SU658696A1

SU658696A1 - Method and apparatus for control of pulsed dc coverter

Info

Publication number: SU658696A1
Application number: SU762352913A
Authority: SU
Inventors: Борис Михайлович Боченков; Леонид Иванович Малинин
Original assignee: Новосибирский электротехнический институт
Priority date: 1976-04-26
Filing date: 1976-04-26
Publication date: 1979-04-25

Description

1one

Изобретение относитс к области электротехники и может быть использовано в электроприводах посто нного тока.This invention relates to the field of electrical engineering and can be used in direct current drives.

Известен способ управлени импульсным преобразователем, работающим в системе автоматического регулировани тока с измен емой частотой коммутации, заключающийс в том, что одновременно измен ют частоту и скважность импульсов управлени , причем скважность измен етс пропорционально входному сигналу преобразовател , а частота принимает максимальное значение при таком сигнале управлени преобразователем , когда скважность равна 0,5 и минимальное значение когда 7 2fmaxH . Такой способ управлени обуславливает низкое быстродействие преобразовател , поскольку регулирование производитс при низкой частоте коммутации в тех област х изменени входного сигнала управлени преобразователем, где скважность имеет величину, близкую к минимальной или максимальной.A known method of controlling a pulse converter operating in an automatic current control system with a variable switching frequency, which consists in simultaneously changing the frequency and duty cycle of control pulses, the duty cycle changing in proportion to the input signal of the converter, and the frequency takes the maximum value with this control signal converter, when the duty cycle is 0.5 and the minimum value when 7 2fmaxH. Such a control method causes a low speed of the converter, since regulation is performed at a low switching frequency in those areas where the input control signal of the converter changes, where the duty cycle has a value close to the minimum or maximum.

Другой известный способ заключаетс в том, что скважность мен ют пропорционально сигналу управлени , который при работе в замкнутой системе снимаетс сAnother known method is that the duty ratio changes in proportion to the control signal, which, when operated in a closed system, is removed from

выхода регул тора, а частоту мен ют в функции этого сигнала и его производной 2.control output, and the frequency is changed as a function of this signal and its derivative 2.

Этот способ наиболее близок предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту.This method is closest to the proposed technical essence and the achieved effect.

Однако оба указанных способа регулировани не устран ют субгармонических автоколебаний , которые могут возникнуть в замкнутой системе автоматического регулировани .However, both of these control methods do not eliminate subharmonic self-oscillations that may arise in a closed automatic control system.

Цель предложени - устранение субгармонических автоколебаний. Достигаетс это тем, что сравнивают пол рность входного сигнала управлени с пол рностью выходного сигнала регул тора и при их несоответствии увеличивают частоту регулировани . Предлагаемый способ не может быть реализован известным устройством, описание которого так же дано в 2, Это известное устройство содержит источник сигнала управлени , функциональный построитель, звено дифференцировани , формирователь,компаратор уровн и управл емый генератор The goal of the proposal is to eliminate subharmonic self-oscillations. This is achieved by comparing the polarity of the control input signal with the polarity of the output signal of the regulator and, if they do not match, increase the frequency of regulation. The proposed method cannot be implemented by a known device, the description of which is also given in 2. This known device contains a control signal source, a functional builder, a differentiation link, a driver, a level comparator, and a controlled oscillator.

0 пилообразного напр жени , состо щий из ключа, запоминающего устройства, генератора пилообразного напр жени и нуль-органа . Сигнал управлени (т.е. в замкнутой0 a sawtooth voltage consisting of a key, a memory, a sawtooth voltage generator and a null organ. The control signal (i.e., in the closed

системе сигнал с выхода регул тора) подаетс на вход функционального построител и на вход звена дифференцировани , а их выходы подключены ко входу генератора пилообразного напр жени , выход которого подключен , во-первых, ко входу компаратора уровн , подключенного вторым входом к источнику сигнала управлени преобразователем и, во-вторых, ко входу нуль-органа, выход которого подключен к ключу и генератору пилообразного напр жени .The system signal from the controller output is fed to the input of the functional builder and to the input of the differentiation link, and their outputs are connected to the input of the sawtooth generator, the output of which is connected, firstly, to the input of the level comparator connected by the second input to the source of the converter control signal and, second, to the input of the null organ, the output of which is connected to the key and the sawtooth generator.

Дл реализации предлагаемого способа известное устройство дополн етс схемой совпадени и элементом пам ти, которые соединены между собой последовательно, причем один вход схемы совпадени св зан с выходом регул тора, другой ее вход подключен к источнику входного сигнала управлени , а выход элемента пам ти соединен со вторым входом формировател .To implement the proposed method, the known device is supplemented with a coincidence circuit and a memory element, which are connected in series, one input of the coincidence circuit is connected to the controller output, another one is connected to a control input source, and the memory element output is connected to the second entrance shaper.

Схема предлагаемого устройства, реализующего предлагаемый способ, приведена на чертеже.The scheme of the proposed device that implements the proposed method is shown in the drawing.

