего устройства, выход которого соединен с информационным входом второю запоминающего устройства, а также с инверсным и

0 пр мым входами второго и третьего сумматоров соответственно, пр мой вход второго сумматора соединен с источником опорного напр жени , а инверсный вход третьего сумматора соединен с выходом второго за5 поминающего устройства, выходы второго и третьего сумматоров через первый и второй усилители соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого сумматора , выход которого подключен к второму

0 входу формировател эталонного напр жени и информационному входу третьего запоминающего устройства, выход которого соединен с третьим входом четвертого сумматора , а выход делител входного напр 5 жени через нуль-орган соединен с входами стробировани запоминающих устройств.

Существенным признаком предлагаемого технического решени , вл етс принципиально нова организаци цепи

0 обратной св зи преобразовател , включающей три сумматора и три запоминающих устройства, два усилител и нуль-орган. Новый положительный эффект достигаетс за счет того, что совокупность введенных и ра5 нее известных признаков позвол ет осуществл ть коррекцию коэффициента обратной св зи дискретно, за счет чего значительно уменьшаютс искажени потребл емого тока и улучшаетс электромагнитна совме0 стимость преобразовател с сетью.

На фиг.1 показана структурна схема преобразовател ; на фиг.2 - структурна схема преобразовател с программным способом управлени .

5 Устройство (фиг.1) содержит делитель входного напр жени 1, подключенный параллельно источнику переменного напр жени и входным выводам импульсного регул тора 3. Между входом импульсного регул тора 3 и питающим источником включен датчик тока 2, выход которого соединен с пр мым входом первого сумматора 6. Выход делител входного напр жений 1 соединен с входом нуль-органа 15 и входом формировател эталонного напр жени 7, выход которого соединен с инверсным входом первого сумматора 6.

Выход первого сумматора 6 через схему импульсного модул тора 5 соединен с ключевым элементом импульсного регул тора 3. Параллельно выходным зажимам импульсного регул тора 3 подключен делитель выходного напр жени 4, выход которого соединен с информационным входом первого запоминающего устройства 11, выход которого соединен с информационным входом второго запоминающего устройства 14, а также с инверсным входом второго сумматора 10 и пр мым входом третьего сумматора 13.

Выход источника опорного напр жени 8 соединен с пр мым входом второго сумматора 10, а выход второго запоминающего устройства 14 соединен с инверсным входом третьего сумматора 13. Выходы второго 10 и третьего 13 сумматоров через усилители 9 и 12 соответственно соединены с первым и вторым входами четвертого сумматора 16, третий вход которого соединен с выходом третьего запоминающего устройства 17. Выход четвертого сумматора 16 соединен с вторым входом формировател эталонного напр жени 7, а также с информационным входом третьего запоминающего устройства 17. Входы стро- бировани запоминающих устройств соединены с выходом нуль-органа 15.

Преобразователь работает следующим образом.

На вход формировател эталонного напр жени 7 непрерывно поступают: сигнал, пропорциональный мгновенному значению напр жени источника питани переменного тока, и сигнал коррекции Z, сформированный цепью обратной св зи преобразовател . При этом изменение сигнала Z осуществл етс дискретно в моменты перехода кривой напр жени сети через нуль. Закон изменени сигнала коррекции имеет вид

Z(n) Z(n-1) + K1(Uon - UH(n)) + K2(UH(n) - UH(n-1)),(1)

где Z(n) - текущее значение сигнала коррекции;

Z(n-1) - предыдущее значение сигнала коррекции;

Uon значение опорного напр жени ;

UH(n) - значение напр жени нагрузки преобразовател в текущий момент коррекции;

Ui,(n-1)- значение напр жени нагрузки преобразовател в предыдущий момент коррекции.

Второе и третье слагаемое выражени (1) учитывают статическую и динамическую ошибки в процессе формировани выходно0 го напр жени .

