EE05886B1 - Ahel AC/DC muunduri võimsusteguri korrigeerimiseks - Google Patents

Abstract

Käesolev leiutis hõlmab võimsusmuundurit vähemalt ühe drosseliga sisendil ja alaldisüsteemi, mis muudab vahelduvvoolu ühepooluseliseks alalisvoolu impulsspingeks, mida filtreeritakse väljundkondensaatoriga. PFC alalisvoolumuundusüksus võib anda PFC ja galvaanilise isolatsiooni ühes muundusastmes. Võimsusmuundur võib kasutada vajaliku voolutarbe jaoks pooljuhtlüliteid FET, IGBT, HEMT, BJT, GTO ja dioode ja pooljuhtalaldeid. Vahelduvvool ja -pinge ning väljundpinge mõõdetakse analoog- digitaalmuunduriga. Vahelduvpinget kasutatakse lisaks seadevoolu moodustamisele PLL ja siinusplokiga. Ümberseadistatavate muundurite jaoks määrab režiimi valikuplokk edasiside võimenduse vastavalt aktiivsele töörežiimile.

Description

Tehnikavaldkond

Käesolev leiutis kuulub AC/DC muunduri võimsusteguri korrigeerimisega (PFC - power factor correction ) aktiivalaldite juhtimise valdkonda ja täpsemalt, ühevõi kahesuunaliste sujuvlülitusega aktiivalaldite valdkonda. Käesoleva leiutise peamisteks kasutusvaldkondadeks on elektrisõidukite laadimissüsteemid ja elektriseadmete toitesüsteemid.

Tehnika tase

PFC nõuded vahelduvvoolule on toodud Euroopa standardis EN6 1000-3-2. See standard nõuab võimsustasemetel, mis on suuremad kui 100 W ühele lähedast võimsustegurit. PFC funktsioon on enamuste aktiivalaldite lahutamatuks osaks. See võib olla realiseeritud lisamoodulina või integreeritud funktsioonina üheastmelises aktiivalaldis. Tavapärased võimsusteguri parendusalgoritmid baseeruvad PI (PI - Proportional-Integral) regulaatoritel, mis on lihtsad, kuid ei võimalda alati nõutud moonutusteguri (THD - Total Harmonic Distortion ) väärtust saavutada, põhjustades olulist voolu moonutust eriti nullpunkti läbimistel. Selle soovimatu nähtuse põhjuseks on nii kontrolleri piiratud võimendustegur kui ka diskreetimissammust tingitud viivitus. On teada, et disktreetimisviivitust saab vähendada lülitamissageduse suurendamisega, kuid sellega suurenevad ka lülituskaod. US 9054597 B2, 9.06.2015, Silergy Semiconductor Technology (CN) kirjeldab pinget tõstvat PFC muundurit mis kasutab sagedusmodulatsiooni selleks, et juhtida diskreetimisviivitust. Võimendatud PFC kontroller sisaldab mittejuhtivusoleku signaali generaatorit drosselivoolu võrdlemiseks esimese kontrollsignaaliga, juhtivusoleku signaali generaatorit teise kontrollsignaali, millel on esimene proportsionaalsuse koefitsient, tipuväärtust nimetatud võimsuslüliti töövälise aja väärtuse võrdlemiseks nimetatud võimsuslüliti töötsükli välise proportsionaalsuse koefitsiendiga, ja loogikalülitust, mis on ühendatud signaali generaatori ja

signaalivälise aja generaatoriga, kusjuures loogikalülitus lülitab võimsuslüliti sisse, kui sisse lülituse signaal on aktiivne, ja lülitab võimsuslüliti välja, kui välja lülituse signaal on aktiivne. Samaaegselt diskreetimisviivitusega on PFC sisendvoolu kujul moonutused, mille põhjuseks on PI kontrolleri piiratud staatiline võimendustegur, mille hindamist ei ole juhtimismeetodi kirjeldusse lisatud. Lisaks luuakse analoogkomponendi väärtuste põhjal seadesignaalid, mis muundavad samuti voolu vormi ja raskendavad PFC kontrolleri digitaalset realiseeringut.

