Способ регулирования напряжения многоканального импульсного преобразователя Советский патент 1984 года по МПК H02M5/12 H02P13/22 

о:

ел

СО

со

00 Изобретение относится к электро технике, в частности к технике рерулироаания и стабилизации постоянных и переменных напряжений, и мож найти применения при создании регулируемых (стабилизированных) неточников электропитания с модуляцией выкодного напряжения и мощных ключевых усилителей в тех случаях, когда требуется высокое качество вы ходного напряжения и быстродействи регулирования при минимальной масс Ц габаритах самих регуляторов. : Известны способы регулирования к переменного, так и постоянного напряжений, реализующие частичную импульсную модуляцию выходного напряжения , При небольшой глубине мо дуляции (5-15%)и may такие способы позволяют получить довольно высокое качество выходного напряжения за счет незначительных искажений на- , пряжения источника питания lj . Известны способы регулирования напряжения многофазного импульсного преобразователя, заключающиеся в преобразовании напряжения источИика питания в ряд импульсных последовательностей, сдвинутых друг от носительно друга по фазе на дискретный угол, и регулировании среднего значения выходного напряжения путем изменения относительной длительности импульса 2 . Такие способы позволяют поддерживать постоянными показания выходного напряжения вне зависимости от глубины регулирования. Однако в спектре выходного напряжения содержатся искажающие гармоники, частота кдторых в ряде случаев ниже частоты входного модулирующего напряжения, Ч;То делает невозможным эффективную фильтрацию такого напряжения без У;худш1ения быстродействия регулирования. Наиболее близок к предлагаемому способ регулирования напряж..ния мно гоканального импульсного преобразователя, заключающийся в том, что . весь диапазон регулирования вкходного напряжения по амплитуде разделяют на зоны, преобразуют напряжение источника питания в ряд импульс 1ЫХ последовательностей, число кото рых соответствует числу каналов импульсного преобразователя, су№ гарую напряжения этих последовательностей причем регулируют среднее значение напряжения в каждой последующей зоне в функциональной зависимости от входного сигнала при достижении сре него значения напряжения импульсной последовательности в предыдущей зоне своего максимального значения путем изменения относительной длительности импульсов з1 , Известный способ позволяет реализовать многозонную широтно-импульсную модуляцию, имеющую преимущества перед способами с квантованием всего потока энергии по времени, и создавать на этой основе быстродействующие регуляторы напряжения .Однако при таком способе неоправдано занижен диапазон регулирования при малых кратностях квантования из-за существенной зависимости амплитуды выходного напряя5ения от кратности квантования, фазы управляющего сигнала относительно тактовых интервалов и глубины модуляции. Кроме того, из-за конечной длительности переключения полупроводниковых приборов сохраняются нерегулируемые импульсы и паузы в выходном напряжении, т.е. не удается тлностью исключить квантование всего потока энергии по времени. Это приводит к снижению качества выходного напряжения (росту пульсаций, коэффициента гармоник, особенно при повышенных частотах коммутации) . Указанные недостатки при больших скоростях изменения управляющего сигнала также существеЕ но затрудняют или делают невозможным эффективную фильтрацию напряжения. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения за счет стабилизации его спектрального состава при изменении амплитуды и частоты управления сигнала и путем исключения нерегулируемых импульсов или пауз. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования напряжения многоканального импульсного преобразователя, заключающемуся в том, что регулируемое напряжение по амплитуде распределяют по И каналам преобразователя, регулируют в одном канале среднее напряжение изменением частоты следования импульсов , поддерживают при этом в остальных кансшах напряжение неизменным и суммируют напряжения всех tr каналов, причем регулирование осуществляют во всех каналах поочередно, а начинают регулрование напряжения в очередном канале после достижения максимального (минимального) значения напряжения в предыдущем канале, регулирование напряжения в каждом канале осуществляются при минимально заданной частоте следования импульсов путем изменения длительности импульсов или пауз от нуля до заданной величины, а при достижении импульсом или паузой крайнего значения - путем изменения частоты следования импульсов или пауз до максимального заданного значения при их неизменной длительности. На