Источник входного сигнала 1 (задатчик регулируемого параметра) подключен к одному входу элемента сравнени 2, на другой вход которого подаетс сигнал обратной св зи . Выход элемента 2 подключен ко входу регул тора 3, выход которого подключен ко входам схемы совпадени 4 и функционального построени 5. Другой вход схемы совпадени 4 св зан с источником 1, а выход с элементом пам ти 6, выход которого, в свою очередь, подключен к одному входу формировател 7. Другой вход формировател 7 св зан с выходом функционального построител 5. Выход формировател 7 подключен ко входу управл емого генератора пилообразного напр жени 8, св занного своим выходом со входом компаратора уровн 9. Второй вход последнего подключен к выходу регул тора 3. Сигналы с выходов компаратора уровн 9 поступают на силовую часть преобразовател .The input source 1 (the setting parameter adjuster) is connected to one input of the comparison element 2, to the other input of which a feedback signal is applied. The output of element 2 is connected to the input of controller 3, the output of which is connected to the inputs of the matching circuit 4 and functional construction 5. Another input of the matching circuit 4 is connected to source 1, and the output to memory 6, the output of which, in turn, is connected to one input of the former 7. The other input of the former 7 is connected to the output of the functional builder 5. The outlet of the former 7 is connected to the input of the controlled sawtooth generator 8, connected by its output to the input of the level comparator 9. The second input of the last terminal ene to the output of the regulator 3. The signals from the level comparator 9 outputs the power supplied to the converter part.

Возможность устранени субгармонических автоколебаний путем увеличени частоты объ сн етс тем, что субгармонические автоколебани возникают при малых скважинах , а в этом случае можно значительно увеличить частоту коммутации. При этом измен етс соответствие между посто нными времени системы и периодом частоты коммутации . В этом случае импульсный преобразователь может рассматриватьс как практически непрерывный и субгармонические автоколебани не возникают. Поддерживать высокую частоту коммутации следует на врем , равное нескольким периодам возможных субгармопик системы или на врем , большее наибольшей посто нной времени системы . Если за это врем координаты состо ни систе.мы не изменились следует и далее поддерживать высокую частоту коммутации. Если произошло изменение координат состо ни системы, то следует уменьшить частоту коммутации до уровн , определ емогоThe possibility of eliminating subharmonic self-oscillations by increasing the frequency is explained by the fact that subharmonic self-oscillations occur at small wells, and in this case, the switching frequency can be significantly increased. This changes the correspondence between the system time constants and the switching frequency period. In this case, the pulse converter can be considered as almost continuous and subharmonic self-oscillations do not arise. A high switching frequency should be maintained for a time equal to several periods of possible subgarmopik systems or for a time longer than the maximum constant time of the system. If during this time the state coordinates of the system. We have not changed and should continue to maintain a high switching frequency. If there has been a change in the coordinates of the state of the system, then the switching frequency should be reduced to the level determined by

энергетическими требовани ми и оп ть проверить соответствует ли пол рность входного сигнала управлени пол рности сигнала регул тора.energy requirements and again check whether the polarity of the input signal corresponds to the polarity control of the regulator signal.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Выходные импульсы со скважностью уOutput pulses with a duty cycle of

пропорциональной величине сигнала на выходе регул тора 3 в зависимости от пол рности этого сигнала получаютс на первом или втором выходе компаратора уровн 9,proportional to the magnitude of the signal at the output of the regulator 3, depending on the polarity of this signal, are obtained at the first or second output of the comparator level 9,

o на вхс;.;ы которого подаетс сигнал с выхода регул тора 3 и пилообразное напр жение с выхода управл емого генератора пилообразного напр жени 8. Этот генератор представл ет собой автоколебательную систему , на выходе которой формируетс пи5 лообразное напр жение, частота которого измен етс пропорционально сигналу управлени частотой, поступающему с выхода формировател 7. Причем амплитуда пилообразного напр жени остаетс неизменной, аo on the input voltage; ..; the signal from the output of the regulator 3 and the saw-tooth voltage from the output of the controlled saw-tooth generator 8 is applied. This generator is a self-oscillating system, at the output of which a voltage is generated proportional to the control signal frequency, coming from the output of the driver 7. Moreover, the amplitude of the sawtooth voltage remains unchanged, and

g крутизна линейного участка измен етс пропорционально частоте, чем достигаетс независимость скважности выходных импульсов от частоты f. Сигнал управлени частотой формируетс на выходе формировател 7, на входы которого поступают сигналы с функS ционального построител 5 и элемента пам ти 6. Функциональный построитель 5 позвол ет реализовать такую функциональную зависимость частоты от сигнала управлени The g slope of the linear portion varies in proportion to the frequency, thereby achieving independence of the duty cycle of the output pulses from the frequency f. The frequency control signal is generated at the output of the imaging unit 7, the inputs of which receive signals from the functional builder 5 and the memory element 6. The functional builder 5 allows to realize such a functional dependence of the frequency on the control signal

