RU2046528C1 - Method for controlling follow-up pulsed converter - Google Patents
Method for controlling follow-up pulsed converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2046528C1 RU2046528C1 SU5014911A RU2046528C1 RU 2046528 C1 RU2046528 C1 RU 2046528C1 SU 5014911 A SU5014911 A SU 5014911A RU 2046528 C1 RU2046528 C1 RU 2046528C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- signal
- error
- value
- output voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователем, питающимся от источника постоянного напряжения, к которому предъявляются повышенные требования по качеству регулирования выходного напряжения. The invention relates to electrical engineering and can be used to control a converter powered by a constant voltage source, which has increased demands on the quality of regulation of the output voltage.
Известен способ управления преобразователем, состоящий в формировании выходного напряжения из последовательности прямоугольных импульсов, следующих с определенной частотой, длительность которых промодулирована по закону задающего напряжения [1]
Недостатком такого способа является зависимость регулируемого значения выходного напряжения преобразователя от паpаметров источника питания.A known method of controlling the Converter, consisting in the formation of the output voltage from a sequence of rectangular pulses following with a certain frequency, the duration of which is modulated according to the law of the set voltage [1]
The disadvantage of this method is the dependence of the adjustable value of the output voltage of the Converter from the parameters of the power source.
Наиболее близким к изобретению является способ управления следящим импульсным преобразователем, заключающийся в том, что формируют сигнал задания, формируют сигнал, пропорциональный мгновенному значению выходного напряжения преобразователя, сравнивают его с сигналом задания, в результате сравнения получают сигнал ошибки, формируют на его основе сигнал рассогласования, непрерывно интегрируют его, формируют два равных по величине разнополярных уровня переключения, сравнивают интеграл сигнала рассогласования с уровнями переключения и в моменты их равенства переключают ключевые элементы преобразователя, в котором значение сигнала рассогласования определяют в линейной зависимости от значения сигнала ошибки [2]
В этом способе устраняется влияние изменения параметров источника питания на величину выходного напряжения, однако при регулировании сигнала задания в значительной степени изменяется частота переключения ключевых элементов преобразователя, что затрудняет оптимальный выбор параметров фильтра выходного напряжения.Closest to the invention is a method for controlling a tracking pulse converter, which consists in generating a reference signal, generating a signal proportional to the instantaneous value of the output voltage of the converter, comparing it with the reference signal, resulting in an error signal, generating an error signal based on it, continuously integrate it, form two equal-sized bipolar switching levels, compare the integral of the error signal with the switching levels and at the moments of their equality switch the key elements of the Converter, in which the value of the error signal is determined in linear dependence on the value of the error signal [2]
This method eliminates the influence of changing the parameters of the power source on the value of the output voltage, however, when regulating the reference signal, the switching frequency of the key elements of the converter significantly changes, which makes it difficult to optimally select the parameters of the filter of the output voltage.
Техническим результатом заявляемого способа является повышение стабильности частоты переключений ключевых элементов преобразователя при регулировании выходного напряжения. The technical result of the proposed method is to increase the stability of the switching frequency of the key elements of the Converter when regulating the output voltage.
Этот результат достигается тем, что по способу управления следящим импульсным преобразователем, заключающемуся в том, что формируют сигнал задания, формируют сигнал, пропорциональный мгновенному значению выходного напряжения преобразователя, сравнивают его с сигналом задания, в результате сравнения получают приведенное значение сигнала ошибки, формируют на его основе сигнал рассогласования, непрерывно интегрируют его, формируют два равных по величине разнополярных уровня переключения, сравнивают интеграл сигнала рассогласования с уровнями переключения и в моменты их равенства переключают ключевые элементы преобразователя, сигнал рассогласования формируют путем умножения приведенного сигнала ошибки на коэффициент, определяемый формулой
K где Uз напряжение сигнала задания;
Еп сигнал, пропорциональный выходному напряжению, приведенный к сигналу задания;
Uп пороговое напряжение уровней переключения.This result is achieved by the fact that by the method of controlling the tracking pulse converter, which consists in generating a reference signal, generating a signal proportional to the instantaneous value of the output voltage of the converter, comparing it with the reference signal, resulting in a comparison, the reduced value of the error signal is generated on it based on the mismatch signal, continuously integrate it, form two equal-to-different bipolar switching levels, compare the integral of the mismatch signal with switching levels and at the moments of their equality switch the key elements of the transducer, the mismatch signal is formed by multiplying the reduced error signal by a coefficient determined by the formula
K where U s the voltage of the reference signal;
E p signal proportional to the output voltage, reduced to the reference signal;
U p threshold voltage switching levels.