фиг, 1 приведена блок-схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 (о и6} - эпюры регулируемого напряжения. Схема содержит источник 1 питани многоканальный импульсный преобразователь 2 , сумматор 3, соединенный с фильтром 4, схему управления, включающую фаэосдвигающее устройство 5, задающий генератор б и пороговые элементы 7 и 8 соответственно максимального и минимального уровне Уровни отсечки, пороговых устройстэ 7 и 8 совмещены, а их число выбирают исходя из условия реализа ции того или иного способа регулирования. Это число может быть любым в пределах от единицы до числа каналов импульсного преобразовател На фиг. 2 (аи ё ) обозначено: на жение входного управляющего сигнала 9; напряжения импульсных последовательностей 10-13, а также сумм ные напряжения 14 и 15 импульсного преобразователя на входе фильтра. Сущность способа при изменении длительности импульсов (фиг. 2а ) заключается в том, что весь диапазон регулирования выходного напряжения по амплитуде разделяют на зоны {для определенности число зон принято равньлм четырем) за счет то го, что при сигнале 9 управления (фиг. 2 а), меньшем уровня отсечки пороговых устройств 7 и 8 (фиг. 1) фазосдвигающее устройство 5 воздей ствует на импульсный преобразовате 2 таким образом, что преобразует напряжение источника 1 питания (од ного из его каналов) в импульсную последовательность 10, длительност импульсов которой изменяется в фун циональной зависимости от входного сигнала, при заданной минимальной частоте следования этих импульсов (интервал времени ). При дос жении сигнале 9 управления уровня отсечки пороговых элементов 7 и 8 фиксируется максимальная длительность импульсаtu g,. Для дальнейшего увеличения среднего значения напряжения этой импульсной по,следовательности задают диапазон изменения частоты следования импульсов от мииимального значения д максимсшьного и с момента времени i изменяют частоту следования импульсов ( длительностью1ц „о,) до заданного максимального значения (интервал времени1,1 fio при котором среднее значение напряжения этой импульсной последовательности равно единице и не содержит нерегулируемых пауз. Поскольку напряжения в остальных каналах равны нулю, то до момента времени i, на выходе сумматора 3 действует импульсная последовательность 10. С этого момента напряжение регулируют в следующей зоне, т.е. дальнейшее увеличение упра:;ляющего сигнала приводит к регулированию среднего значения напряжения импульсной последовательности 11 второго канала импульсного преобразователя 2 путем изменения длительности импульсов (интервалi2tt4t) и их частоты следования (интервал ). Напряжение на выходе сумматора 3 равно сумме напряжений последовательностей 10 и 11. При дальнейшем увеличении входного сигнала процессы повторяются в остальных каналах и на выходе сумматора действует напряжение 14, равное сумме напряжений всех импульсных последовательностей 10-13, по форме близкое к входному. На выходе фильтра 4 действует сглаженное напряжение 14 усиленного по мощности входного сигнала. При регулировании изменением длительности пауз для повышения эффективности фильтрации нап1яжения при малых уровнях управляющего сигналя в каждой импульсной последовательности регулируют среднее значение напряжения путем изменения длительности паузы in от нуля до заданной величины in ах Р достижении длительности паузы величины (моменты времени 1,1 f 1 4 ) меняют частоту следования до заданного максимального значения. При малых уровнях входного сигнала 9 увеличивается частота следования пауз что позволяет эффективно выделять фильтром 4 из выходного напряжения 15 сумматора гладкую составляющую с минимальными искажениями.

tUmmr

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, при котором распределяют регулируемые напряжения по д каналам преобразователя, регулируют в одном канале среднее напряжение изменением частоты следования импульсов этого напряжения, поддерживают при этом в остальных каналах напряжения неизменными и суммируют напряжения всех п кангшов, причем регулирование осуществляют во всех каналах поочередно, а начинают регулирование напряжения в очередном канале после достижения максимального (минимального) значения на-пряжения в предЕЛДущем канале, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, регулирование напряжения в каждом канале осуществляют при минимально заданной частоте следоваС ния импульсов напряжения путем изS менения длительности импульсов или (Л пауз от нуля до заданной величины, а при достижении импульсом или паузой крайнего значения - путем изменения частоты следования импульсов или пауз максимально заданной величины при их неизменной длительности.