Способ стабилизации напряжения или тока Советский патент 1987 года по МПК G05F1/445 G05F1/56 

1128

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры .

Целью изобретения является повы - шение качества стабилизации выходного параметра при сохранении высокого быстродействия стабилизатора.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ стабилизации напряжения или TOKaJ на фиг. 2 - пример формирования встроенных зон регулирования.

Устройство содержит регулирующий орган 1 (фиг. 1) последовательного типа, делитель 2 напряжения, аналого-цифровой преобразователь 3, блок 4,сравнения, блок 5 мультиплексирования, цифровой умножитель 6, блок 7 демультиплексирования, сумматор 8 с накоплением, цифроаналоговый преобразователь 9, задатчик 10 кода опор- ного напряжения, задатчик 11 кода коэффициента усиления цепи обратной связи, задатчик 12 кода начального значения регулирующей величины и блок 13 управления. Делитель 2 напряжения включен между выходными шинами устройства. Один из входов блока 4 сравнения через аналого-цифровой преобразователь 3 соединен с вьпсодом делителя 2 напряжения. Выход задатчика 10 кода опорного напряжения подключен к другому входу блока 4 сравнения, Вход задатчика 11 кода коэффициента усиления цепи обратной связи соединен -с выходом задатчика 10 кода опор ного напряжения, а выход - с первым входом цифрового умножителя. Выход цифроаналогового преобразователя 9 подключен к управляющему входу регулирующего органа 1. Один из входов блока 5 мультиплексирования соединен с выходом блока 4 сравнения, подключенным к входу блока 13 управления, другой вход - с выходом блока 13 управления, а выход - с вторым входом цифрового умножителя 6. Один из входов блока 7 демультиплексирования подключен к выходу цифрового умножителя 6, а другой вход - к выходу блока 13 управления. Один из входов сум- матора 8 с накоплением соединен с выходом блока 7 демультиплексирования, другой вход - с выходом задатчика 1 2 начального значения регулируто

щей величины, а выход - с входом цифроаналогового преббразователя.

Способ осуществляется следующим образом.

Аналоговый сигнал обратной связи, полученный.с выхода делителя 2 напряжения, преобразуют в цифровой код разрядностью jm, где ffi,j N (N - множество натуральных чисел). Полученньй цифровой код вычитают из заданного цифрового кода эталонного значения сигнала обратной связи

5и и,, -и„.

(п).

где II

эт

U.C (п)

-эталонное значение сигнала обратной связи, соответствующее требуемому напряжению

-значение сигнала обратной связи в текущий момент времени t.

5 0 5 0 5

5

0

Полученный после вычитания цифровой код SV сигнала рассогласования . сравнивают с jm-разрядным нулевым кодом. Если среди первых m разрядов кода SU осуществляют ненулевые, то обрабатывают эти первые m разрядов, После их обработки получают соответствующий цифровой код изменения регулирующей величины, который суммируют с соответствующими разрядами I полного jm-разрядного цифрового кода /значения регулирующей величины. Полученный jm-разрядный цифровой код преобразуют в аналоговую форму и подают на регулирующей орган 1, Если среди первых m разрядов кода U все нулевые, то обрабатывают вторые m разрядов. Если и среди них все разряды нулевые, то обрабатывают следующие m разрядов и так далее до последней j-й группы m разрядов. Над всеми группами разрядов производят все описанные действия до подачи на регулирующий орган 1 включительно. Предложенный способ отличается от известного тем, что цифровое регулирование осуществляют в зонах, которые строят таким образом, что каждая последующая зона встроена в предыдущую. Относительная ширина каждой из зон равна m разрядов. Когда обрабатывают первые m разрядов, регулирование осуществляют S первой зоне с относительным шагом кванто- вания

Км -. глакс

q - 1

где . - диапазон возможных изменений сигнала рассогл сования,

q - основание системы счисления.

Если обозначить значение цифрового кода сигнала рассогласования BU с точностью до младшего разряда пер вой зоны регулирования как то для данной зоны справедливо следующее соотношение:

1SU, (q -DlSuJ.

Регулирование в первой зоне осуществляют до тех пор, пока первые m разрядов цифрового кода Su сигнала рассогласования не станут нуле выми. В случае, когда первые m разрядов кода 8и нулевые, т.е. переходят к обработке вторых m разрядов кода Su, что соответствует регулированию во второй зоне с относи- тельным шагом квантования

Su . . MQKC 2 q Jh,- 1

Дпя второй зоны справедливо соот- ношение

, (5), / гп

IfiujiiSu U (q - i)|SuJ .