Neid moonutusi võib vähendada PI kontrolleri signaali järeltöötluse abil mikroprotsessoris nagu on kirjeldatud US 7821237 B2, 26.10.2010, Cirrus Logic, Inc., kus lüliti ja drossel on liidetud, moodustades impulss režiimis võimendusaste alaldatud liini sisendpinge vastuvõtmiseks ja ühenduse väljundpinge tekitamiseks; impulss režiimis võimendusastme voolu mõõdetakse ja luuakse sihtvool, mis on proportsioonis alaldatud liini sisendpingega, ning soovitud voolu väärtust ja mõõdetava voolu väärtust võrreldakse ning selle võrdluse alusel on väljundiks kahetasandiline voolu võrdluse tulemuse signaal, ja vastusena kahetasandilisele voolu võrdluse tulemuse signaalile luuakse lüliti juhtimissignaal, millel on tsükkel, mida on kohandatud lüliti juhtimiseks nii, et tajutav vool on umbkaudses proportsioonis alaldatud liini sisendpingega. Leiutise idee kasutada olekumasinat PFC juhtimise realiseerimiseks on relee juhtimisega samaväärne lahendus, kuid digitaalse juhtimise tõttu tekitatakse märkimisväärne reaktsiooni viivitus ja samal ajal ei võimalda see juhtimisalgoritmi paindlikku muutmist, mis on potentsiaalselt võimalik mikroprotsessori süsteemidega.

Kuna proportsionaalne võimendustegur kp ja integraalne võimendustegur ki sõltuvad PFC muunduri väljundvõimsusest, on US 8797004 B2, 5.08.2014, TDK-Lambda UK Limited, pakutud välja regulaatori töö eksperimentaalne muutmine ja režiimi parameetrite registreerimine võrdlustabelis täiendavaks kasutamiseks reaalsetes olukordades. Muutuva seadesuuruse tõttu PFC rakendustes on PI regulaatorite integraalosal piiratud tõhusus ja selle tulemusel on tavapärastel

tagasisidel toimivatel PFC rakendustel suhteliselt suur moonutustegur, mida on võimalik vähendada läbi edasiside juhtimise abil. Kontrolleri parameetrite muutmine toimub korduvalt koos pika siirdeprotsessiga, mis halvendab PFC dünaamilisi muutuseid töötingimustes.

Näiteks US 2005/0270814 A1, 8.12.2005 kirjeldab edasisidega juhtimist täiteteguri väärtuse parandamiseks järskudel sisendpinge muutustel. Selline kontrolleri kasutus on tugevas seoses mikrokontrolleri FMS7401 spetsiifikaga, kus edasiside plokk on leiutisega taotletud, kuid mitte kirjeldatud, PI kontrolleri parameetrid on fikseeritud ja nende väärtused ei ole hinnangulised.

Puhtalt edasisidel põhinev juhtimine on kirjeldatud US 2009/0015214 A1, 15.01.2009, Hung-Chi Chen, kuid see ei ole tõhus, sest vajab PFC muunduri täpset mudelit, mis ei ole alati võimalik ja mis tahes muundus või müra mõõdetud väärtustes võib põhjustada suure vea.

