Устройство для управления транзисторным мостовым инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления источниками вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение надежности управления в процессе стабилизации выходного напряжения инвертора. Основу устройства составляют блоки 1 и 6 формирования временных интервалов фиксированной и переменной длительностей, блок 10 распределения временных интервалов переменной длительности по временным интервалам фиксированной длительности, коммутатор 17 и триггерные формирователи 16 и 24 соответственно низкочастотных и высокочастотных импульсов управления для транзисторов 28,29 и 30,31 инвертора 27. Первые из упомянутых сигналов являются симметричными, прямоугольными, а вторыеширотномодулированными с чередующимися синусоидальным и (1-SIN)-м законами модуляции. Благодаря введению в устройство аналого-цифрового преобразователя 34, управляемого делителя частоты 7, блока 6 все необходимые переключения функциональных узлов в процессе работы устройства осуществляются с частотами, жестко синхронизированными с задающей частотой генератора 2 импульсов, входящего в блок 1. Это исключает паразитные частотные биения и сбои в цепях управления инвертором 27. Подключение тактового входа узла 33 обратной связи к одному из выходов триггерного формирователя 16 низкочастотных импульсов управления также позволяет обойтись без дополнительного генератора импульсов при стабилизации среднеквадратического значения выходного напряжения инвертора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

flo изОБРетениям и Отнрытиям при гкнт ссср

1 (21 ) 4154687/24-07 (22) 04.12.86 (46) 15.10.89. Вюл. 11 38 (72) Е.Ф,Марченков, Л.Н.Морозов, А.В.Карелин, Л.В.Демина и С.И.Харин (53) 621. 314. 27 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1102009, кл. Н 02 Н 7/48, 1982.

„„Я0„„1515295 А 1 (51)4 Н 02 М 7/48

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к элект- ротехнике и может быть использовано для управления источниками вторичного электропитания. Цель изобретения — повьапение надежности управле" ния в процессе стабилизации выходного напряжения инвертора, Основу

3 151529 устройства составляют блоки I и 6 формирования временных интервалов фиксированной и переменной длительностей,.блок 10 распределения временных

5 интервалов переменной длительности по временным интервалам фиксированной длительности, коммутатор 17 и триггерные формирователи 16 и 24 соответственно низкочастотных и высоко- Ip частотных импульсов управления для транзисторов 23,29 и 30,31 инвертора

27. Первые из упомянутых сигналов являются симметричными, прямоугольными, а вторые — широтно-модулирован- 15 ными с чередующимися синусоидальным и ./1-sin/-м законами модуляции.

Благодаря введению в устройство аналого-цифрового преобразователя 34, I

4 управляемого делителя частоты 7, блока 6 все необходимые переключения функциональных узлов в процессе работы устройства осуществляются с частотами, жестко синхронизированными с задающей частотой генератора 2 импульсов, входящего в блок 1. Это исключает паразитные частотные биения и сбои в цепях управления инвертором 27. Подключение тактового входа узла 33 обратной связи к одному из выходов триггерного формирователя 16 низкочастотных импульсов управления такхе позволяет обойтись без дополнительного генератора импульсов при стабилизации среднеквадратического значения выходного напряжения инвертора. ) з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при реализации источников вторичного электропитания.

Целью изобретения является повышение надежности управления в процессе 3р стабилизации выходного напряжения инвертора.

На фиг.I представлена функциональная схема устройства для управления транзисторным мостовым инвертором; на фиг,2 — временные диаграммы сигналов на выходах узлов; на фиг.3 — схема узла обратной связи.

Устройство содержит блок 1 формирования и временных интервалов фикси- 40 рованной длительности с последовательно включенными генератором 2 импульсов, тактирующим триггером 3, счетчиком 4 импульсов и первым дешифратором 5, блок 6 формирования n/2 вре, — 45 менных интервалов переменной длительности с последовательно включенными управляемым делителем 7 частоты, ренерсивным счетчиком 8 импульсов, управляющие входы прямого и обратного счета которого подключены к соответствующим выходам тактирующего триггера 3, и вторым дешифратором 9, блок

I0 распределения временных интервалов переменной длительности по временным интервалам фиксированной длительности со стробирующими элементами 11.,! — 11.п И, иэ которых первые

n/2 элементов соединены входами с одноименными выходами дешифраторов

5 и 9, а входы каждого i-ro из вторых п/2 элементов подключены к одноименному выходу дешифратора 5 и (и-i+! )-му выходу дешифратора 9 двумя группами распределительных элементов

