Способ управления стабилизированным полупроводниковым инвертором

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Севов Советских

Социапистических

Республик

1 (11) б 00 б 77 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 180376 (21) 233466I/07 (51) М Кл2

Н 02 М 7/537 с присоединениеи заявки И— (23) Приоритет (43» Опубликовано 300378.Бтоллетень % 12

Ге««дар«те«вене «еветвт

Вевета Ма«а«трав ВЮ ее аваев ев«Врет«а«В е етервт«В (53) УДК 621 314 58 (088 ° 8) (45} Дата опубликования описания 31.0378 (У2) Двторьв нэобретення

Л.Е.Смольников, А.К.Галанчук и Л.Н.Шаров

Pl) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ С1АБИЛИЭИРОВ 1ННЬ«4

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ ИНВЕР1ОРОМ

Изобретение относится к области силовой электротехники, а именно к вторичным источникам питания.

Известен способ управления стабилизированным полупроводниковым инвертд ром, содержащим выходной трансформа- тор, основную и вспомогательные преобразовательные ячейки с трансформаторами, первичные обмотки которых включены последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора, а вторичные — через выпрямители, шунтированные транзисторами, и диоды — подклю чены к источнику питания, путем измерения напряжений на обмотках указанных трансформаторов и сравнения комбинаций этих напряжений с входными напряжениями соответствующих ячейкам логических блоков (11.

Известен также способ управления стабилизированным полупроводниковым инвертором, содержащим кроме перечисленного измерительный блок, выполне ный на трансформаторе, первичная обмотка которого подключена параллельно g5 цепочке, состоящей из последовательно соединенных первичных обмоток выходного трансформатора и трансформаторов вспомогательных преобразовательных ячеек, путем измерения напряжений на 30 и обмотках измерительного трансформатора сравнения этих напряжений с входными напряжениями соответствующих ячейкам логических блоков и определяющейся выходными сигналами этих блоков последукнцей коммутации шунтирующих транзисторов (2). Этот способ наиболее близок к предлагаемому.

По известному способу измеряют напряжение на отдельных обмотках всех трансформаторов (кроме выходного) и далее комбинациями этих напряжений воздействуют на шунтирующие транзисторы (ключевые элементы) вспомогательных преобразовательных ячеек. Процесс измерения и управления ведутся непрерывно.

Недостаток прототипа заключается в том, что паразитные колебания, бусловленные индуктивностью рассеяния трансформаторов вспомогательных преобразовательных ячеек на переднем фронте и начальной части плоской вершины импульса напряжения на обмотках трансформаторов, имеющего форму меандра, в случае непрерывно включенной схемы сравнения приводят к появлению Ложных переключений вспомогательных преобразователь ных ячеек и появлению дополнительных искажений плоской вершины меанд а. указанные искажения влияют на

600677 схему сравнения и снижают качество стабилизации. Кроме того, вследствие непрерывного управления процессом стабилизации возможно постоянное подмагничивание трансформаторов в случае их применения, что обусловливает необходимость увеличения их габаритов.

Целью изобретения является увеличение коэффициента стабилизации.

Поставленная цель достигается за счет того, что измерение напряжений на обмотках измерительного трансформатора и коммутацию шунтирующих транзисторов вспомогательных преобразовательных яче ек осуществляют в разные полупериоды управляющего напряжения.

На фиг.1 представлейа схема силово части стабилизированного полупроводнй. кового инвертора; на фиг.2 — схема, поясняющая предложенный способ управления.

29

На чертеже обозначены источник питанця- 1, задающий генератор 2, трансформатор 3 задающего генератора с обм<жаами 3» — 39, ключевой усилитель 4 фМщости мостового типа (основная пре- фраэовательная ячейка), трансформаторы вспомогательных преобразовательных ячеек с обмотками 5) 5,6л, 61, 7»

7, 8л, 8« выпрямители 9-12, шунтирую-, щие транзисторы 13-16, разделительные . 30 диоды 17-20, выходной трансформатор с обмотками 21» и 21, измеритель(лый трансформатор с обмотками 22» — 22» (измерительный блок), источник опорного напряжения 23, одно- 38 вибраторы 24-26-, одновибрирующие цепочки 27,28, стробирующий транзистор 29, .пороговые ячейки ЗД-44, входной реГистр 45,дешифратор 4б,одновибрирующие цепочки 47,48,триггеры управления 49-52 40

При включении источника 1 питания задающий генератор 2 возбуждается и на обмотках 31-3> трансформатора формируются прямоугольные знакопеременные импульсы. При этом осуществляется ком- 46 мутация транзисторов ключевого усилителя мощности 4, что обусловливает наличие между точками 9 + ã .(т.е. в диагонали моста) переменного прямоугольного напряжения, амплитуда которого равна напряжению источника питания.Так как вторичные обмотки 5, б, 7, 8 трансформаторов вспомогательных ячеек подключены через вы рямители 9-12 к соответствующим шунтирующим транзисторам 13-16 и к источнику 1 питания (через разделительные диоды 17-20), то в зависимости от состояния шунтирующих транзисторов напряжения на первичных обмотках 5,, 6„,7», 81 либо пропорциональны напряжению источника питания, 60 когда соответствующий транзистор находится в области отсечки и данная вспомогательная ячейка обеспечивает рекупе" рацию энергии из первичной цепи соот« ветствующего трансформатора в источник.,35 питания, либо равны нулю, когда шунтй рующий транзистор находится в области насыщения.