Lähim lahendus on kirjeldatud US 7359224 B2, 15.04.2008, International Rectifier Corporation ja kujutatud nimetatud patendi joonisel fig 1. PFC muundur koosneb pinget kõrgendavast muundurist, millel on kõrgendav induktiivsus ja PFC lüliti, mis on jadasidestuses kõrgendava induktiivsusega, ja võimenduse induktiivsus ning PFC lüliti on ühendatud läbi alaldi väljundi, mis saab vahelduvvoolu võimsuse vahelduvvoolu liinist ning pinget kõrgendav muundur sisaldab lisaks dioodi, mis on ühendatud sõlmega drosseli ja lüliti vahel, dioodi väljund on ühendatud väljundkondensaatoriga, alalisvooluvahelüli pinge liigub läbi väljundkondensaatori ning süsteem sisaldab lisaks juhtimisahelat, mis saab sisendina alaldatud vahelduvvoolu pinge alaldist, signaali, mis on proportsionaalne vooluga läbi drosseli ja alalisvooluvahelüli pinge läbi kondensaatori, ja juhtimisahel annab pulsilaius modulatsiooni (PWM) signaali võimsusteguri PFC lüliti sisse lülituse aja kontrollimiseks ja sisaldab lisaks: pinge regulaatorit, mis annab seadepinge ja alalisvooluvahelüli pinge alusel reguleeritud pingesignaali; kordistit, mis on suuteline reguleeritud pinge signaali

kordistamiseks alaldatud vahelduvvoolu sisendpinge jaoks voolu seadesignaali saamiseks; voolu regulaatorit, mis võtab vastu voolu seadesignaali ja signaali, mis on proportsioonis drosseli vooluga, kusjuures vooluregulaator sisaldab lisaks: erinevat seadet, mida kasutatakse drosseli vooluga proportsioonis signaali lahutamiseks aktiivsest seadesignaalist, PI kontrollerit, mis on kohandatud võtma vastu erineva seadme väljundi ja andma esimese kontrollsignaali; edasiside seadet, mida saab kasutada alaldatud vahelduvvoolu sisendpinge vastuvõtmiseks ja teise kontrollsignaali loomiseks, kusjuures teisel kontrollsignaalil on väiksem dünaamiline vahemik kui vahelduvvoolu pingel; summaatorit, mis on kasutatav esimese juhtimissignaali liitmiseks teisele juhtimissignaalile, saades PWM seadesignaali; PWM signaali generaatorit, mis on kasutatav PWM signaali loomiseks PFC skeemi juhtivusaja juhtimiseks, kusjuures PWM signaali generaator kasutab PWM signaali loomiseks PWM seadesignaali.

Eespool toodud lahendus kirjeldab liidetud tagasiside-edasiside juhtimismeetodit, mida kasutatakse PFC muunduri võimendamiseks, parandades muunduri dünaamikat ja vähendades sisendvoolu THD väärtust.

PFC muundurite tavapärased juhtimislahendused, mis põhinevad PI kontrolleritel, omavad märkimisväärset inertsi, kuna vea vähendamine ei alga kohe pärast häirete esinemist, vaid pärast voolu olulist kõrvalekallet seadeväärtusest. Lisaks omab integraalne osa oma inertsi tõttu piiratud mõju muutuva seadesignaali vea vähendamisele. US 7 359224 B2 on arvestatud, et peamiseks häirivaks teguriks on muutus sisendpinges νin vastavalt seadusele vin = Asin(ωt), mida on edasiside ühenduse kavandamisel lihtne ette näha. See võimaldab arvutada täiteteguri DFF edasiside väärtuse kui sisendpinge vin ja väljundpinge vout funktsiooni, mida tavaliselt võib lugeda konstantseks väärtuseks Vout:

DFF =f(vin, vout), (1) kus DFF on täitetegur

vin sisendpinge

vout väljundpinge,

mis võimaldab viga oluliselt vähendada.

Jääkviga kõrvaldati tavapärase PI kontrolleriga, kuid pole selgitatud, kuidas reguleerida P ja I osade võimendustegureid kp ja On teada, et parameetrid kp ja ki omavad piiranguid, mis on piiritletud muunduri stabiilsuse tingimuste ja dünaamika poolt. Seega on nende nominaalväärtused kp(nom) ja ki(nom), mis rahuldavad miinimumvea, muunduri topoloogia, selle parameetrite väärtuse ja keskkonnatingimuste funktsiooniks. Seega juhul, kui muundur töötab dünaamiliselt muutuvate tingimustega, näiteks PFC muundur, on väärtused kp(nom) ja ki(nom) samuti muutunud ja neid tuleks dünaamiliselt arvutada. Seega annab PI kontrolleri kasutamine fikseeritud võimendusteguriga PFC muundurite jaoks tagasihoidlikke tulemusi.

