СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1970 года по МПК H02M5/00 

Вентильные преобразователи с широтноимпульсной модуляцией находят широкое применение в технике регулировадия и преобразования электрической энергии. Среднее напряжение на выходе этих преобразователей зависит не только от сигнала управления, определяющего скважность выходных импульсов, но и от величины питающего напряжения. Распространенным способом частичного уменьшения этой зависимости является введение обратных связей по регулируемому параметру нагрузки, предварительно сглаженному с помощью фильтра или по выходному напряжению усилителя. Этот способ помимо неполной эффективности создает дополнительные трудности, связанные с обеспечением устойчивости системы.

По предлагаемому способу с целью повышения качества стабилизации выходного напряжения вентильных преобразователей с широтно-импульсной модуляцией и безынерционной обратной связью предлагается указанную обратную связь осуществлять по вольтсекундной площади выходных импульсов, частота которых фиксирована.

Предлагаемый способ стабилизации делает преобразователь полностью инвариантным по отношению к питающему напряжению и не требует каких-либо дополнительных мер по Обеспечению устойчивости системы.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Как известно, среднее за период напряжение на выходе преобразователя с широтно-импульсной модуляцией равно:

U,, (E(t)dt,

(1)

J

где Т и и-период повторения и длительность импульса;

E(t) -питающее напряжение в функции времени. Если E(t) не является постоянной величиной

то для стабилизации выходного напряжения L/cp необходимо так изменять величину t, чтобы вольтсекундная площадь каждого импульса, определяемая данным интегралом, была неизменной. Исходя из этого, для стабилизации среднего напряжения предлагается нормировать вольтсекундную площадь выходных импульсов, для чего команда на выключение силового вентиля преобразователя подается в момент равенства вольтсекундной площади выходного импульса, представленной какойлибо физической величиной, заданному значению. Техническая реализация этого предложения сводится к введению безынерционной обратной связи по вольтсекундной площади На чертеже представлена структурная схема устройства, осуществляющего способ. В состав этого устройства входят задающий генератор 1, производящий периодическое включение силового вентиля 2, интегрирующее устройство 3, подключенное к выходу преобразователя и определяющее вольтсекундную площадь выходных импульсов, нуль-индикатор 4,сравнивающий заданную и действительную площади импульсов и срабатывающий в момент их равенства, управляемый генератор 5,засинхронизированный от нуль-индикатора 4 и формирующий команду на выключение вентиля 2. Цифрой 6 обозначена нагрузка. Выходное напряжение И с интегрирующего устройства, выполненного в виде последовательной активно-емкостной цепочки, поступает на один вход нуль-индикатора 4, на другой вход которого поступает задающее напряжение t/3. Периодически с интервалом Т происходит включение силового вентиля 2 преобразователя по командам, вырабатываемым задающим генератором /. При условии, что , в каждом периоде повторения выходное напряжение интегрирующей цепочки равно: /i . где R т С - сопротивление и емкость интегрирующей цепочки; If - ток через емкость. В момент, когда , происходит срабатывание нуль-индикатора 4, запуск генератора 5 и выключение вентиля 2 преобразователя. При этом происходит разряд интегрирующей емкости С и фиксация ее напряжения на нулевом уровне до начала следующего периода. Определяя из формулы (2) при вольтсекундную площадь импульса, равную f E(t)dt, и подставляя ее в формулу (1), получаем:// - П t-cp - - Из формулы (3) можно сделать вывод, что при идеальном выполнении операции интегрирования преобразователь является полностью инвариантным по отнощению к питающему напряжению, так как оно соверщенно не влияет на среднее значение выходного напряжения. Предмет изобретения Способ стабилизации выходного напряжения вентильного преобразователя с щиротноимпульсной модуляцией и безынерционной обратной связью, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стабилизации, указанную обратную связь осуществляют по вольтсекундной площади выходных импульсов, частота которых фиксирована.