Спосіб керування імпульсним перетворювачем

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. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ управления импульсным преобразователем, содержащим коммутатор и фильтр, состоящий в том, что формируют сигнал задания, измеряют переменные состояния фильтра, на основании полученных измерений формируют управляющее воздействие и осуществляют на его основе управление коммутатором, в котором на коммутатор подают две последовательности импульсов, первая из которых осуществляется в фиксированные моменты времени, а вторая - в моменты достижения нулевого значения величиной условного прогноза рассогласования, вычисляемой на основе измеренных значений переменных состояния фильтра, причем величина прогноза, вычисляемого наперед, не превышает длительности тактовых интервалов [3]. В этом способе реализована возможность использования силового сглаживающего фильтра, обеспечиваются приемлемые статические характеристики, однако динамические характеристики остаются недостаточно высокими. Задачей изобретения является повышение динамических характеристик преобразователя при сохранении устойчивости процесса регулирования выходного напряжения. Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе управления импульсным преобразователем, содержащим коммутатор и фильтр, состоящем в том, что формируют сигнал задания, измеряют переменные состояния фильтра, формируют управляющее воздействие и осуществляют управление коммутатором, согласно изобретению, управляющее воздействие формируют путем суммирования сигнала задания и сигналов, пропорциональных переменным состояния фильтра, а управление коммутатором осуществляют по знаку управляющего воздействия, причем коэффициенты суммирования сигналов, пропорциональных переменным состояния фильтра, выбирают исходя из обеспечения устойчивости процесса регулирования выходных параметров преобразователя. Использование для формирования алгоритма управления преобразователем информации о переменных состояния сглаживающего фильтра (объекта управления) позволяет обеспечить как оптимизацию динамических характеристик, так и устойчивость процесса регулирования выходного напряжения, Заявляемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема преобразователя, реализующего заявляемый способ, на фиг.2 -схема варианта конкретной реализации. На чертежах приняты следующие обозначения: UЗ - напряжение сигнала задания; UУ - управляющее воздействие; U* - сигнал управления коммутатором; UПИТ. - напряжение входного источника питания; UВЫХ. - выходное напряжение преобразователя. Импульсный преобразователь состоит из узла задания 1, сумматора 2, компаратора знака 3, коммутатора 4, силового фильтра 5, датчика 6 переменных состояния фильтра, суммирующего устройства 7. Выход узла задания 1 подключен к одному из входов сумматора 2, второй вход которого соединен с выходом суммирующего устройства 7. Выход сумматора 2 соединен со входом компаратора знака 3, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 4. Силовой вход коммутатора 4 подключен к источнику питающего напряжения UПИТ., а выход - ко входу силового фильтра 5, выход которого является выходом преобразователя. Входы датчика 6 переменных состояния силового фильтра подключаются к соответствующим точкам схемы фильтра, а выходы датчика 6 соединяются с соответствующими входами суммирующего устройства 7. Сущность способа заключается в следующем. Сформированный сигнал задания UЗ подается на один из входов сумматора 2, где складывается с суммой сигналов, пропорциональных переменным состояния силового фильтра 5 и сформированных с помощью датчика 6 переменных состояния и суммирующего устройства 7. По знаку полученного таким образом управляющего воздействия, выделяемого компаратором 3, производят управление коммутатором, осуществляющим подключение питающего напряжения UПИТ. ко входу силового фильтра 5 или отключение от него. Таким образом осуществляется импульсная модуляция и напряжение (или ток) на выходе фильтра поддерживается пропорциональным напряжению задания 11з. Алгоритм управления выглядит следующим образом: U*=sign(U3+a1 h1+a2h2+...+aпhп) где; а1,а2,...ап - коэффициенты суммирования по переменным состояния h1, h2,...hп фильтра соответственно. Преобразователь, работающий в указанном выше релейном (скользящем) режиме может формировать на выходе, как напряжение, так и ток. В зависимости от необходимого выходного параметра выбираются значения коэффициентов суммирования сигналов от датчика 6 переменных состояния фильтра. При этом обратная связь по соответствующей переменной состояния (напряжения или тока) является главной, остальные - вспомогательные, необходимые для обеспечения устойчивости процессов регулирования и стабилизации динамических характеристик. Коэффициенты суммирования по отдельным сигналам, пропорциональным переменным состояния, можно выбирать экспериментальным путем либо аналитически, исходя из анализа устойчивости процесса регулирования и оптимизации переходных процессов. Рассмотрим особенности реализации способа на конкретном примере. На фиг.2 приведена принципиальная схема импульсного преобразователя, реализующего способ и выполняющего функции импульсного стабилизатора напряжения. Стабилизатор содержит силовой транзистор VT, работающий в ключевом режиме и выполняющий роль коммутатора, силовой фильтр выполнен двухзвенным на реакторах L1, L2 и конденсаторах С1, С2. Переменными состояния фильтра являются токи реакторов L1, L2 и напряжения на конденсаторах С1, С2. Напряжение на конденсаторе С2 является выходным напряжением стабилизатора. Выделение сигналов, пропорциональных токам реакторов L1, L2, осуществляется с помощью шунтов R1, R2 соответственно. В качестве сигналов, пропорциональных напряжениям на конденсаторах С1, С2, используются непосредственно напряжения на этих конденсаторах. Параметры фильтра: L1=L2=100mH; C1=C2=100mF. В данном стабилизаторе реализуется управление следующим образом: U*=sіgn(U3-UС2-0,4UС1-0,397іL1-2,16іL2) Коэффициенты суммирования при этом (включая знаки суммирования) определялись исходя из устойчивости процесса формирования напряжения на конденсаторе С2. Функции суммирующего устройства и компаратора выполняет операционный усилитель А2. Управление силовым транзистором VT (коммутатором) осуществляется с помощью выходного сигнала компаратора А2 через буферный усилитель БУ. Суммирование сигналов, пропорциональных переменным состояниям, производится относительно общей точки, указанный на схеме: Для получения необходимого знака суммирования по току реактора L1 введен инвертирующий усилитель А1 с единичным коэффициентом усиления. Суммирование остальных сигналов осуществляется с помощью резисторов R4...R8. Сигнал задания U3 при этом формируется обратным по знаку выходному напряжению стабилизатора. При суммировании сигнала, пропорционального напряжения на конденсаторе С2, учитывается дополнительное суммирование сигнала, пропорционального току реактора L2, для чего корректируется величина резистора R6 в соответствии с выбранным алгоритмом управления. Применение этого способа управления позволит повысить динамические характеристики преобразователей при сохранении устойчивости процессов регулирования выходных параметров, что даст возможность использовать эти преобразователи для питания различных, в том числе нелинейных, нагрузок.