Leiutise olemus

Leiutiseks on ahel AC/DC muunduri võimsusteguri korrigeerimiseks, kusjuures ahel on ühendatud vahelduvvoolu pingeallikaga. Ahel sisaldab võimsusmuundurit, mis on ühendatud väljundkondensaatoriga ja vooluanduriga. Ahel sisaldab juhtahelat, mille sisendiks on drosseli vooluanduri vahelduvvoolu sisendpinge alaldi alaldatud signaal, mis on proportsioonis vooluga. Signaalid on juhitud analoog-digitaalmuundurisse, mis on ühendatud faasiluku plokiga, milles on moodustatud algfaas referentsplokile. Referentsplokk on ühendatud esimese väljundkordisti esimese sisendiga. Esimese väljundkordisti teise sisendisse on antud signaal esimese PI kontrolleri väljundist, mis moodustab juhtimispinge signaali ja põhineb väljundpinge ja seadepinge vahelisel erinevusel, mis on saadud esimese diferentsseadmega ja rambiplokiga, kusjuures esimese väljundkordisti seadevoolu väljundsignaal on lahutatud mõõdetud voolust teise diferentsseadmega ja see on juhitud teise PI kontrollerisse. Teises PI kontrolleris on moodustatud esimene juhtimissignaal, mis on juhitud summaatori esimesse sisendisse. Edasiside plokis on sisendpinge põhjal moodustatud teine juhtimissignaal, mis on juhitud summaatori teise sisendisse ning seejärel on

juhtimissignaal juhitud modulaatorisse, kus on moodustatud juhtimissignaal võimsusmuunduri transistoritele. Võimsusmuundur sisaldab vähemalt ühte transistorit ja ühte drosselit. Teisest diferentsseadmest tulev signaal on ühendatud mudelüksusega, millega on määratletud muunduri parameetrite põhjal teise PI kontrolleri proportsionaalsete ja integraalsete osade võimendustegur ja on piiratud teise PI kontrolleri sisendi juhtimissignaali, sisendpinge, väljundpinge ja sisendvooluga. Edasiside plokis on lisaks moodustatud väljundpinge ja sisendvoolu abil teine juhtimissignaal ja modulaatoris on moodustatud sõltuvalt sisendsignaalist kõrgete või madalate impulsside järjestus.

Leiutise ühe teostuse kohaselt on signaal esimesest väljundkordistist sõltuvalt keskkonnatemperatuurist korrigeeritud teise kordistiga.

Leiutise ühe teostuse kohaselt on edasiside ploki siirdefunktsioon määratletud mudel valikuplokiga.

Leiutise ühe teostuse kohaselt on seadevool määratletud signaaliga iref.

Välja pakutud lahenduses, mis põhineb matemaatilisel mudelil ja mõõdetud vooludel, määrasid PFC muundurite pinged ja keskkonnaparameetrid dünaamiliselt proportsionaalse osa maksimaalse väärtuse, kuna muutuva seadesuuruse kasutamisel omas see periood suurimat mõju vea vähendamisele:

kp(nom) f=f(vin, vout, iin, L, R, С, T), (2) kus

kP(nom) on proportsionaalse osa nominaalvõimendus,

vin on sisendpinge,

vout on väljundpinge,

iin on sisendvool,

L induktiivsus,

R takistus,

C mahtuvus ja

T temperatuur,

kusjuures integraalse osa võimendustegur ki on mõeldud jääkvea kõrvaldamiseks, mille põhjuseks on temperatuuri kõikumised, mõõtmisviga ja muud teisesed tegurid.