12.1-12,п и 13.1-13.п И, первые входы которых подключены к выходам одноименных стробирующих элементов

l I .1 — 11.п И, а вторые входы — к прямому и инверсному выходам тактирующего триггера 3, первым и вторым элементами 14 и 15 ИЛИ, входы которых соединены с выходами соответственно распределительных элементов 12. !—

12.п и 13.1-13,п И, триггерный формирователь 16 низкочастотных импульсов управления, вход которого подключен к первому выходу .дешифратора 5, коммутатор 17 с двумя парами канальных элементов 18 и 19 и 20 и 21 И, в каждой из пар первый вход одного элемента И подключен к прямому, первый вход другого элемента И к инверсному выходам триггерного формирователя 16 низкочастотных HM пульсов управления, а их вторые входы — к выходам соответственно элементов 14 и 15, третьим и четвертым элементами 22 и 23 ИЛИ, входы каждого из которых соединены с выходами соответственно канальных элементов 18,19, 20 и 21 И, триггерный формирователь

24 высокочастотных импульсов управления, входы которого подключены к

5 15152 выходам элементов 22 и 23, раэвяэывающие усилители 25 и 26 мощности, выходы которых соединены с прямыми и инверсными выходами триггерных формиро-. вателей 16 и 24 низкочастотных и вы5 сокочастотных импульсов управления, а выходы предназначены для подключения к эмиттер-базовым переходам входящих в состав инвертора 27 транзисторов

28 и 29, 30 и 31, образующих мост с фильтром 32 низких частот в диагонали, узел 33 обратной связи, вход которого соединен с выводами для подключения к выходу инвертора 27, тактовый вход узла

33 соединен с одними из выходов триггерного формирователя 16 низкочастотных импульсов управления, аналого-цифровой преобразователь 34, вход которого соединен с выходом узла 33, такто- 20 вый вход — с выходом генератора 2, подключенным к тактовому входу управляемого делителя 7, а выход — с управляющим входом последнего, 1 Л

Узел 33 обратной связи представля-. ет собой импульсно-компенсационный преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, реализованный по схеме с пря-lð мым и обратным квадраторами 35 и 36 на полевых транзисторах, интегратором 37 и модулятором 38 (фиг.З). При этом функции генератора модулирующих импульсов выполняет генератор 2 блока

1, 35

Устройство работает следующим образом.

На каждом из и выходов блока 1 вырабатываются импульсы Ul равной 40 длительности (фиг.2а),суммарная продолжительность которых в пределах периода работы блока 1 соответствует половине требуемого периода Т выходного напряжения инвертора 27 ° Число и в принципе может быть выбрано как четным, так и нечетным, что в конечном счете обуславливает весьма незначительную разницу в спектральном составе выходного напряжения. Из практических соображений с учетом широкого использования элементов вычислительной техники, работающих в двоичном коде, удобнее общее количество интервалов и эа цикл выбирать четньк, например равным 16 (однако для большей наглядности временные диаграммы фиг,2 изображены для случая нечетного п).

95 6

Стабильность периода Т выходного напряжения инвертора 27 определяется стабильностью суммарной продолжительности интервалов, которая поддерживается на высоком уровне благодаря наличию в блоке 1 стабильного по частоте генератора 2.

Функционирование блока 6 базируется на априорном подборе для совокупности и временных интервалов фиксированной длительности совокупности иэ

A (две совокупности по п/2) градаций, т.е. ряда натуральных чисел, отличающихся друг от друга в порядке следования интервалов по синусоидальному законy. Если, в частности, п = 16 и, следовательно, угловой диапазон одного временного интервала фиксированной длительности соответствует

11 15, то для углов, относящихся к серединам интервалов, можно подобрать следующий числовой ряд: 3,8,1 3,1 8, 22,25,27,28,27,25,22,18,13,8,3. Максимальное число в ряду (28) характеризует собой точность приближения указанной совокупности градаций к синусоидальному закону в номинальном режиме (режиме максимальной нагрузки) инвертора 27 и ограничивается лишь общим количеством выходов в дешифраторе 9 блока 6, с помощью которого осуществляется фиксация значений чисел выбранного ряда.

Длительности, соответствующие зафиксированным градациям, формируются входящим в состав блока 6 реверсивным счетчиком 8, который под действием сигналов с выходов тактирующего триггера 3 во вторую половину каждого интервала фиксированной длительности осуществляет суммирование импульсов с выхода управляемого делителя 7, а в первую половину производит их вычитание. В результате в течение каждого интервала фиксированной длительности на всех выходах блока 6 (дешьфратора 9) импульсы появляются дважды (фиг.2 б). Временной промежуток между импул: сами на том или ином выходе блока 6 характеризует собой формируемую длительность.

