Способ цифрового регулирования напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02P13/16 G05F1/00 

(54) СПОСОБ ЦИФРОВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к эпектротехнике, в частности к преобразоватепьной технике, и может быть использовано, на пример, в цв фовых регуляторах и стабилизаторах напряжения систем вторичного электропитания. Известны способы шнурового регулирования напряжения путем дискретного изменения коэффициента передачи регулируюшвго органа и 2J Недостатком способов является низкое быстродействие. Наиболее близким на известных сзюсобов является способ цифрового регулирования напряжения путем изменения коэффициента передачи регулирующего органа в дискретные момен1Ы времени при отклонении выходного напряжения от гоа (1ИЦ зацанной точности регулирования З. Недостатком способа цифрового регулирования напряжения является невысокое быстродействие при отработке рассогла сования, вызванного воздействием возмуащюшях. факторов. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставпенная цель достигается тем, , что согласно способу цифрового регулиро вания напряжения путем изменения коэффициента передачи регулирующего органа в дискретные моменты времени при отклоненин выходного напряжения от границ заданной точности регулирования, диапазон возможных динамических откло- нений выходного напряжения разбивают на зоны, и в конце каждого интервала кван Тования по времени регистрируют номер зоны, в пределах которой произошло отклонение выходного напряжения, а шаг квантования по уровню устанавливают в зашссимости от номера указанной зоны. Ира этом границы зон возможных динамичесвих отклонений выходного напря393жения и шаг квантования по уровню оп.ределяют иэ соотношений (2--«)/(Га, () ndU--d соответственно, где d(J,- относительное отклонение выходного напряжения; - минимальный относительный шаг квантования выходного на пряжения по уровню, определяемый заданной точностью регулирования;i а 1, 2, ... И - порядковый номер зоны, в пределах которой произошло отклонение выходно го напряжения. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реали кицая предпага емый способ; на фиг. 2 - временные диа граммы, поясн5иощие существо способа. Схема содержит регулирукнций орган (РО) 1 и связанные с ним реверсивный счетчик импульсов (РСИ) 2 |) генератор тактовых импульсов (ГТИ) 3, задаюший интервал квантования выходнся о напряже ния по времени, блок изменения тага квантования по уровню (БИШК) 4, с помошью которого осуществляется управ ление порядком разрядной систе ш ревер сивного счетчика импульсов, индикатор . знака рассогласования (ИЗР) 5, блок ин дикации зон отключения выходного напря жения (БИЗО) 6, блок 7 формирсяюния опорного напряжения, который в случае регулирования напряжения переменвого тока должен иметь соответст юшую фор му опорного напряжения, а также йлть синфазным с напряжением сети (пунктирная линия на фиг. 1). Временные диаграммы приведены на ||Я1Г. 2, (.- первая вторая, третья и четвертая зоны регулирования; j.- относительное отклонение выходного напряжения; нГЦм- зона заданной точности регу° лирования; .- интервал квантования по времени. . Сущность предлагаемого способа цифрового регулирования бакпючается в сле. дующем. Поле возможных отклонений выходного напряжения регулятора под воздействием возмущающих факторов разбивают 0 на зоны, границы которых при двоичном кодировании определяются неравенствами .0 / JJi/cfU,/j , /сГсУ,/ /сГин/5 /сГи,/;. .,{ ) /сГО,(Г(; / ((f(j4 или оцним обобщающим неравенсгвом ()d(},(()J(fu,/ прв этом, очевидно, что сукша всех зон равна максимально возможному выходному рассоглассжанию, на отработку которого рассчитан регулирующий орган, /Х/.|(1 -1Н - - } -/сгц /.| 7сго, /() -/(Г(/„„с.х / / а число зон равно И- , Возникшее отклонение выходного напряжения под воздействием возмущающих факторов не измеряют как таковое, а лишь регистрируют зоны, в пределах которой оно происходит, в конце каждого интервала квантования по земени, в общем случае в i -и зоне. Соответственно зарегистрированной ч-и зоне поля отклсжений в течение того же интервала квантования по емени шаг квантования по урорню устанавливают равным ;сГи :/сГи /2 так, что величина последнего прогрессивно связана с номером зоны отклонения выходного напртжения, т.е. имеет место непннейная. прогрессивная заы1сймость шага квантования по уровню от величины рассогласования при высокочастотной перестройке коэффициента передачи регулирующего органа. Преимущество предлагаемся способа заключающееря в существенн(1 (по мере в несколько раз) со1фащеинв длительности отработки рассогласования на выходе регулятора возрастает с увеличением действия возкогщающих факторов. . Отклонение выходного напряжения регулятора в ту или иную зону регистртруется БИЗО 6, а с ИЗР 5 определяется знак отклонения. Выходные ocrw валы блоков 5 к 61 управляют работой БЙШК 4, с помошью которого осуществляется коммутация выхода ГТИ 3 на вход сложения или шачитаиия, в зависимости от знака рассогласования, соответствукяцего данному отклонению разряда РСИ 2, что эквивалентно увеличению ша-« га квантоватя выходного напряжения,