Näiteks tavapärast kõrgendavat PFC pingemuundurit saab kirjeldada diferentsiaalvõrrandiga [7] :

Kus

vg(n) on pinge,

Ts on temperatuur,

D(n) täitetegur, ja

vool iref(n ) tähistab drosseli voolu iL.

3) väikene täiustus, mis sisestab mõõdetud voolu väärtuse iL(n), võimaldab robustsemat liidetus edasiside-tagasiside juhtimisstruktuuri:

(4) esimene komponent on edasiside plokk, mis vastab ideaalse kõrgendava pingemuunduri täitetegurile ja määratleb täiteteguri DFF edasiside hinnangu: samas kui teine komponent tundub PID kontrolleri tavapärase proportsionaalse osa muutusena. Seadevoolu iref(n+1) ja drosselvoolu iL(n) erinevus teises osas võib olla määratletud kui juhtimisviga e(n+ 1):

e(n) = iref(n+1)-iL(n), (5) ja muud tegurid kui proportsionaalse osa nominaalvõimendus kp(nom):

Seejärel võib (4) olla lihtsustatud, andes:

D(n) = DFF ( n ) + (7) Tegelikkuses võib proportsionaalne osa võimendustegur erineda nominaalväärtusest kP(nom) ja seega on üldistatud kontrolleri avaldis alljärgnev:

D(n) = DFF (n) + kp (n)e(n ),

(8) kus kp= kp(nom)·k*, k*∈ [0; ∞ .

Leiutise teostust on kujutatud joonisel fig 2 ja see sisaldab võimsusmuundurit vähemalt ühe drosseliga sisendil ja alaldisüsteemi, mis muudab vahelduvvoolu ühepolaarseks alalisvoolu impulsspingeks, mida filtreeritakse väljundkondensaatoriga. PFC alalisvoolumuundusaste võib anda PFC ja galvaanilise isolatsiooni ühes muundusastmes. Võimsusmuundur võib kasutada vajaliku voolutarbe jaoks pooljuhtlülititena FET, IGBT, HEMT, BJT, GTO ja dioode ning pooljuhtalaldeid. Vahelduvvool ja -pinge ning väljundpinge mõõdetakse analoogsignaali digitaalsignaaliks muunduriga 5. Vahelduvpinget kasutatakse lisaks seadevoolu moodustamisel PLL (Phase-locked loop -faasilukk) plokiga 6 ja referentsplokiga 16. Lisaks kasutatakse vahelduvvoolu, vahelduvpinget ja väljundpinget edasiside plokis 14 muunduri matemaatilise mudeli (1) ja (2) algses võrrandis. Lisaks kasutatakse vahelduvvoolu ja väljundpinget proportsionaalse kp ja integraalse ki osa võimendusteguri kalkulatsioonis teise PI kontrolleri 12 mudelüksuses 18. Ülekuumenemise eest kaitsmiseks skaleeritakse voolu seadesignaali temperatuuri kontrollitava võimendi 17 poolt. Ümber seadistatavate muundurite jaoks määratleb režiimi valikuplokk 19 edasiside võimendusteguri vastavalt aktiivsele töörežiimile.

Veel ühte leiutise teostust on kujutatud joonisel fig 3. Selles teostuses on eemaldatud pinge juhtimisahel koos rambiplokiga 7, esimese diferentsseadme 8 ja esimese PI kontrolleriga 9 ning nende asemel kasutatakse seadevoolu määramiseks signaali iref. Sellist teostust kasutatakse laadimisseadmete jaoks, kus väljundpinge on konstantse voolu režiimi või laadimise konstantse voolupinge tekitamiseks. Õige laadimisrežiim määratakse režiimi valikuplokiga 19.