0 преобразователем, при которой во всем диапазоне изменени этого сигнала сохран ютс посто нными абсолютный или относительный размах пульсаций тока и добавочные потери в цепи нагрузки преобразовател . В случае, когда система работает в установившемс режиме при отсутствии субгармонических колебаний пол рность входного сигнала управлени соответствует пол рности . сигнала на выходе регул тора 3. При этом схема совпадени формирует сигнал нулевого уровн , который через элемент пам ти 6 поступает на второй вход формиро° вател 7, на первый вход которого поступает сигнал с функционального построител 5. На выход формировател 7 проходит наибольший из сигналов, поступивших на его входы. В данном случае на выход формировател 7 пройдет сигнал, поступивший с функционального построител 5 и частоты пилообразного напр жени , а следовательно и частота коммутации импульсного преобразовател , будут определ тьс энергетическими требовани ми.0, in which the absolute or relative current ripple and additional losses in the load circuit of the converter remain constant over the entire range of variation of this signal. In the case when the system operates at steady state in the absence of subharmonic oscillations, the polarity of the input control signal corresponds to polarity. the output of the regulator 3. At the same time, the coincidence circuit generates a zero-level signal, which through the memory element 6 goes to the second input of the mold 7, the first input of which receives the signal from the functional builder 5. received at his entrances. In this case, the output of the driver 7 will receive a signal from the functional builder 5 and the frequency of the sawtooth voltage, and hence the switching frequency of the pulse converter, will be determined by the energy requirements.

В случае возникновени субгармонических автоколебаний в системе, сигнал на выходе регул тора 3 мен ет свою пол рность во времени с частотой субгармонических автоколебаний при неизменной пол рности 5 входного сигнала управлени . Когда пол рность сигнала на выходе регул тора не соответствует пол рности входного сигнала, схема совпадени 4 вырабатывает сигнал. который через элемент пам ти 6 поступает на вход формировател 7. Поскольку величина сигнала, формируемого схемой совпадени 4 в этом случае равна или превышает максимальную величину сигнала функционального построител 5, то на выход формировател 7 проходит сигнал со схемы совпадени и частота коммутации увеличиваетс . Увеличение частоты устран ет субгармонические автоколебани . Элемент пам ти 6 обеспечивает поддержание высокой частоты после исчезновени несоответстви пол рностей входного сигнала управлени и выходного сигнала регул тора на врем , большее наибольшей посто нной времени системы. Таким образом, предлагаемые способ и устройство позвол ют устранить субгармонические автоколебани в замкнутой системе автоматического регулировани . Несоответствие пол рностей входного сигнала управлени и выходного сигнала регул тора 3 возникает и в отсутствии субгармонических автоколебании в переходных режимах работы системы. В этом случае предлагаемый способ и устройство предусматривают , также как и при субгармонических колебани х , увеличение частоты коммутации импульсного преобразовател . Это способствует улучшению динамических свойств системы , поскольку переходной процесс протекает при повышенной частоте коммутации.In the case of the occurrence of subharmonic self-oscillations in the system, the signal at the output of the regulator 3 changes its polarity in time with the frequency of the subharmonic self-oscillation with constant polarity 5 of the input control signal. When the polarity of the signal at the output of the controller does not match the polarity of the input signal, the coincidence circuit 4 produces a signal. which, through the memory element 6, enters the input of the imaging unit 7. Since the signal generated by the coincidence circuit 4 in this case is equal to or exceeds the maximum signal value of the functional builder 5, the output from the coincidence circuit passes the output of the imaging unit 7 and the switching frequency increases. Increasing the frequency eliminates subharmonic self-oscillations. The memory element 6 maintains the high frequency after the disappearance of the mismatch of the control input signal and the regulator output signal for a time longer than the maximum time constant of the system. Thus, the proposed method and device can eliminate subharmonic self-oscillations in a closed automatic control system. The mismatch between the polarities of the control input signal and the output signal of the regulator 3 also occurs in the absence of subharmonic self-oscillations in transient operating modes of the system. In this case, the proposed method and device provide, as well as with subharmonic oscillations, an increase in the switching frequency of the pulse converter. This contributes to the improvement of the dynamic properties of the system, since the transient process takes place at an increased switching frequency.

Claims

1. Method of controlling a pulse converter of direct current by means of a single one. Glasssko, T. A. Pulsed semiconductor amplifiers in electric drives. M., 1965.

2. USSR author's certificate number 543123, cl. H 02 P 13/16, 1977. a temporary change in the frequency of regulation and the duty ratio of the valve control pulses as a function of the output cHrfiiLia controller, characterized in that. that, in order to eliminate subharmonic self-oscillations of the automatic control system, the polarity of the control input signal is compared with the polarity of the regulator output signal and, if they do not match, increase the frequency of the control. 2. An apparatus for implementing the method of claim 1, comprising a control input source connected in series, a reference element, to the second input of which a feedback signal is supplied, a controller, a functional builder, a pulse driver, a controlled sawtooth generator and a level comparator The second input of which is connected to the output of the controller, characterized in that a matching circuit is additionally introduced and a memory element connected in series, one input of the matching circuit being connected to the output the controller's house, its other input is connected to the control input source, and the output of the memory element is connected to the second input of the said driver. Sources of information taken into account in the examination

/ -

tit