Способ регулирования напряжения постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК H02M3/135 

Изобретение относится к электротехнике, конкретно - к регулировани напряжения постоянного тока в импульсных регулятора с отрицательной обратной связью. Известен способ регулирования напряжения постоянного тока путем квантования входного напряжения управляющими импульсами с последующи усреднением (демодуляцией) полученных импульсов, применяемый в импуль ных регуляторах постоянного напряжения 1}. Недостаток известного способа заключается в низкой точности регулирования. Известен также способ регулирования напряжения постоянного тока путем квантования входного напряжения регулятора управляющими импульсами, формируемыми в цепи отрицател ной обратной связи, для получения усредненного выходного напряжения По данному способу регулируются .выпрямительные устройства,преобразо тели и стабилизаторы постоянного тока с врёмяимпульсной модуляцией. Формирование управляющих импульсов осуществляется времяимпульсным кюдулятором, который, в свсяо очередь управляется усиленным напряжением рассогласования между усредненным выходным напряжением регулятора и эталонным напряжением цепи обратной связи. Недостатками известных способов регулирования являются малая точность регулирования, а также незначительный запас устойчивости регуляторов с отрицательной обратной связью, реализующий этот способ. Недостатки способа обусловлены самим импульсным принципом регулирования, в котором переменная составляющая выходного усредненного напряжения, воздействуя по цепи отрицательной обратной связи, оказывает влияние на процесс формирования управляющих импульсов, зачастую приводя к срыву процесса формирования, т.е. к потере устойчивости импульсного регулятора. Для повышения устойчивости регуляторов часто используют корректирующие звенья в цепи отрицательной обратной связи, однако это приводит к снижению динамической точности регулирования. Целью изобретения является повыяение точности регулирования и устойчивости реалиэую1иих способ регуляторов . Дпя корректируют хщительность управляющих импульсов, для .jero квантуют усредненное выходное напряжение регулятора с неизменной фазой и периодом, равным периоду упомянутого квантования выходного напряжения, расширяют импульсы, полу ченные в результате квантования выходного напряжения, до длительности указанного периода и ими воздейству ют на цепь отрицательной обратной связи. Такой способ регулирования позво ляет реализовать импульсные регуляторы, обладающие повышенной точность и устойчивостью, независимо от уров ня переменной составляющей выходного напряжения. На фиг, 1 изображен импульсный регулятор с отрицательной обратной связью, реализующий описываемый способ, структурная схема; фиг, 2 - временные графики напряжений в цепи отрицательной обратной связи регуля тора в установившемся режиме; фиг, 3 - то же, что и на фиг, 2, но в переходном режиме. Известный способ регулирования реализуемый в регуляторе, предусмат ривает квантование входного напряжения элементом .1 квантования, образующим последовательность импульсов конечной длительности, демодуляцию этих импульсов фильтром 2 и воздействие с выхода на элемент 1 квантова ния входного напряжения. Цепь обратной связи, формирующая управляющие импульсы на входе элемента 1 квантования, содержит устройство 3 время импульсной модуляции, которая осущес вляется при сравнении напряжения обратной связи. Uo{;.(t и эталонного напряжения (j -Частота f работы импульсного регулятора задана устройством 4 (задающий генератор или сеть переменного тока), Усредненное выходное напряжение U(t) - текущее зна чение - квантуют элементом 5, например, ключом, и затем подают на расши ритель б импульсов, выход которого связан с устройством 3 времяимпульсной модуляции. Управление элементом 5 осуществляется от устройства 4, что обеспечивает равенство периодов основного (с псмощью элемента 1) и дополнительного (с помощью элемента 6) квантования,, а также постоянство фазовог6 :двига f дополнительного квантования по отшонению к основному квантованию. Принцип регулирования по цепи отрицательной обратной связи (фиг. 1) заключается в следующем. Текущее значение выходного напря жения U(t) квантуют при помощи элемента 5 квёштования с неизменной фазой Ч и периодом Т, равным длительности периода кваяговання элемента 1. При этом из кривой U(fc) выбирают мгновенные значения и получают решетчатую функцию U(пТ + Ьсд), где пТ - дискретное время, заданное опорной частотой f; t - время сдвига момента выборки по отношению к началу периода, частоты f ( см, фиг, 2 и 3) , Этой решетчатой функции соответствует непрерывная функция U(t), Точечные значения решетчатой функции п(пТ + t ) с помощью расширителя 6 импульсов преобразуются в ступЭНчатую функцию (t) , В установившемся режиме (фиг, 2) последняя имеет вид прямой линии, т,е, не содержит переманной составляющей, В переходном режиме (фиг, 3) напряжение обратной связи UQ. (t) неизменно в течение периода квантоваг)ия элемента 5, а в момент квантования элемента 5 происходит смена (t) , Огибаютекущего значения ... щая ступенчатой функции Ujj (t) повторяет форму огибающей максимгшьных значений выходного усредненного напряжения регулятора U(t), ; Таким образом, в цепи отрицатель ной обратной связи импульсного регулятора (фиг, 1) подавляются основная частота импульсного регулирования f и кратные ей высшие гармони:ческие составляющие пульсации усредненного выходного напряжения U(t), что позволяет скорректировать управляющие импульсы на входе элемента 1 квантования и повысить точность и запас устойчивости регулятора. Вмес|те с тем, все частоты в спектре U(-t), меньшие и равные fx , появляющиеся в переходном режиме, свободно пропускаются цепью отрицательной обратной связи и поэтому динамические свойства импульсного регулят-эра от введения коррекции не ухудшаются. Формула изобретения Способ регулирования напряжения постоянного тока путем квантования входного напряжения регулятора управляющими импульсами, формируемыми в его цепи отрицательной обратной связи для получения усредненного выходного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьоиения точности регулирования и устойчивости реализующих способ регуляторов. Длительность управляющих импульсов корректируют/ для чего квантуют усредненное выходное напряжение регулятора с неизменной фазой и периодом, равным периоду упомянутого квантования входного напряжения расширяют импульсы, полученные в результате квантования выходного напряжения до длительности указанного периода, и ими возлейстуют на цепь отрицательной обратной связи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Бессекерский В. А. и др. Теория систем автоматического регулиро626 вания, M.f Наука, 1972, ( / 15,1, 15,3 И рис. 15,3). . у 2. Под ред. Солодовникова В. в.. Основы автоматического регулирования, МашГИЗ, 1954, угл. XXl, с. 5G8.

Oi

,

f гт л-r чг

т гг JT ifT

UlnTilcfl nt

(t) t