На фиг. 1 изображена функциональная схема преобразователя, реализующего предложенный способ; на фиг.2 характеристика "вход выход" функционального преобразователя сигнала ошибки в сигнал рассогласования, где +Е, -Е уровни выходного напряжения преобразователя, Uо сигнал ошибки, Uнорм нормирующее напряжениe, Uр сигнал рассогласования, Uи выходное напряжение интегратора, +Uп, -Uп напряжения уровней переключения компаратора, Uвых выходное напряжение преобразователя.In FIG. 1 shows a functional diagram of a converter that implements the proposed method; figure 2, the characteristic "input output" of the functional Converter of the error signal into the error signal, where + E, -E levels of the output voltage of the converter, U about the error signal, U norms normalizing voltage, U p the error signal, U and the output voltage of the integrator, + U p , -U p voltage levels of the switching comparator, U o output voltage of the Converter.
Импульсный преобразователь состоит из узла 1 задания, датчика 2 выходного напряжения преобразователя, узла 3 выделения ошибки (сумматор), функционального преобразователя 4, интегратора 5, компаратора 6 с узлом 7 задания уровней сравнения, ключевых элементов 8 и 9. Один из входов узла 3 выделения ошибки подключен к источнику 1 задающего напряжения, другой вход к выходу датчика 2 выходного напряжения преобразователя, а выход к входу функционального преобразователя 4, выход которого соединен с входом интегратора 5. Выход последнего подключен к одному из входов компаратора 6, другой вход которого связан с выходом узла 7 задания уровней сравнения 7 с входом, соединенным с выходом компаратора 6 и входами ключевых элементов 8 и 9. Выходы ключевых элементов 8 и 9 связаны между собой, с выходным зажимом преобразователя и подключены к входу датчика 2 выходного напряжения преобразователя. The pulse converter consists of a
Мгновенное значение выходного напряжения Uвых преобразователя может принимать лишь значения +Е или -Е, соответствующие напряжениям источников питания, так как силовые элементы 8 и 9 работают в режиме ключа.The instantaneous value of the output voltage U of the output converter can take only the values + E or -E corresponding to the voltages of the power sources, since the
Длительность включенного состояния одного из ключевых элементов можно определить из выражения
tn= где Ти постоянная времени интегрирования интегратора 5;
К1 текущее значение коэффициента пропорциональности функционального преобразователя 4, соответствующее данному значению ошибки.The duration of the on state of one of the key elements can be determined from the expression
t n = where T and the integration time constant of the
To 1 the current value of the proportionality coefficient of the
Длительность смежного интервала, соответствующего противоположному состоянию ключевых элементов 8 и 9, определяется как
tn+1 где К2 текущее значение коэффициента пропорциональности функционального преобразователя 4, соответствующего данному значению ошибки.The duration of the adjacent interval corresponding to the opposite state of
t n + 1 where K 2 is the current value of the proportionality coefficient of the
В общем случае коэффициенты К1 и К2 различны.In the general case, the coefficients K 1 and K 2 are different.
Так как сумма длительностей смежных интервалов работы преобразователя составляет полный период работы, то можно записать
tn + tn+1 T.Since the sum of the durations of the adjacent operation intervals of the converter is the full period of operation, we can write
t n + t n + 1 T.
Для определенности принимают Т4 Ти. Тогда
+ 4T
(1)
Разность длительностей смежных интервалов определяет среднее значение выходного напряжения преобразователя и пpопорционально значению напряжения задания в этих интервалах, т.е.For definiteness take T4 T and . Then
+ 4T
(1)
The difference in the durations of adjacent intervals determines the average value of the output voltage of the converter and is proportional to the value of the reference voltage in these intervals, i.e.