Jooniste loetelu

Leiutist kirjeldatakse põhjalikumalt allpool, viidates joonistele, kus:

joonisel fig 1 on kujutatud võimenduse PFC muunduri skemaatilist diagrammi koos liidetud edasiside ja tagasiside kontrollahelaga, mis põhineb PI kontrolleril (tehnika tase).

joonisel fig 2 on kujutatud liidetud PFC muunduri skemaatilist diagrammi liidetud edasiside ja tagasiside kontrollahelaga, mis põhineb modelleerimisüksusel. joonisel fig 3 on kujutatud liidetud PFC muunduri skemaatilist diagrammi ilma tagasiside pinge juhtimisringeta, mis põhineb modelleerimisüksusel.

Joonisel fig 4 on kirjeldatud PFC muunduri ajastamisdiagramme.

Joonisel fig 5 on kirjeldatud võrguvoolu kujusid.

Leiutise teostamise näited

Välja pakutud leiutise töörežiimi vaadeldakse joonisel fig 2 kujutatud kõrgendava pingemuunduri näite põhjal.

Ahel AC/DC muunduri võimsusteguri korrigeerimiseks, mis sisaldab ühendust vahelduvvoolu pingeallikaga 1, ja võimsusmuundurit 2, mis on ühendatud väljundkondensaatoriga 3 ja vooluanduriga 4. Ahel AC/DC muunduri võimsusteguri korrigeerimiseks (PFC) sisaldab juhtimisahelat, mille sisendiks on alaldist tulev alaldatud vahelduvvoolu sisendpinge, mis on proportsioonis vooluga vooluandurist 4 läbi drosseli. Need sisendid on ühendatud analoogsignaali digitaalsignaaliks muundurisse 5, mis on ühendatud faasiluku plokiga 6 , mis moodustab algse faasi referentsplokile 16, mis on ühendatud esimese kordisti 10 esimese sisendiga, esimese kordisti 10 teise sisendisse on antud signaal esimese PI kontrolleri 9 väljundist, mis moodustab juhtimispinge signaali väljundpinge ja seadepinge vahel, mis on saadud esimese diferentsseadme 8 ja rambiplokiga 7. Esimese kordisti 10 seadevoolu väljundsignaalist on lahutatud mõõdetud voolust teise diferentsseadmega 11ja see on ühendatud teise PI kontrollerisse 12, kus esimene moodustunud juhtimissignaal on ühendatud summaatori 13 esimesse sisendisse ja teine juhtimissignaal on moodustatud edasiside plokis 14 tuginedes sisendpingele ja on ühendatud summaatori 13 teise sisendisse ning seejärel on juhtimissignaal

ühendsatud modulaatorisse 15, mis moodustab juhtimissignaali võimsusmuunduri 2 transistoritele.

Ahel AC/DC muunduri võimsusteguri korrigeerimiseks erineb selle poolest, et võimsusmuundur 2 sisaldab vähemalt ühte transistorit ja ühte drosselit, teisest diferentsseadmest 11 tulev signaal on ühendatud mudelüksusega 18, mis on seadistatud määrama teise PI kontrolleri 12 proportsionaalsete ja integraalsete osade võimendusteguri muunduri parameetrite põhjal ja piirama teise PI kontrolleri 12 sisendi juhtimissignaali, sisend- ja väljundpingeid ja sisendvoolu, edasiside plokk 14 on seadistatud moodustama lisaks teise juhtimissignaali koos väljundpinge ja sisendvooluga ja modulaator 15 on seadistatud moodustaMA sõltuvalt sisendsignaalist kõrgete või madalate impulsside järjestuse.

Esimese väljundkordisti 10 signaal on parandatud teise kordistiga 17 sõltuvalt keskkonnatemperatuurist. Edasiside ploki 14 ülekandefunktsioon on määratletud läbi mudeli valikuploki 19, ja pinge juhtimisahel läbi rambiploki 7, esimese diferents seade 8 ja esimese PI kontrolleri 9 asemel on seadevool määratletud signaaliga iref.