Блок 10 распределения временных интервалов переменной длительности по временным интервалам фиксированной длительности является в сущности логическим функциональным узлом и осуществляет укаэанное распределение под действием сигналов с выходов так1515295 тирующего триггера 3. Размещенные по интервалам фиксированной длительнос— ти временные промежутки между импульсами U, и U,,(фиг.2,в) изменяются от интервала к интервалу по синусоидальному закону, Триггерный формирователь 16 низкочастотных импульсов управления под действием сигналов с первого выхода дешифратора 5 вырабатывает симметрич-! II ные прямоугольные сигналы U « и (фиг,2,г), сдвинутые друг относительно друга на 180 . Эти сигналы используются для управления транзистора15 ми 28 и 29 одной из ветвей ннвертора

27 и обеспечивают с частотой выходного напряжения управление коммутатором 17. Последний производит разделение образованных на выходах блока 10 20

I Н импульсов U„è U „на две последовательности и подачу их на входы триггерного формирователя 24 высокочастотных импульсов управления (на временных диаграммах фиг. 2 указанные последовательности импульсов не отображены) °

Триггерный формирователь 24 высокочастотных импульсов управления, воспринимая сигналы с выходов комму- 30 татора 17, воспроизводит в итоге ши—

I ротно-модулированные сигналы U„ и и U (фиг. 2,д) с чередующимися через Т/2 совокупностями импульсов, мо-дулированных по разным законам. Одна из совокупностей импульсов имеет синусоидальный закон модуляции (псевдосинусоидальный сигнал), а другой— (1-sin)-й закон, Сигналы U è U используются для управления транзистор рами 30 и 31 инвертора 27, на выходе которого фильтром 32 низких частот выделяется в итоге синусоидальное напряжение U, (фиг.2,e).

Усилители 25 и 26 мощности, поми- 45 мо усиления сигналов управления, обеспечивают требуемую гальваническую развязку всех четырех управляющих цеп е й.

Узел 33 обратной связи воспринимает синусоидальное напряжение с выхода фильтра 32 инвертора 27 и преобразует его в постоянное напряжение

U q, пропорциональное среднеквадратичному значению выходного напряжения инвертора.

Функционирование модулятора 38 с частотой переключения триггерного формирователя 16 низкочастотных нмпульсов управления, т. е. с частотой, равной частоте напряжения U,, поступающего на сигнальный вход узла 33 обратной связи, обеспечивает идентичные условия работы для прямого 35 и обратного 36 квадратов и тем самым предопределяет повышенную точность преобразования среднеквадратического значения напряжения.

Постоянное напряжение с выхода узла 33 обратной связи поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 34, где методом следящего последовательного счета импульсов от генератора 2 блока 1 преобразуется в двоичный код. Сформированным в аналого-цифровом преобразователе 34 кодом осуществляется автоматический выбор коэффициента деления в управляемом делителе 7, воспринимающем импульсы от генератора 2.

При отклонении среднеквадратического значения выходного напряжения от номинальной величины под действием различного рода дестабилизирующих факторов изменяются в соответствующую сторону уровень постоянного напряжения на выходе узла 33, двоичный код на выходе преобразователя 34 н коэффициент деления в управляемом делителе 7 частоты блока 6, В результате на счетный вход реверсивного счетчика 8 импульсы поступают быстрее или медленнее, соответствующим образом изменяются (укорачиваются или удлиняются) временные интервалы между импульсами U (фиг.2,б), снимаемыми с одних и тех же выходов блока

6 (дешифратора 9), и между импульI, II сами U „н 1 „(фиг, 2,в) на выходах блока 10, относящимися к одним и тек же интервалам фиксированной длительности, а также длительности широтно-модулированных сигналов U и Ц, 24 (фиг 2,r) на выходах триггерного формирователя 24 при сохранении синусоидального и (1-sin)-го законов модуляции, Поскольку от длительностей импульсов, составляющих сигналы U

lI г и U> зависит процентное содержание первой гармоники в частотном спектре выходного напряжения Б инвертора 27 п I данный процесс автоматического регулирования обеспечивает стабилизацию среднеквадратического значения на заданном уровне.