-4Tи
(2)
Суммируя выражения (1) и (2), получают
4 T1- откуда
(Uз+Eп)K1=
(3)
Если из выражения (1) вычесть выражение (2), то после аналогичных преобразований получают
(Uз-Eп)K2= (4)
Очевидно, что выражения (3) и (4) с точностью до знака Еп совпадают. Часть (Uз±Еп) этих выражений представляет собой сигнал ошибки, а правая часть показывает, какой величины должен быть сигнал рассогласования, чтобы обеспечить условия уравнения (1) и (2), откуда видно, что сигнал рассогласования должен быть обратно пропорционален сопряженному значению ошибки, т.е. значению ошибки при противоположном состоянии ключевых элементов преобразователя. Такое значение сигнала рассогласования можно получить, умножая приведенное значение сигнала ошибки на коэффициент, определяемый формулой
K (5)
Таким образом, выражения (3), (4) и (5) однозначно определяют вид зависимости "вход выход" функционального преобразователя 4, преобразующего сигнал ошибки в сигнал рассогласования, чтобы обеспечить достижение цели постоянство частоты переключения ключевых элементов преобразователя. -4T and
(2)
Summing up the expressions (1) and (2), get
4 T 1- where from
(U s + E p ) K 1 =
(3)
If we subtract expression (2) from expression (1), then after similar transformations we get
(U s -E p ) K 2 = (4)
Obviously, expressions (3) and (4) coincide up to the sign of E n . Part (U З ± Е п ) of these expressions is an error signal, and the right part shows how large the mismatch signal should be to provide the conditions of equations (1) and (2), which shows that the mismatch signal should be inversely proportional to the conjugate error value, i.e. the error value in the opposite state of the key elements of the converter. This value of the error signal can be obtained by multiplying the reduced value of the error signal by a coefficient determined by the formula
K (5)
Thus, expressions (3), (4) and (5) uniquely determine the type of dependence “input output” of the
Величину порогового напряжения Uп целесообразно выражать в виде k Umax, где Umax максимально возможное напряжение рассогласования, обеспечиваемое элементами системы управления; k коэффициент пропорциональности.The value of the threshold voltage U p it is advisable to express in the form k U max , where U max the maximum possible voltage mismatch provided by the elements of the control system; k is the coefficient of proportionality.
Если, например, принять Umax 10В. Еп 5В, Uзmax 5В, k 0,1, то характеристика "вход-выход" функционального преобразователя 4 в соответствии с выражениями (3), (4) и (5) имеет вид, приведенный на фи г.2.If, for example, take U max 10V. E p 5V, U Зmax 5V, k 0.1, then the input-output characteristic of
Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.
Задающий сигнал Uз подают на один из входов узла 3 выделения сигнала ошибки, где сравнивают с сигналом Еп, пропорциональным мгновенному значению выходного напряжения, поступившим от датчика 2 выходного напряжения преобразователя. Полученный при этом сигнал ошибки приводят к относительной величине путем соответствующего выбора коэффициента передачи сумматора 3 и коэффициента передачи по соответствующему входу функционального преобразователя 4. При этом возможное минимальное значение сигнала ошибки равняется нулю, а максимально возможное значение величине нормирующего напряжения Uнорм, относительно которого осуществляется приведение. По полученному относительному значению фактической ошибки вычисляют относительное значение сопряженной ошибки путем вычитания полученного относительного значения фактической ошибки из величины нормирующего напряжения. Осуществляя обратно пропорциональное преобразование полученного таким образом относительного значения сопряженной ошибки, путем умножения на коэффициент К функционального преобразователя 4, соответствующий зависимости (5), получают сигнал рассогласования, который используют для дальнейшего интегрирования и формирования автоколебательного алгоритма широтно-импульсного преобразования. Функциональный преобразователь 4 реализует зависимость, определяемую выражением (5) (при соответствующих знаках фактической ошибки). Следует отметить, что функциональный преобразователь 4, реализующий преобразования по предложенному способу, может быть выполнен и на основе нелинейных звеньев с диодно-резистивными цепочками.The driving signal U s is applied to one of the inputs of the error
Таким образом, при работе преобразователя частота переключения ключевых элементов поддерживается постоянной. Из выражения (3) можно определить допустимое значение напряжения задания Uз, при котором частота переключения остается постоянной. Преобразуя это выражение и учитывая, что максимальное значение выходного напряжения функционального преобразователя 4 не может превышать Umax, получают
Umax откуда Uз доп= kEп-Eп= Eп(k-1)
Так, при принятых ранее величинах Uздоп -4,5В, что соответствует 0,9 Umax. Таким образом, в данном конкретном случае предложенный способ обеспечивает постоянство частоты переключений ключевых элементов преобразователя в диапазоне от 0 до 0,9 максимально возможного выходного напряжения.Thus, during operation of the converter, the switching frequency of the key elements is kept constant. From expression (3), it is possible to determine the permissible value of the reference voltage U s at which the switching frequency remains constant. Transforming this expression and considering that the maximum value of the output voltage of the
U max whence U s add = kE p -E p = E p (k-1)
So, with the previously accepted values of U zdop -4.5V, which corresponds to 0.9 U max . Thus, in this particular case, the proposed method provides a constant switching frequency of the key elements of the Converter in the range from 0 to 0.9 of the maximum possible output voltage.