Sellises seadistuses loeb analoogist digitaaliks muundur sisendpinge Vin, sisendvoolu Iin ja väljundpinge Vdc. Väljundpinge Vdc_fdb digitaalset väärtust võrreldakse seadepingega Vdc_ref, mis loodi rambiplokiga 7 vastavalt joonisele fig 4 a). Pärast nende signaalide võrdlemist saadakse pingevea signaal Δvd ,Vd, mis saadetakse esimesse PI kontrollerisse 9. Sisendpinget Vin kasutatakse võrdlusena faasi lukustatud ahela (PLL - phase locked loop ) jaoks sünkroniseeritud sisendpinge Vin impulsside loomiseks. Erinevalt tehnika tasemest sisaldab leiutis täiendavat referentsplokki 16 puhta normaliseeritud siinuslaine inorm loomiseks, mis on sünkroniseeritud sisendpingega, mis omakorda võimaldab võrgu voolu ideaalse seadesignaali hankimiseks, joonis fig 4 b). See sünkroniseeritud siinuslaine korrutatakse esimese PI kontrolleri 9 väljundsignaaliga VAout, mis määratleb võrguvoolu amplituudi ja selle tulemusel saadakse võrgu seadevool IrefPFC, joonis fig 4 c). Kui võimsusmuundur 2 kuumeneb välja pakutud leiutise

lahenduses üle, piirab teine kordisti 17 seadevoolu tasemel Iref_lim, joonis fig 4 c). Seda voolu võrreldakse sisendvooluga Iin teise diferentsseadme 11 poolt ja seeläbi saadakse voolu viga ΔΙΑout, mida kasutatakse mudelüksuse (MU - model unit) 18 sisendis, joonis fig 4 d). Mudelüksus piirab vea ΔIАout tasemetel ΔImax ja ΔImin, määrab proportsionaalse kp ja ki integraalse osa võimendusteguri sisendvoolu Iin ja väljundpinge Vout väärtuste alusel ning samuti võimsusmuunduri sageduse f induktiivsuse L1 ja mahtuvuse C1 parameetrid, mis võimaldavad muunduri paindlikku tööd ja kõrvaldavad ebastabiilse toime siirde käigus. Töödeldud signaal liigub koos muudetud koefitsientidega kp ja k1 teise PI kontrollerisse 12. Pärast teise PI kontrolleri 12 väljundsignaali integratsiooni ja võimendamist moodustab CAout esimese täiteteguri D signaali komponendi, joonis fig 4 e), samas kui teine komponent moodustatakse edasiside (FFD - feedforward) ploki

CFFD 14 poolt võimsusmuunduri reguleerimisseaduse alusel, joonis fig 4 f). Välja pakutud leiutise peamiseks eeliseks on, et FFD edasiside plokk võib muuta reguleerimisparameetreid režiimi valikuploki (MS - mode selection ) 19 abil võimsusmuunduri struktuuri ümberseadistamiseks ja kahesuunaliseks muutmiseks ning reguleerivate parameetrite sujuvaks muutmiseks muutuvates keskkonnatingimustes, näiteks temperatuur. САOut ja CFFD summa kogusignaal ühendatakse modulaatori 15 sisendiga, mis moodustab võimsusmuunduri juhtimissignaali uc, mis erinevalt tehnika taseme seadmest võib omada muutuvat sagedust, joonis fig 4 j).

Joonisel fig 5 on kujutatud Vin = 230 V, Vout = 415 V, L1 = 700 μΗ, C1 = 440 μF f= 80 kHz, kp = 0,09; ki = 0,016 ajastusdiagramme.

Leiutises avaldatakse välja PFC muunduri juhtimissüsteem, mis põhineb väljundpinge tagasiside juhtimisahelal ja sisendvoolu liidetud tagasiside ja edasiside juhtimisahelatel. Edasiside juhtimisahelal on ümber seadistatav struktuur, samas kui tagasiside voolu juhtimisahelat kasutatakse mudelüksusega, mis määratleb PI kontrolleri integraalsete ja proportsionaalsete terminite

võimendusteguri. Selle tulemusel võimaldab juhtimissüsteem voolu muunduste vähendamist, parandades dünaamikat ja suurendades stabiilsusnäitajaid.