Анализ работы устройства показывает, что в данном случае все необ1515295

l0 ходимые переключения составных узлов осуществляются с частотами, жестко синхронизированными с тактовой частотой генератора 2, входящего в состав блока 1, Это относится, в частности, и к узлу 33 обратной связи, и к аналого-цифровому преобразователю

34, и главным образом, управляемому делителю 7 частоты блока 6 ° ФормироI вание временных инт рвалов фиксированной и переменной длительностей на выходах блоков 1 и 6 производится, таким образом, без сбоев в цепях управления иивертором 27, что обеспечина- 15 ет повышенную надежность управления в процессе стабилизации выходного напряжения инвертора 27 и, кроме того, позволяет получить более нысокое качество стабилизации <..ðåäíåêâàäðàòè 20 ческого значения напряжения за счет повышенной точности преобразования.

Формула изобретения

1. Устройство для управления тран- 25 зисторным мостовым инвертором, сод ржащее блок формирования и временных интервалов фиксированной длительности, состоящий из последовательно нключенных генератора импульсов, тактирую-30 щего триггера, счетчика импульсов и первого дешифратора с и вь<ходами, блок формирования п/2 временных интервалов переменной длительности, состоящий иэ последовательно вкпючен35 ных реверсивного счетчика импульсов, управляющие входы прямого и обратного счета котррого подключены к инверсному и прямому выходам тактирующего триггера, и второго дешифратора 40 с n/2 выходами, блок распределения временных интервалов переменной дли..тельности по временным интервалам фиксированной длительности, содержащий и стробирующих элементов, входы 4 первых п/2 стробирующих элементов И соединены с одноименными выходами первого и второго дешифраторон, входы каждого i-го из вторых и/2 стробирующих элементов И подключены к од50 ноименному выходу первого дешифратора и (n-i+1)-му выходу второго. дешыфратора, две группы по и распределительных элементов И, первые входы которых подключены к выходам одно55 именных стробирующих элементов И, вторые входы распределительных элементов И первой и второй групп подключены соответственно к прямому и иннерсному выходам тактирующего тригге ра, первый и второй элементы ИЛИ, входы каждого иэ которых соединены с вьгкодами распределительных элементов

И соответствующей группы, триггерный формирователь низкочастотных импульсов управления, вход которого подключен к первому выходу первого вЂ,ешифратора, коммутатор, содержащий дне пары канальных элементов И, третий и четвертый элементы ИЛИ, в каж— дбй из пар канальных элементов Ц первый вход одного элемента И подклю-.ен к прямому, первый вход другсго элемента И вЂ” к инверсному выходам триггер<<ого ф< рл<иронателя низкочастотных имп; льс< н упр .вления, вторые входы — к выходам с ствг тстве«г<с пернсго и нторого элементов ИЛИ, входы третьего и четвертого элемент< н

ИЛИ соединены с выходами канальнь<х элементов И соответствующей пзрк<, триггерный формирователь высоко;астотных имтулл< <þ управления, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого элементов ИЛ11, два разнязь<нающ<с: усилителя и и< ности, входы которых соединены с прямыми и иннсрснь<ми выходами триггерных форм<.рователей ссответствен«о низкочастотных и высокочастотных импульсон упр:явления, нь<хсдь< предназначены для подключения к нхсдал< транзисторного мостового инвертсра, узел обратной связи, нхсд которого предназначен для поцключения к нл<ходу транзисторного мостового иннертора и тактовый вход соединен с выходом триггерного формирователя низк< частстных импульсон управления, о т I и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности правления н процессе стабилизации выходного напряжения инвертора, оно снабжено аналого-цифровым преобразователем, блок формировзния п/2 временных интервал<>н переменной длительности снабжен управляемым делителем частоть<. причем сигнальный вход аналого-цифроног<) лреобр" зонателя соединен с выходом узла обратной связи, тактовые входы аналого-цифрового преобразователя и управляемого делителя част«ты подключены к выходу генеря гора импульсов, а выходы аналого-цифрон<зго преобразователя напряжения c< åäèèåíb< с управляющими выходами управляемсго делителя частоты.

d Ui

Ум! !!

Il I ll!

У

Ф и,, / tl

Уй

Составитель В.Миронов

Редактор Л. Веселовская Техред A. Кравчук Корректор В, Гирняк

Заказ 6289/53 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК!!1 СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5

Производственно-изцатечьский комбинат "Патент", г.Ужгород, уп. Гагарина,101

1! !

5!

2. устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что узел обратной связи выполнен в виде интегратора, двух квадраторов и модулятора, причем вход первого квадратора является входом узла обратной связи, выходы обоих квадраторов соединены

5295 12 с входом интегратора, выход которого является выходом узла обратной связи и через модулятор соединен с входом второго квадратора, тактовый вход модулятора является тактовым входом узла обратной связи.