Способ управления резонансным преобразователем

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ А СПУБЛИК 51)5 Н 02 М 3/335 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Я У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОР ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский электротехнический институт связи им, проф, М.А, Бонч-Бруевича (72) В,Д. Вогман и О,А, Ефимов(56) 1 МТЕЕС - 81, р. 247 - 249.Сборник тезисов докладов конференции ."Преобразовательная техника", Киев Высшая школа, ч. 5. 1979, с. 81-84, рис. 1. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЗОНАНС НЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть испол ьэова но для управления резонансными преобразоИзобретение относится к преобразоваьной технике и может быть использовано управления резонансными преобразоелями,Целью изние массогабазователя.Нафиг. 1 има устройстваный способвременные дипринцип управфиг. 3 и 4 - схеэующих предлсоответственнсистемы резонров резонанснрамма токов. обретения является улучшеритных показателей преобраредставлена структурная схе, реализующего предложен- управления; на фиг, 2 - аграммы, иллюстрирующие ления преобразователем; на мы преобразователей, реалиоженный способ управления о изменением параметров ансных контуров и параметого контура; на фиг. 5 диагвателями. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей преобразователя, Способ заключается в дискретном изменении параметров резонансного контура преобразователя или системы резонансных контуров по сигналам системы управления так, чтобы выходное напряжение преобразователя при неизменной частоте коммутации его силовых ключей поддерживалось бы пропорциональным уровню опорного сигнала. Выбор требуемого резонансного контура или его параметров реализуется путем аналого - цифрового преобразования сигнала ошибки и активизацией полученным катодом требуемого резонансного контура или резонансного элемента. 5 ил. Устройство, реализующее способ, со- а держит ключевой преобразователь (КП) 1 с О системой резонансных контуров (СРК), фильтр нижних частот (ФНЧ) 2, источник опорного (эталонного) сигнала (ИОС) 3, усилитель обратной связи (УОС) 4, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 5. ф задающий генератор (ЗГ) 6, блок управле- ф) ния и выбора контурных элементов (БУВ 7.Устройство работает следующим образом.Ключевой преобразователь 1 под действием сигнала управления, поступающего с выхода БУВ 7, формирует в СРК последовательность косинусоидальных импульсов тока, иэ которой на выходе ФНЧ 2 выделяется полезный сигнал. Полученный сигнал сравнивается с опорным (эталонным, формируемым ИОС 3, и резонансный сигнал ошибки20 25 30 35 40 усиливается УОС 4. Выходной сигнал УОС 4 поступает на вход АЦП 5, тактируемого ЗГ 6, и преобразуется им в цифровой код, воздействующий на БУВ 7, при помощи которого осуществляется управление активными приборами КП 1, переключающими элементы СРК.Таким образом, управление преобразователем осуществляется при помощи цифрового кода путем включения соответствующих (требуемых в данных, условиях) силовых ключей преобразователя. Требуемую в данных условиях величину контурной емкости или (и) индуктивности система регулирования устанавливает автоматически посредством обратной связи. Для поддержания уровня выходного напряжения неизменным обратная связь в системе должна быть отрицательной, например, при увеличении уровня выходного напряжения коммутируются элементы с меньшими значениями контурной емкости С и большими значениями контурной индуктивности Ь. Это обеспечивается подключением разрядов кода АЦП 5 и соответствующих каскадов БУВ 7 к активным приборам, коммутирующим необходимые элементы СРК КП 1. Способ управления в зависимости от вида сигнала ИОС 3 и типа нагрузочной цепи позволяет получить на выходе устройства переменное напряжение заданной амплитуды, либо постоянное стабильное напряжение, не зависящее от величины входного напряжения и сопротивления нагрузки.Временные диаграммы тока СРК преобразователя при управлении изменением только контурной емкости и совместным изменением контурной емкости и индуктивности представлены на фиг. 2 а и б соответственно, При необходимости получения на входе постоянного напряжения импульсы тока на входе Ф НЧ 2 должны быть однополярными, что обеспечивается введением в КП 1 выпрямителя,Максимальная величина С может набираться путем параллельного соединения С 1, С 2 а изменение индуктивности Ь может быть осуществлено переключением отводов обмотки, расположенной на одном магнитопроводе, При этом обеспечивается заметный выигрыш в габаритах сглаживающего фильтра, имеющего в общем случае относительно низкую частоту среза.