Очевидно, что амплитуда переменного прямоугольного напряжения на первичной обмотке 21» выходного трансформатора равна разности между напряжением в диагонали моста и напряжениями на первичных обмотках 5, 61, 7„, 8» трансформаторов вспомогательных ячеек.

Основным узлом устройства управления является узел сравнения, состоящий из обмоток 222 — 22 7 измерительного трансформатора, первичная обмотка которого 221 включена в диагональ моста 4 (т.е. подключена к выходу основной преобразовательной ячейки), и источника 23 опорного напряжения.

Рассмотрим один из полупериодов.

На этом полуцериоде напряжение с обмотки 37 трайсформатора подается на дифференцирующую цепочку 24,25 и продифференцированный импульс поступает в цепь запуска одновибратора 26.

Длительность импульсов, генерируемых одновибратором, составляет около 70В от длительности полупериода управляющего напряжения. С выхода одновибратора сигналы подаются на дифференцирующую цепочку 27-28 .и затем в базовую цепь стробирующего транзистора 29.

После отпирания последнего узел срав нения оказывается соединенным с узлом пороговых ячеек 30-44.

Пороговая ячейка обеспечивает наличие на ее выходе высокого потенциала в случае положительной полярности входного чапряжения и низкого потенциала для отрицательной полярности этого напряжения. Для этого может быть использован, например, усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления.

Когда цепь измерения замкнута,производится сравнение напряжений на обмотках 22 - 2217 измерительного трансформатора или комбинаций этих напряжений с опорным напряжением источника 23. Таким образом, на данном полупериодс осуществляется задержка момента сравнения относительно передн

ro фронта полуволны прямоугольного, управляющего напряжения. Если в данный момент на входах некоторых пороговых ячеек имеется отпирающее напряжение, то на выходах этих ячеек появляются высокие потенциалы, которые воздействуют на единичные входы соответствующих триггеров во входном регистре 45. Предварительно импульсом запуска одновибратора, соответствующим началу данного полупериода, все триггеры входного регистра 45 переводятся в нулевое состояние.

Таким образом, в данном полупериоде за время действия переднего фронта полуволны управляющего напряжения осу600677

227 22 В 22 р -0,05; - """ — =01025.

222 222 22 222 222 222

Ключевые элементы, основная и вспомогательные преобразовательные ячейки, а также измерительный блок могут быть выполнены по другим известным схемам.

Применение изобретения в практических разработках повышает технологичность изготовления устройства управления, так как в узле сравнения имеются обмотки одного измерительного трансформатора.

Структура рассмотренного устройства управления предполагает выполнение его

5 в виде малогабаритной интегральной схемы.

Формула изобретения ществляется очистка входного регистра 45, а спустя время, равное времени выдержки одновибратора, в укакод, отображающий состояние соответствующих триггерам регистра 45 пороговых ячеек. С выходов этих триггеров сигналы подаются на входы дешифратора 46, в котором осуществляется преобразование входного

15-разрядного кода в выходной 4-разрядный. Запуск дешифратора осуществляет я в самом начале следующего полупериода импульсом, формируемым дифференцирующей цепочкой 47-48 из напряжения на обмотке Зя трансформатора.

После преобразования кодов на выходах триггеров 49-52 появляютсь сигналы, управляющие состоянием шунтирующих транзисторов 13-16.

Обозначим выходные сигналы триггеров 49-52 соответственно через У -У, а сигналы, снимаемые с пороговых ячеек

30-44, соответственно — через Х вЂ” Х ..

Для управления инвертором задаем следующие правила преобразования кодов:

Ч =Х

l зк б

3 1)

Х Х2Х1 7ХзХ X VX X X уХ Х Х

Если обозначить Х1Х2-Z, Х Z 22, Х2Х -ЕЗ, ХЗХ = 2, то указанные йравипа преобразования кодов принимают вид

Y Х,;

Ч2- 2,1Ч 7.2

Чз- Хц2 ЧХ ЧХ 2зЧХ72

ЧН- 2 (ХцХ4 Ч еХц) V 2> (Х ОХ ЧХи Х )\/

2(12Кз ХяХ5) 24(Хи Х 7ЧХ181 1) °

Стабилизация выходного напряжения в 40 в заданных пределах при выполнении данных правил преобразования кодов будет осуществляться, если выбраны следукщие соотношения чисел витков обмоток измерительного трансформатора (число витков соответствует обозначениям дан

45 ных обмоток): 22 22 22 =02; — -- -01;

222 222 222

Способ управления стабилизированно полупроводниковым инвертором с нестабилизированными основной преобразовательной ячейкой и вспомогательными, шунтированными ключевыми элементамн, и измерительным блоком, вход которогб подключен к выходу основной преобразовательной ячейки, путем последовательного формирования управляющего напряже -ния,измерения напряжений на выходах измерительного блока, сравнения этих нап ряжений с входными напряжениями соответствующих ячейкам логических блоков и определяЮщейся выходными сигналами этих логических блоков последующей коммутацией шунтирующих ключевых элемен-. тов, отличающийся тем, что с целью увеличения коэффициента стабилизации, измерение напряжений на выходах. измерительного блока и коммута цию шунтирующих ключевых элементов вспомогательных преобразовательных ячеек осуществляют в разные полупериоды управляющего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Авторское свидетельство СССР, Р 501454,кл. Н 02 И 3/32, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 471641.кл, Н 02 М 3/22, 1972.