Способ управления стабилизированным полупроводниковым инвертором

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Сфциапистических Республик(22) Заявлено 18,03.76 (21) 23 с присоединениеи заявки Вв 61 0 Геауааратааввнй Вааата Маааатра аа ааааа ааауи втеувтаа 23) Приоритет43 ОпУбЛиновано 3003,78.Б) Затавител Московски на Ленина энергетический инстдту(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТАБИЛИЗИРОВ 1 Н ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ ИНВЕРТОРОМ области синно к втоИзобретение относится кловой электротехники, а имеричным источникам питания.Известен способ управления стабилизированным полупроводниковым инвертд ром, содержащим выходной трансФорма-. тор, основную и вспомогательные преобразовательные ячейки с трансформаторамн, 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 р стабилизированно полупроводниковым инвертором, содержащим кроме перечисленного измерительный блок, выполне ный на трансформаторе, первичная обмотка которого подключена параллельно 25 цепочке, состоящей из последовательно соединенных первичных обмоток выходного трансформатора и трансформаторов вспомогательных преобразовательных ячеек, путем измерения напряжений на 39) ДВТОРЬа Л. Е.Смольник нэебретення обмотках измерительного трансформатора сравнения этих напряжений с входными напряжениями соответствующих ячейкам логических блоков и определяющейся выходными сигналами этих блоков последующей 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 й 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 меандра, указанные искажения влияют насхему сравнения и снижают качество стабилизации. Кроме того, вследствие непрерывного управления процессом стабилизации возможно постоянное подмаг. ничивание 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.20На чертеже обозначены источник питанця,1, задающий генератор 2, трансФбрматор 3 задающего генератора с обмовками 3 - 39, ключевой усилитель 4 16 сйщооти мостового типа (основная пре щэРаэовательная ячейка), трансформаторы вспомогательных преобразовательных ячеек с обмотками 5, 5 ъ,бл, 61, 71, 7, 8 л, 8, выпрямители 9-12, шунтирую-, щие транзисторы 13-16, разделительные 30 диоды 17-20, выходной трансформатор с обмотками 211 и 21, измеритель(лый трансформатор с обмотками 22 - 22 (измерительный блок), источник опорного напряжения 23, одно вибраторы 24-26, одновибрирующие цепочки 27,28, стробирующий транзистор 29, .пороговые ячейки 39-44, входной РеГистр 45,дешифратор 4 б,одновибрирующие цепочки 47,48,триггеры управления 49-52 40При включении источника 1 питания задающий генератор 2 возбуждается и на обмотках 31-ЗЗ трансформатора Формируются прямоугольные знакопеременные импУльсы. При этом осуществляется ком мутация транзисторов ключевого усилителя мощности 4, что обусловливает наличие между точками Р а" .(т.е. вдиагонали моста) переменного прямоугольного напряжения, амплитуда которого равна напряжению источника питания.Таккак вторичные обмотки 5, б, 7, 8 зтрансформаторов вспомогательных ячеекподключены через выпрямители 9-12 ксоответствующим шунтирующим транзисторам 13-16 и к источнику 1 питания (че- ббреэ разделительные диоды 17-20), то взависимости от состояния шунтирующихтранзисторов напряжения на первичныхобмотках 5 6,7, 8, либо пропорциональны напряжению источника питания, 60когда соответствующий транзистор находится в области отсечки и данная вспомогательная ячейка обеспечивает рекупе"рацию энергии из первичной цепи соответствующего трансформатора в источник ,Й питания, либо равны нулю, когда шунтйрующий транзистор находится в области насыщения.Очевидно, что амплитуда переменногопрямоугольного напряжения на первичнойобмотке 21 л выходного трансформатораравна разности между напряжением в диагонали моста и напряжениями на первич.ных обмотках 5, 61, 7, 8 трансформаторов вспомогательных ячеек.Основным узлом уйтройства управления является узел сравнения, состоящий из обмоток 222 - 227 измерительного трансформатора, первичная обмоткакоторого 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 полупериоде напряжение собмотки 37 трайсформатора подаетсяна дифференцирующую цепочку 24,25 ипродифференцированный импульс поступает в цепь запуска одновибратора 26.Длительность импульсов, генерируемыходновибратором, составляет около 70от длительности полупериода управляющего напряжения. С выхода одновибратора сигналы подаются на дифференцирующую цепочку 27-28 .и затем в базовуюцепь стробирующего транзистора 29.После отпирания последнего узел сравнения оказывается соединенным с узломпороговых ячеек 30-44.Пороговая ячейка обеспечивает наличие на ее выходе высокого потенциалав случае положительной полярности входного чапряжения и низкого потенциаладля отрицательной полярности этогонапряжения. Для этого может быть использован, например, усилитель постоянного тока с большим коэффициентомусиления,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 переднего 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, соответствующимначалу данного полупериода, все триггеры вхОдного регистра 45 переводятсяв нулевое состояние.Таким образом, в данном полупериоде за время действия переднего фронтаполуволны управляющего напряжения осу 600677-0,05;. " - =0,025,222 222 22, 222222 222Ключевые элементы, основная и вспомогательные преобразовательные ячейки, д а также измерительный блок могут бытьвыполнены по другим известным схемам.Применение изобретения в практических разработках повышает технологич-ность изготовления устройства управления, так как в узле сравнения имеютсяобмотки одного измерительного трансформатора.Структура рассмотренного устройствауправления предполагает выполнение его 5 в виде малогабаритной интегральной схеформула 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 осуществляется в самом начале следующего полу- периода импульсом, формируемым дифференцирующей цепочкой 47-48 из напряжения на обмотке 3 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 - Х,Для управления инвертором задаем следующие правила преобразования кодов: У =Хч252 1 2 ХЗХ 1З - Х Х 2 Х 1 ЧХ з Х Х 1 ЧХ Х Х 1 ЧХ 7 Х Х;Если обозначить Х 1 Х 2= 2, Х 1 Х = 22, Х 2 Х =УЗ, ХЗХ: Х, то указанные йравипа преобразования кодов принимают видГ- Х;352 21 Ч 22Чзф Хц 2,ЧХУ ЧХЕзЧХ 72 чгн, хх 4 ЧУ Х) ч 2 (х, Х ЧХХ )д2 Х 12 Хз ЧХ,Хз) ЧХ ХЧХзХ 1),Стабилизация выходного напряжения в 40 в заданных пределах при выполнении данных правил преобразования кодов будет осуществляться, если выбраны следующие соотношения чисел витков обмоток измерительного трансформатора (число витков соответствует обозначениям дан45 ных обмоток): 22 22 22=02; - "- - 5 -0,1;222222 222 Способ управления стабилизированнЫмполупроводниковым инвертором с нестабилизированными основной преобразовательной ячейкой и вспомогательными,шунтированными ключевыми элементамн,и измерительным блоком, вход которогбподключен к выходу основной преобразовательной ячейки, путем последовательного формирования управляющего напряже ния,измерения напряжений на выходах измерительного блока, сравнения этих напряжений с входными напряжениями соответствующих ячейкам логических блокови определяЮщейся выходными сигналамиэтих логических блоков последующей коммутацией шунтирующих ключевых элемен-.тов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтос целью увеличения коэффициента стабилизации, измерение напряжений на выходах. измерительного блока и коммутацию шунтирующих ключевых элементоввспомогательных преобразовательныхячеек осуществляют в разные полупериоды управляющего напряжения,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе;1. Авторское свидетельство СССР,Р 501454,кл. Н 02 М 3/32, 1971.2. Авторское свидетельство СССРМ 471641.кл, Н 02 М 3/22 с 1972.