Устойчивый режим работы преобразовател имеет место при Z(n) - Z(n-1), что обеспечиваетс при Uon Он(п) и UH(n) 1)н(п-1). В этом случае выходное напр же5 ни полностью соответствует опорному и статическа ошибка в системе отсутствует. Моменты модификации Z определ ютс с помощью нуль-органа 15, на выходе которого формируютс короткие импульсы стро0 бировани запоминающих устройств. По фронту импульсов стробировани в первое запоминающее устройство 11 заноситс текущее значение напр жени на нагрузке преобразовател ин(п). Одновременно с

5 этим во второе запоминающее устройство 14 переписываетс выходна информаци первого запоминающего устройства 11, котора на текущий n-й момент коррекции вл етс величиной напр жени на нагрузке в

0 предыдущий п-1 момент коррекции. Аналогично в третье запоминающее устройство 17 заноситс значение Z(n-1) с выхода четвертого сумматора 16, соответствующее предыдущему значению сигнала коррекции.

5Модификаци Z осуществл етс практически мгновенно(по сравнению с периодом изменени напр жени источника питани ) и сигнал коррекции в течение полупериода изменени напр жени сети остаетс неиз0 менным. Следовательно, закон изменени эталонного напр жени U3(t), формируемого на выходе формировател эталонного на- пр жени 7, полностью определ етс напр жением сети, а амплитудное значение

5 U корректируетс в зависимости от изменени напр жени нагрузки. Следовательно, искажение потребл емого тока, вызываемые наличием пульсаций выходного напр жени , в такой системе отсутствуют.

0 Таким образом достигаетс улучшение электромагнитной совместимости по входу и выходу преобразовател .

На фиг.2 показана структурна схема устройства с программной реализацией ди5 скретной корректировки коэффициента обратной св зи, где контур обратной св зи содержит аналого-цифровой преобразователь 18, информационный вход и вход запуска которого соединены с выходом делител выходного напр жени 4 и выходом нульоргана 15 соответственно. Информационные выходы аналого-цифрового преобразовател 18 и его выход готовности соединены с информационными входами и входом прерывани микроконтроллера 19, выходы ко- торого через цифроаналоговый преобразователь 20 соединены с вторым входом формировател эталонного напр жени 7.

В этом случае канал обратной св зи ра- ботает следующим образом.

По сигналу с выхода нуль-органа производитс запуск аналого-цифрового преобразовател 18 и по окончании времени преобразовани инициируетс программа ввода и обработки информации микроконтроллером 19 согласно (1) и на входы цифро- аналогового преобразовател 20 выдаетс код текущего значени коэффициента.

Claims

Формулаизобретени

Преобразователь переменного напр жени в посто нное, содержащий импульсный регулирующий орган, включенный между входными и выходными выводами, датчик входного тока, делитель входного на- пр жени , делитель выходного напр жени , формирователь эталонного напр жени , первый сумматор, импульсный модул тор, источник опорного напр жени , при этом выход делител входного напр же- ни подключен к первому входу формировател эталонного напр жени , выход которого подключен к инверсному входу

первого сумматора, пр мой вход которого соединен с выходом датчика входного тока, а выход первого сумматора через импульсный модул тор св зан с входом управлени импульсного регулирующего органа, отличающийс тем, что, с целью улучшени электромагнитной совместимости, введены второй-четвертый сумматоры, два усилител , три запоминающих устройства и нуль- орган, причем выход делител выходного напр жени соединен с информационным входом первого запоминающего устройства , выход которого соединен с информационным входом второго запоминающего устройства, а также с инверсным и пр мым входами второго и третьего сумматоров соответственно , пр мой вход второго сумматора соединен с источником опорного напр жени , инверсный вход третьего сумматора - с выходом второго запоминающего устройства, выходы второго и третьего сумматоров через первый и второй усилители соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого сумматора, выход которого подключен к второму входу формировател эталонного напр жени и информационному входу третьего запоминающего устройства, выход которого соединен с третьим входом четвертого сумматора, а выход делител входного напр жени через нуль-орган соединен с входами стробировани запоминающих устройств.

|

Фив.1

„гj