Одна из возможных схем преобразователя с выходом на постоянном токе, реализующая предложенный способ управления изменением параметров системы резонас 5 10 50 55 ных контуров, приведена на фиг. 3, Пиание преобразователя осуществляется через дроссельи значительной индуктивности, Система резонансных контуров (СРК) представлена шестью элементами: С 1 - Сз, О - 1 з, Высокочастотные трансформаторы ТЧ 1 - ТЧз обеспечивают гальваническую развязку между входом и выходом РК, а диоды ЧО 1 - ЧО 2 - включение требуемого числа контурных конденсаторов. Диоды ЧОз - ЧОБ являются вы прям ител ь ными, Диод ЧО 6 препятствует действию обратного напряжения на ЧТ 1 - ЧТз. Элементы фильтра нижних частот Ь, С 4, Сь обеспечивают сглаживание пульсаций выходного напряжения, выделяемого на нагрузке Вн,Система управления преобразователем содержит источник опорного напряжения (ИОН), усилитель обратной связи (УОС), задающий генератор (ЗГ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления и выбора контурных элементов (БУВ), включающий в себя импульсные усилители с трансформаторным выходом У 1 - Уз. Транзисторы ключевого преобразователя ЧТ 1 - ЧТз переключаются из запертого состояния в открытое и обратно под действием импульсов управления, вырабатываемых в БУВ усилителями У 1 - Уз. При включенном транзисторе ЧТ 1 колебательный контур образован элементами (С 1+ С 2+ Сз), при включенном транзисторе ЧТ 2-(С 1+ С) и (Ь + 1.2), при включенном транзисторе ЧТз - С 1 и (Ь + .2+ з). В каждом из колебательных контуров на этапе включенного состояния соответствующего транзистора формируется импульс тока косинусоидальной формы с частотами юр 1, Учр, юрз. Этот ток 1 рк протекая/через обмотки каждого из трансформаторов ЧТ 1, ЧТ 2, ЧТз, а также выпрямительные диоды ЧОз - ЧОь, создает на конденсаторе С 4 пульсирующее напряжение, переменная составляющая которого дополнительно сглаживается элементами О и СБ, Выделенное таким образом на нагрузке Рн постоянное напряжение поступает наодин из входов УОС, На второй вход УОС подается опорное напряжение, создаваемое ИОН. Усиленная УОС разность выходного и опорного напряжений поступает на аналоговый вход АЦП, На синхровходе (в приведенном примере - вход "гашение и преобразование" ) АЦП действуют тактирующие импульсы неизменной частоты, вырабатываемые ЗГ. В определяемые тактирующим сигналом промежутки времени на цифровом параллельном выходе АЦП формируется код, усиливаемый в БУВ и обеспечивающий включение требуемых в данных условиях активных приборовключевого преобразователя и подключение соответствующих элементов СРК. Требуемые величины емкости и индуктивности система устанавливает автоматически под действием отрицательной обратной связи, 5 Цифровой код на выходе АЦП формируется таким образом, чтобы при увеличении (уменьшении) выходного напряжения коммутировать элементы с меньшими (большими) значениями Ск и большими (меньшими) 10 Ьк; что достигается соответствующим распределением разрядов АЦП. Постоянство частоты контура обеспечивается равенством произведений параметров Ык, Ск элементов, входящих в СРК, Число элементов 15 СРК и соответственна коммутирующих ключей определяется требуемым диапазоном и шагом регулирования.На фиг. 4 приведена схема преобразователя, где предложенный способ управле ния реализуется изменением параметров резонансного контура.В этом преобразователе в соотваетствии с цифровым кодом, формируемым АЦП (на основе контроля величины выходного 25 напряжения), в моменты размыкания силового ключа ЧТ 1 параллельно ЧТ 1 посредством одного из ключей переменного тока (ЧО 1, ЧТ 2, ЧО 2, ЧТз, ЧОз, ЧТ 4) подключается один или несколько конденсаторов (С 1- Сз) 30 резонансного контура. Энергия. запасаемая в индуктивности первичной обмотки силового ВЧ трансформатора ТЧ 1 на каждом цикле, определяется величиной тока намагничивания, которая значительно меньше 35 приведенной к первичной цепи величины тока нагрузки. Поэтому ключи, осуществляющие коммутацию элементов резонансного контура, могут быть рассчитаны на относительно малую коммутирующую мощность. 40Поскольку период Тт тактовой частоты при использовании предложенного способа управления сохраняется постоянным (фиг.4 б), в тракте управления основным силовым ключом ЧТ 1 реализуется принцип широтно - импульсного регулирования при сохранении режима переключения силового ключа в моменты равенства нулю тока через ключ и напряжения на нем, На выходе выпрямителя, образованного диодами Ч 02, ЧОз, формируются импульсы напряжения различной длительности, следующие с неизменной тактовой частотой, При помощи дросселя насыщения (О на фиг, 4 а), как и в преобразователе с одной контурной емкостью; обеспечивается снижение напряжения на силовом транзисторе до нулевого уровня, Принцип формирования цифрового кода аналогичен преобразователю, в котором элементы резонансного контура формируют ток в нагрузочной цепи. Формула изобретения Способ управления резонансным преобразователем с управляемым резонансным контуром, коммутируют силовые ключи путем подачи сигналов управления в моменты времени, тактируемые задающим генератором, формируют сигнал ошибки сравнением выходного напряжения с опорным напряжением, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей преобразователя путем обеспечения неизменной частоты коммутации, осуществляют аналого - цифровое преобразование сигнала ошибки и полученным цифровым сигналом синхронно с коммутацией силовых ключей изменяют параметры элементов резонансного контура или системы резонансных контуров путем дискретного их переключения поддерживают величину выходного напряжения прямо пропорциональной величине опорного напряжения,1 бб 3718Бяок ыпрабпепии и 6 ыдора 1 преоораьо- Задоющии Усиюитееь опприигсР,коитрныя юпментоо 6 итепь генератор ООРтной нотрм членсоезиимпульсныеЦ тепе С тПРаНОрарМ ОтОР НЫМ йЫЯОдоГ.1663718 и орректор М.Кучеряв едакто сильева аз 2272 Тираж 388 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составитель С,К Техред М,Морге ях л