Поскольку (q - 1) 5и„ Su , то

|Su, lSu,l . .

Аналогично выходной параметр уточняют до тех пор, пока BV не Станет равным нулю с точностью до относительного шага квантования последней зоны (р J), для которой

6U. fc

. Ul5u l l8Uj - 11 . В процессе регулирования цифровой код 5U сигнала рассогласования, имеющий разрядность jm, обрабатывают по га-разрядным группам по пропорциональному, пропорционально-интегральному или пропорционально-интегрально-диф- ференциальному законам. Например,когда осуществляют пропорциональное регулирование, соответствующий сигнал рассогласования усиливают в К раз путем умножения цифрового кода т-раз- рядной группы на га-разрядный код коэффициента усиления К цепи обратной связи.

Рассмотрим способ стабилизации на примере переходного процесса в стабилизаторе тока после eiJ включения.

Пусть в стабилизаторе тока осуществляют пропорциональное регулирование и управляющую переменную определяют согласно формуле

Г У, -г к(1 -i(n)).

ST

где у , I - эталонные значения уг- ла управления и выход-.

ного тока;

К - коэффициент усиления цепи обратной связи; -, у, 1(п) - текущие значения угла управления и выходного тока

Предположим, что в начале переходного процесса при больших изменениях выходной величины тока обрабатывают первые m разрядов двоичного jm-раз- рядного кода разности заданного эталонного и текущего значения выходного тока, т.е. регулирование происходит в первой зоне. При этом

((n))+Ku,i(n)

У,/К&-/ -bu,V,

где &i ())) -значение разности эталонного и выходного токов с точностью до относительного шага квантования первой зоны

&,i(n) (n))-((n))W -отбрасываемый остаток, ui(n) - ошибка вычисления у при регулировании в первой зоне.

Регулирование в первой зоне осуществляют согласно формуле

,,+K(I,-i(n))

Когда первые га разрядов jm-разряд- ного полного двоичного кода разности названных токов нулевые, а разность токов меньше относительного шага квантования первой - тования первой зоны Si

т.е. имеет место соотношение

I

1&-:Ч (n),,

переходят к обработке следующих га разрядов jm-разрядного полного двоичного кода разности токов.

При этом У r +Kd T-iCn))

(.11

+Ku,i(n)

V.

,,

Регулирование во второй зоне производят по формуле

J , +К(1, -i(n))

Э Г у

(.1)

и продолжают до тех пор, пока раз-, ница токов не станет меньше относительного шага квантования второй зоны

Si,

б

макс

1

ЧТО соответствует тому, что вторые m разрядов полного кода разности нулевые

ll,,-i(n)

(1)

с

&i.

Описанные действия осуществляют 3 каждом цикле Т обработки вплоть до j-й зоны, в которой регулирование производят по формуле

V V, +К(1 -i(n))

CJ)Таким образом, стабилизацию тока осуществляют в зонах, которые сужаются и вложены друг в друга (фиг.2),

Напряжение обратной связи, пропорциональное выходному, поступает с выхода делителя 2 на вход аналого- цифрового преобразователя 3, преобразуется там в параллельный цифровой код и подводится к входу блока 4 сравнения. Последний осуществляет вычитание из заданного (эталонного) значения кода опорного напряжения текущее значение кода сигнала обратной связи. Результат вычитания в прямом коде с выхода блока 4 сравнения поступает на вход блока 5 мультиплексирования. В зависимости от значения кода результата вычитания блок 13 управления управляет передачей соответ . ствующих разрядов (первого ненулевого байта) на выход блока 5 мультиплексирования. Этот код направляется к цифровому умножителю 6, куда подводится также код коэффициента усиления цепи обратной связи из задатчи- ка 11, В результате умножения на выходе цифрового умножителя 6 образуется результирующий двухбайтньш цифровой код, который подводится к де- мультиплексору 7. На выходе демуль- типлексора 7, управляемого блоком

10

15

-88663 .6

13, появляется на соответствующих выходах упомянутый цифровой код.Этот к од поступает на сумматор 8 и в зависимости от знака результата вычитания в блоке 4 вычитается или складывается с соответствующими разрядами кода предыдущего значения регулирующей величины. Сформированный на выходе сумматора 8 код поступает на вход цифроаналогового преобразователя 9 и преобразуется последним во временной интервал или другую величину для управления регулирующим органом.1.