Viitenumbrite loetelu

1 - vahelduvvoolu pingeallikas

2 - võimsusmuundur

3 - väljundkondensaator

4 - vooluandur

5 - analoog-digitaalmuundur

6- faasiluku plokk

7 -rambiplokk

8 - esimene diferentsseade

9 - esimene PI kontroller

10 - esimene väljundkordisti

11 - teine diferentsseade

12 - teine PI kontroller

13 - summaator

14 - edasiside plokk

15 - modulaator

16 - referentsplokk

17 - teine kordisti

18 - mudelüksus

19 - mudeli valikuplokk

Claims (4)

1. Ahel AC/DC muunduri võimsusteguri korrigeerimiseks, kusjuures ahel on ühendatud vahelduvvoolu pingeallikaga (1) ja ahel sisaldab võimsusmuundurit (2), mis on ühendatud väljundkondensaatoriga (3) ja vooluanduriga (4), ning nimetatud ahel sisaldab juhtahelat, mis on ühendatud sisendina läbi drosseli vooluandurist (4) vastu vahelduvvoolu sisendpinge alaldi alaldatud signaali, mis on proportsioonis vooluga, ja kõik sellised signaalid on juhitud analoogdigitaalmuundurisse (5), mis on ühendatud faasiluku plokiga (6), mis moodustab algfaasi referentsplokile (16), mis on ühendatud esimese väljundkordisti (10) esimese sisendiga, ja esimese väljundkordisti (10) teise sisendisse on ühendatud signaal esimese PI kontrolleri (9) väljundist, mis moodustab juhtimispinge signaali ja põhineb väljundpinge ja seadepinge vahelisel erinevusel, mis on saadud esimese diferentsseadmega (8) ja rambiplokiga (7), kusjuures esimese väljundkordisti (10) seadevoolu väljundsignaal on lahutatud mõõdetud voolust teise diferentsseademega (11) ja on ühendatud teise PI kontrollerisse (12), kus on moodustatud esimene juhtimissignaal, mis on juhitud summaatori (13) esimesse sisendisse, ja edasiside plokis (14) on moodustatud sisendpinge põhjal teine juhtimissignaal, mis on juhitud summaatori (13) teise sisendisse ning juhtimissignaal on juhitud modulaatorisse (15), mis moodustab juhtimissignaali võimsusmuunduri (2) transistoritele mis erineb selle poolest, et võimsusmuundur (2) sisaldab vähemalt ühte transistorit ja ühte drosselit, teisest diferentsseadmest (11) tulev signaal on ühendatud mudelüksusega (18), millega on määratletud muunduri parameetrite põhjal teise PI kontrolleri (12) proportsionaalsete ja integraalsete osade võimendustegur ja on piiratud teise PI kontrolleri (12) sisendi juhtimissignaali, sisendpinge, väljundpinge ja sisendvoolu, edasiside plokis (14) on väljundpinge ja sisendvoolu abil moodustatud teine juhtimissignaal ja modulaatoris (15) on sõltuvalt sisendsignaalist moodustatud kõrgete või madalate impulsside järjestus.

2. Ahel vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et signaal esimesest väljundkordistist (10) on sõltuvalt keskkonnatemperatuurist teise kordistiga (10) korrigeeritud.

3. Ahel vastavalt nõudluspunktile 1 ja 2, mis erineb selle poolest, et edasiside ploki (14) siirdefunktsioon on määratletud mudel valikuplokiga (19).

4. Ahel vastavalt nõudluspunktile 1, 2 ja 3, mis erineb selle poolest, et seadevool määratletud signaaliga iref.