по уровню с крайностью равной двум. Вапример, при скачкообразном отклонении выходного напряжения в четвертую зону . на фиг: 2а) с п(м«юшью блоков 4-7 выход ГТИ 3 подключается к вычитакяае му входу четвертого разряда РСИ 2, который при прохождении первого поспе скачка тактового импупьса изменяет свое состо5шие на противоположное предшест1 кшему и, соответственно, с помошыо РО 1 дискретно изменяется значение выходного напряжения на величину сГО-cTU и оно оказывается в третьей зоне (tf ), а выход ГТИ 3 подключается теперь уже к вычитающеког входу третьего заряда РСИ 2 и следующим тактовым импульсом выходное напряжение дискретно уменьшается на величину (f(J cfUi ,т.е. переводится во вторую зону ((fa.) и т. д. до тех пор, пока выходное напряжение не окажется в пределах зоны заданной точности регулирования. Необходимо иметь в ияду, что в процессе регулирования возможны пропуски одной или нескольких am (например, на фиг. 2а пропушена пер вая зона O-j). Пропуски (Х1ной или нескольких аои отклонений в начале следующего интервала квантования по времени ДЬ| возникают тогда, когда текущее отклонение выходного напряжения в конце предыдушего интервала квантования не превышает ПОЛ01ШНЫ ширины зоны отклонений. Очевидно, если в конце текущего интервала квантования по времени отклонение выходного напряжения превышает нижнюю границу одной из зон не более чем на один минимальный шаг квантования по уровню rfU то процесс регулирования заканчивается в течение одного интервала квантования по времени .е. все зоны с Меиьшими порядковыми нс дерами пропускаются.

Если же отклонение выходного напряжения не достигает уровня верхней границы зоны в пределах однся о минималь ного шага квантования по урошю ((fU ), то процесс регулирования из -и зоны закончится за время равное .e. ни одна из последующих зон не пропускается и выходное напряжение пос1юдовательно с каждым тактовым импульсом переводится из вышестоящих зон в нижестоящие до полной компенсации возмущающего воздействия.

Рассмотренные случаи являются граничными, соедовательно, длительность фоцесса регу глрования выходного напряжения кратна интервалу квантования по времени и не превышает значения tp vnax -3 и лЬц .

Формула изобретения

C2.--f)/cfUi/ /dUw/(2 -/;/ /(,/H

McfU.-.cfUi1i- I12)

соответственно,-

где tTUi - относительное отклонение выходного напряжения; {fU. - минимальный относительный

шаг квантования выходного напряжения по уровню, определя емый заданной тош1остыо регулирования;

/1 1, 2, ... И - порядковый номер зонЫ| в пределах которой произснило отклонение выходного напряжения. Источники инфор 1аш1н, принятые во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР № 666527, кл. G 05 F 1/44, 1979.