Регулирование выходного напряжения в стабилизаторе осуществляется путем изменения цифрового кода эталонного значения регулируемого параметра и выполняется сначала для старшего байта сигнала с выхода блока 4 сравнения. Затем с установлением выходного параметра, когда старший байт.обнуляется, переходят к младшему и так далее до самого младшего байта. При изменении (переключении уставки) цифрового кода эталонного зна чения опорного напряжения на вы- ходе задатчика 11 в соответствии с этим кодом опорного напряжения появляется цифровой код максимально возможного коэффициента усиления цепи обратной связи, обеспечивающей наиболее быстрое протекание переходных процессов в фильтре. Через наперед заданное время этот код заменяется кодом коэффициента усиления для статического режима работы.

20

25

30

35

Предлагаемый способ характеризу- ется повышенным качеством стабилизации, обеспечиваемым более высокой точностью регулирования (при двух- зонной схеме регулирования с точностью 16 двоичных разрядов). Уве- личение точности можно оценить отношением (2 -1)/(2®-1), которое соответствует 256,

При этом возможно синтезировать схемы с данной точностью в стати- ческом режиме (задают полную длину двоичного слова jm) и в переходных режимах (задают количество зон j и число двоичных разрядов в зоне т).

. Формула изобретения

1. Способ стабилизации напряжения или тока,заключающийся в изменении коэффициента передачи регулирующего органа и основанный на разбиении диапазона возможных отклонений выходного параметра от заданного значения на отдельные зоны, дискретизации выходного параметра, выявлении сигнала отклонения, регистрации номера зоны с текущим отклонением, формировании кодового сигнала рассогласования, обработке сигнала рассогласования в соответствии с выбранным законом регулирования и указанном изменении коэффициента передачи регулирующего органа в моменты дискретных отсчетов выходного параметра с шагом квантования, прогрессивно зависящим от номера зоны, отличающий- с я тем, что, с целью повышения качества стабилизации, обработку сигнала рассогласования производят с постоянной разрядностью, меньшей в целое число раз полной разрядности диапазона возможных отклонений выходного параметра, причем в процессе обработки последовательно переходят от старшей группы разрядов к младшей,

2. Способ по п, 1, отличаю-, щ и и с я тем, что номера зон, в

которых осуществляют регулиронлкие, определяют с учетом соотношений

5 |8UpUlfeu l lSUp,l,

gn н

JO

f P 1, j mj e N,

5

0

5

где m - число обрабатываемых разрядов в пределах одной группы; общее число зон возможных отклонений выходного параметра от заданного значения; множество натуральных чисел; номер зоны и номер группы обрабатьшаемых разрядов; основание системы счисления,- диапазон возможных отклонений выходного параметра, относительное отклонение выходного параметра для р-зоны; относительный шаг квантования выходного параметра для р-зоны.

6U 8U Би

J N - Р q макс(р)

шуа „I гкма JKHO

йлг

Составитель Л.Морозов

Редактор О.Головач Техред,н.Глущенко Корректор И.Муска

Заказ 7807/46 .Тираж 885Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открйтий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения - повьшение качества стабилизации. Цель достигается за счет того, что цифровое регулирование осуществляют в зонах, которые строят таким образом, что каждая последующая зона встроена в предыдущую. Способ реализован в устр-ве-стабилизато- ре напряжения, в котором регулирование осуществляется путем изменения цифрового кода эталонного значения регулируемого параметра и вьтолняет- ся сначала для старшего байта сигнала с выхода блока 4 -сравнения. С установлением выходного параметра,когда старший байт обнуляется, переходят к младшему и т.д. до самого младшего байта. При изменении цифрового кода эталонного значения опорного напряжения на выходе задатчика 11 кода коэффициента усиления цепи обратной связи Б соответствии с этим кодом опорного напряжения появляется цифровой код максимально возможного коэффициента усиления цепи обратной связи, обеспечивающий наиболее быстрое протекание переходных процессов в фильтре. Через наперед заданное время этот код заменяется кодом коэффициента усиления для статического режима работы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. I (Л to 00 00 о: 05. оо