Część 2 Układy automatycznej regulacji a. Stabilność układu

Część 2
Układy automatycznej regulacji
a. Stabilność układu zamkniętego
i kompensatory pętli
Przetwornica jako obiekt regulacji
z punktu widzenia teorii sterowania (automatyki)
●
Sygnał wyjściowy

●
Sygnały wejściowe oddziałujące
na wyjście



●
napięcie wyjściowe v
współczynnik wypełnienia d
napięcie wejściowe vg
obciążenie iload
Cel układu automatycznej
regulacji




utrzymanie stałego v pomimo
zmian:
vg – np. z prostownika sieciowego
iload – np. skokowy 2-krotny
wzrost poboru mocy przez
mikroprocesor
poprzez odpowiednią zmianę d
Zaburzenia
Wejście sterowania
Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12
2
Przetwornica z ujemnym sprzężeniem zwrotnym
Wejście
mocy
Przekształtnik impulsowy
Odbiornik
Czujnik
napięcia
Sterownik
bramki
Uchyb regulacji
(błąd sterowania)
Modulator
Kompensator
Wejście
odniesienia
Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12
3
Schemat blokowy
Przekształtnik impulsowy
Sygnał
sterujący
ciągły
Uchyb
(błąd)
Kompensator
Wejście
odniesienia
Zaburzenia
Modulator
Sygnał sprzężenia
zwrotnego
Sygnał
sterujący
impulsowy
Czujnik
napięcia
Wejście sterowania
Sygnał wyjściowy
(wielkość sterowana)
v s =G vd s  d s G vg s  v g s −Z out s  i load s 
G vd s =
∣
v s 
d s 
v g=0
i =0
load
G vg s =
v s 
v g s 
∣
d =0
i load=0
Z out s =−
Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12
∣
v s 
i load s 
d =0
v g=0
4
Schemat blokowy z uwzględnieniem transmitancji
poszczególnych bloków
Kompensator
Wejście
odniesienia
Uchyb
(błąd)
Sygnał
sterujący
ciągły
Sygnał sprzężenia
zwrotnego
Modulator
Gm(s)
Sygnał
sterujący
impulsowy Obwód mocy przekształtnika
Sygnał
wyjściowy
(wielkość
sterowana)
Czujnik
napięcia
v s =G vd s  d s G vg s  v g s −Z out s  i load s 
d s =v ref s ⋅G c s ⋅G m s  v s ⋅H s ⋅−1⋅G c s ⋅G m s 
Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12
5
Funkcja modulatora współczynnika wypełnienia
●
Modulator współczynnika wypełnienia zamienia wolno zmienny
skompensowany sygnał błędu vc(t) na sygnał impulsowy δ(t) o wyższej
częstotliwości, którego współczynnik wypełnienia d(t) jest proporcjonalny
do bieżącej wartości sygnału vc(t)
wejście
mocy
(zasilanie)
wejście
sterowania
odbiornik
(obciążenie)
przetwornica impulsowa
wyprowadzenie
sprzężenia
zwrotnego
sterownik
bramki
kompensator
modulator
wypełnienia
napięcie
odniesienia
sterownik
Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12
6
Idea realizacji analogowej
Generator
przebiegu
piłokształtnego
wejście
analogowego
sygnału
modulującego
piłokształtny
sygnał
nośny
komparator
sygnał
zmodulowany
v c t 
d t =
dla 0≤v c t ≤V
VM
Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12
M
7