Применение предложенного способа управления позволяет повысить качественные показатели преобразователей и дает возможность оптимизировать параметры выходных фильтров, предназначенных для сглаживания выходного напряжения преобразователей такого типа, и вследствие этого повысить энергетическую эффективность преобразователя в целом. The application of the proposed control method allows to improve the quality indicators of the converters and makes it possible to optimize the parameters of the output filters designed to smooth the output voltage of converters of this type, and as a result to increase the energy efficiency of the converter as a whole.
Claims (1)
где Uз напряжение сигнала задания;
Eп сигнал, пропорциональный выходному напряжению, приведенный к сигналу задания;
Uп пороговое напряжение уровней переключения.METHOD FOR CONTROL OF THE NEXT PULSE CONVERTER, which consists in generating a reference signal, generating a signal proportional to the instantaneous value of the converter output voltage, comparing it with the reference signal, resulting in a given error signal value, generating a mismatch signal on its basis, and continuously integrating it , form two equal-sized bipolar switching levels, compare the integral of the error signal with the switching levels and at the moments of their equal nstva key switch of the inverter, characterized in that the error signal is formed by multiplying the error signal given by a coefficient determined by the formula
where U s the voltage of the reference signal;
E p signal proportional to the output voltage, reduced to the reference signal;
U p threshold voltage switching levels.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5014911 RU2046528C1 (en) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | Method for controlling follow-up pulsed converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5014911 RU2046528C1 (en) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | Method for controlling follow-up pulsed converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2046528C1 true RU2046528C1 (en) | 1995-10-20 |
Family
ID=21590735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5014911 RU2046528C1 (en) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | Method for controlling follow-up pulsed converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2046528C1 (en) |
-
1991
- 1991-12-04 RU SU5014911 patent/RU2046528C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 474095, кл. H 02P 13/16, 1973. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 892651, кл. H 02P 13/18, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5610806A (en) | Pulse width modulation method for driving three phase power inverter/converter switches with balanced discontinuous phase commands | |
EP0531151B1 (en) | Pulse-width-modulation method for providing extended linearity, reduced commutation losses and increase in inverter/converter output voltage | |
KR20040090918A (en) | Multilevel class-D amplifier by meas of 2 physical layers | |
EP1265343A2 (en) | DC-DC converter | |
EP0793335A2 (en) | Pulse width moldulation control system for electric power converter | |
US4321663A (en) | Process of pulse duration modulation of a multi-phase converter | |
RU2046528C1 (en) | Method for controlling follow-up pulsed converter | |
GB2288891A (en) | RMS regulation of trapezoidal voltage | |
RU2003100736A (en) | METHOD FOR CONTROL PULSE VOLTAGE STABILIZER | |
EP0899860A3 (en) | Power output stage with PWM operation and continuous conduction operation | |
SU892651A1 (en) | Self-sustained inverter control device | |
SU1377836A1 (en) | Method of controlling d.c.-to-d.c. voltage converter | |
SU970338A1 (en) | Voltage adjustment method | |
JP4649740B2 (en) | Power converter | |
SU919037A1 (en) | Method of controlling adjustable frequency converter with direct coupling | |
SU1029356A1 (en) | D.c. voltage/given shape a.c. voltage converter | |
RU2214618C2 (en) | Control method using pulse-width modulation | |
SU1396215A1 (en) | Variable-frequency generator for control of pulsewidth converter | |
JPS55140327A (en) | Pulse width modulator | |
RU2025879C1 (en) | Method of control over independent inverter with pulse duration modulation | |
RU2057346C1 (en) | Device measuring movement speed | |
JPS60128882A (en) | Drive circuit for dc motor | |
RU2025763C1 (en) | Method of tracking discrete regulation of voltage | |
JP2644255B2 (en) | Inverter control method | |
RU2039955C1 (en) | Method of measurement of electromagnetic moment of induction motor |