SU756380A1 - Способ импульсной стабилизации напряжения постоянного тока1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для управления импульсными преобразователями постоянного напряжения, работающими от сети с резко изменяющимся напряжением.

Известен способ импульсной стабилизации напряжения последовательного стабилизатора, заключающийся в сравнении сигнала пилообразной формы с сигналом постоянного тока и переключении силового ключа в момент равенства этих сигналов [(1] . Недостатком

этого способа является малое быстродействие системы управления, в результате которого при резких изменениях входного напряжения на выходе стабилизатора наблюдаются выбросы и провалы напряжения, величина и длительность которых определяется конкретными динамическими характеристиками выбранного способа управления.

Наиболее близким по своей технической сущности решением к данному изобретению является способ импульсной стабилизации напряжения постоянного тока, заключающийся в обеспечении инвариантности выходного напряжения к его входному напряжению путем30

2

сравнения сигнала пилообразной формы с сигналом постоянного тока и переключения силовых ключей в момент равенства этих сигналов ^2} . Недос5 татком известного способа является невозможность применения его в импульсных стабилизированных преобразователях постоянного напряжения с гальванической развязкой входных и 10 выходных цепей, т.к. пилообразное напряжение формируется из входного напряжения и его передача без искажений через устройство гальванической развязки на схему управления, свя15 ванную с выходными цепями преобразователя, невозможна. Другим недостатком этого способа является ограниченный диапазон регулирования. Это вызвано тем, что амплитуда пилообразно20 го напряжения прямо пропорциональна входному напряжению и при малых коэффициентах заполнения неограничено возрастает, диапазон регулирования бу. дет ограничен динамическим диапазо25 ном устройств, применяемых в качестве схемы сравнения. К недостаткам следует отнести также необходимость использования двух постоянных напряжений, величины которых в процессе управления должны поддерживаться пос756380

тоянными. Это напряжение постоянного тока, с которым производится сравнение пилообразного напряжения и напряжение эталонного источника, который необходим в корректирующем канале для выделения сигнала рассогласования, 5

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования и обеспечение гальванической развязки при одновременном сохранении инвариантности выходного напряжения преобразователя к его входному напряжению.

Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу по отношению к известному (^2/] пилообразное напряжение формируют из выходного переменного напряжения импульсного стабилизированного преобразователя с наклоном, пропорциональным входному напряжению, и суммируют с напряжением обратной связи, причем амплитуду этого пилообразного напряжения в процессе регулирования автоматически поддерживают постоянной.

Предлагаемый способ поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - временные.диаграммы.

Схема содержит источник 1 питания, импульсный преобразователь 2, содержащий силовые полупроводниковые ключи 3, трансформатор 4, задающий генератор 5 и схему 6 совпадения, выпрямитель 7, С-фильтр 8, формирователь 9 пилообразного напряжения, сумматор 10 и схему 11 управления, состоящую из схемы 12 сравнения, источника 13 эталонного напряжения и устройства 14 гальванической развязки.

На фиг. 1 и 2 приняты также следующие обозначения:

И_ЬУ - входное напряжение преобразователя;

- выходное напряжение преобразователя;

и_т - переменное напряжение на , выходе трансформатора 4;

0_п — пилообразное напряжение

на выходе формирователя 9,’

У_эт - напряжение на выходе источника 13)

- напряжение на выходе схемы 11 управления;

- напряжение на выходе задающего генератора 5)

и_у - напряжение на выходе схемы 6 совпадения;

Т - период работы преобразователя 2;

Чкл “ время включенного состояния ключей 3.

Время включенного и выключенного состояния силовых полупроводниковых ключей 3 определяется напряжением на выходе схемы б совпадения, которое появляется только при наличии на первом ее входе напряжения задающе10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

го генератора 5 и на втором входе на пряжения выхода схемы 11 управления. Она построена таким образом, что сиг нал на её выходе имеется в случае, когда она не запитана или когда ее схема 12 сравнения не сработала.

На входе схемы 12 сравнения сравнивается напряжение эталонного источника 13 с суммарным напряжением обратной связи с выхода преобразователя после выпрямителя 7 и 1Сфильтра 8 и пилообразным с выхода формирователя 9. При равенстве этих напряжений схема 12 сравнения срабатывает, т.е. напряжение на ее выходе и напряжение да выходе схемы 11 управления исчезает.

При этом напряжение на выходе схемы 6 совпадения исчезает и силовые ключи 3 закрываются.

В начале каждого полупериода работы один из силовых ключей 3 открывается и на выходе трансформатора 4 появляется напряжение и_т, пропорциональное входному напряжению

и подается на формирователь 9 пилообразного напряжения, который формирует пилообразное напряжение и_п с наклоном, прямо пропорциональным напряжению на выходе трансформатора, а значит и входному напряжению.

Один из ключей 3 будет оставаться открытым до тех пор, пока сумммарное напряжение и_п и и_ьь^_х не сравняется с напряжением и_эт.

В момент схема 12 сравнения

срабатывает и через устройство 14 гальванической развязки и схему 6 совпадения выключает один из ключей 3, который остается выключенным до конца полупериода (фиг. 2). В этот же момент прекращается рост пилообразного напряжения и напряжение на выходе формирователя 9 становится равным нулю и остается таким до конца полупериода. Далее процессы повторяются.

Выходное напряжение преобразователя, собранного по блок-схеме фиг.1 можно записать следующим образом:

= θτ 9 = и_ьу · п · ς, (1 )

^гД^е од..,..

η - коэффициент трансформации трансформатора 4.

^ϊί₎«.Λ можно определить из выражения для момента равенства сигналов на входе схемы 12 сравнения.

^иэт -^{= и}&ых ^{+ и}п (3)

• и_п =' и_т· к · I = и_кп · к ί, где (4)

к - коэффициент, характеризующий ско рость нарастания пилообразного напряжения.

Подставляя (4) в(3) при ί=ΐ^_Λ,получаем:

6ΚΛ

(5)

65

5

756380

6

2и^,_х к η

(6)

'Подставляя (6) в (1), получаем:

5

(7)

Щ-т 1 +К ’

10

где .

к = 2т ’

Из выражения (7) видно, что выходное напряжение и_ЬЬ1Ч преобразователя не зависит от его входного напряжения.

Из выражения (4) видно, что при пропорциональном увеличении и_Ьк и уменьшении амплитуда пилообразного напряжения остается постоянной

в процессе регулирования.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить инвариантность выходного напряжения импульсного стабилизированного преобразователя с гальванически развязанным входом и выходом и расширить диапазон регулирования за счет постоянства амплитуды пилообразного напряжения.

Claims (1)

1. Формула изобретения Способ импульсной стабилизациинапряжения постоянного тока, заключающийся в обеспечении инвариантности выходного напряжения к его входному напряжению путем сравнения сигнала пилообразной формы с сигналом постоянного тока и переключения силовых ключей стабилизатора в момент равенства этих сигналов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности гальванической развязки входа и выхода и расширения пределов регулирования выходного напряжения,пилообразное напряжение формируют из выходного переменного напряжения с наклоном, пропорциональным входному напряжению, и суммируют с напряжением обратной связи с выхода стабилизатора? причем амплитуду пилообразного напряжения в процессе регулирования автоматически поддерживают постоянной.