Устройство для управления транзисторным мостовым инвертором

(54) устРайства дляЗИСТОРНЫМ МОСТОВЫМ(57) Изобретениеротехнике и можетно для управленияричного злектропиттения - повьаениения в процессе станого напряжения инв ТР Иф 38 кт зо.Морозов,втозобре 88,8)идетельство ССС 2 Н 7/48, 1982 управле"ыходилизациертора ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО иэсБРетениям и ОтнРытиямпРи Гннт сссР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(56) Авторское свВ 102009 кл. Н 0 УПРАВЛЕ ИНВЕРТОР тноснтся ЫТЬ ИСПО сточникам ния. Цел адежност3 151529 устройства составляют блокии 6 формирования временных интервалов фиксированной и переменной длительностейблок 1 О распределения временных5 интервалов переменной длительности по временным интервалам фиксированной длительности, коммутатор 17 и триггерные формирователи 16 и 24 соответственно низкочастотных и высоко частотных импульсов управления для транзисторов 23,29 и 30,31 инвертора 27. Первые из упомянутых сигналов являются симметричными, прямоугольными, а вторые - широтно-модулирован ными с чередующимися синусоидальным и ./1-в 1 п/-м законами модуляции. Благодаря введению в устройство аналого-цифрового преобразователя 34, 1 54управляемого 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. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованопри реализации источников вторичного электропитания,Целью изобретения является повышение надежности управления в процессе 30 стабилизации выходного напряжения инвертора.На фиг, представлена функциональная схема устройства для управления транзисторным мостовым инвертором; на фиг,2 - временные диаграммы сигналов на выходах узлов; на фиг.З - схема узла обратной связи.Устройство содержит блок 1 формирования и временных интервалов фикси рованной длительности с последовательно включенными генератором 2 импуль - сов, тактирующим триггером 3, счетчиком 4 импульсов и первым дешифратором 5, блок б формирования и/2 вре менных интервалов переменной длительности с последовательно включенными управляемым делителем 7 частоты, реверсивным счетчиком 8 импульсов, управляющие входы прямого и обратного счета которого подключены к соответствующим выходам тактирующего триггера 3, и вторым дешифратором 9, блок 10 распределения временных интервалов переменной длительности по временным интервалам фиксированной длительности со стробирующими элементами 11, - 11.п И, иэ которых первые и/2 элементов соединены входами с одноименными выходами дешифраторов 5 и 9, а входы каждого 1-го из вторых п/2 элементов подключены к одноименному выходу дешифратора 5 и (п-з.+1)-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 11.1-11.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.в 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 импульсов 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 2 И, триггерный формирователь 24 высокочастотных импульсов управления, входы которого подключены к55152выходам 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 вы 5сокочастотных импульсов управления,а выходы предназначены для подключенияк эмиттер-базовым переходам входящихв состав инвертора 27 транзисторов28 и 29, 30 и 31, образующих мост сфильтром 32 низких частот в диагонали,узел 33 обратной связи, вход которогосоединен с выводами для подключения квыходу инвертора 27, тактовый вход узла33 соединен с одними из выходов триггерного формирователя 16 низкочастотных импульсов управления, аналого-цифровой преобразователь 34, вход которого соединен с выходом узла 33, тактовый вход - с выходом генератора 2,подключенным к тактовому входу управляемого делителя 7, а выход - с управляющим входом последнего,1 15Узел 33 обратной связи представля-. ет собой импульсно-компенсационный преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное, реализованный по схеме с прямым 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 1,35Устройство работает следующим образом.На каждом из и выходов блока 1 вырабатываются импульсы Б равной 40 длительности (фиг.2 а),суммарная продолжительность которых в пределах периода работы блока 1 соответствует половине требуемого периода Т выходного напряжения инвертора 27Число 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 случаянечетного п). 95 6Стабильность периода Т выходногонапряжения инвертора 27 определяетсястабильностью 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 иэи (две совокупности по п/2) градаций, т.е. ряда натуральных чисел, отличающихся друг от друга в порядкеследования интервалов по синусоидальному закону. Если в частности,п = 16 и, следовательно, угловой диапазон одного временного интервала фиксированной длительности соответствует11 15, то для углов, относящихся ксерединам интервалов, можно подобратьследующий 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 приближенияуказанной совокупности градаций ксинусоидальному закону в номинальномрежиме (режиме максимальной нагрузки)инвертора 27 и ограничивается лишьобщим количеством выходов в дешифраторе 9 блока 6, с помощью которого осуществляется фиксация значений чиселвыбранного ряда,Длительности, соответствующие зафиксированным градациям, формируютсявходящим в состав блока 6 реверсивнымсчетчиком 8, который под действиемсигналов с выходов тактирующего триггера 3 во вторую половину каждогоинтервала фиксированной длительностиосуществляет суммирование импульсов свыхода управляемого делителя 7, а впервую половину производит их вычитание. В результате в течение каждо-го интервала фиксированной длительности на всех выходах блока 6 (дешфратора 9) импульсы появляются дважды(фиг.2 б). Временной промежуток между импул: сами на том или ином выходеблока 6 характеризует собой формируемую длительность,Блок 10 распределения временныхинтервалов переменной длительностипо временным интервалам фиксированнойдлительности является в сущности логическим функциональным узлом и осуществляет укаэанное распределениепод действием сигналов с выходоц так 1515295тирующего триггера 3. Размещенные поинтервалам фиксированной длительности временные промежутки между импульсами 13, и С(фиг.2,в) изменяютсяот интервала к интервалу по синусоидальному закону,Триггерный формирователь 16 низкочастотных импульсов управления поддействием сигналов с первого выходадешифратора 5 вырабатывает симметрич/ Иные прямоугольные сигналы 13и(фиг,2,г), сдвинутые друг относительно друга на 180 . Эти сигналы используются для управления транзистора 15ми 28 и 29 одной из ветвей ннвертора27 и обеспечивают с частотой выходного напряжения управление коммутатором 17. Последний производит разделение образованных на выходах блока 10 20Нимпульсов 13 и 13на две последовательности и подачу их на входы триггерного формирователя 24 высокочастотных импульсов управления (на временных диаграммах фиг.2 указанныепоследовательности импульсов не отображены)Триггерный формирователь 24 высокочастотных импульсов управления,воспринимая сигналы с выходов коммутатора 17, воспроизводит в итоге ши -ротно-модулированные сигналы 13и(фиг,2,д) с чередующимися через Т/2 совокупностями импульсов, модулированных по разным законам. Однаиз совокупностей импульсов имеет синусоидальный закон модуляции (псевдосинусоидальный сигнал), а другой -(1-вп)-й закон, Сигналы 13 и 13используются для управления транзисто 0рами 30 и 31 инвертора 27, на выходекоторого фильтром 32 низких частотвыделяется в итоге синусоидальноенапряжение 13 г, (фиг.2,е),Усилители 25 и 26 мощности, помимо усиления сигналов управления,обеспечивают требуемую гальваническую развязку всех четырех управляющих цепей.Узел 33 обратной связи воспринимает синусоидальное напряжение свыхода фильтра 32 инвертора 27 и преобразует его в постоянное напряжение1 Зг, пропорциональное среднеквадратичному значению выходного напряжения инвертора.Функционирование модулятора 38с частотой переключения триггерногоформирователя 16 низкочастотных нмпульсов управления, т.е. с частотой, равной частоте напряжения ЗА 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 13 (фиг.2,б), снимаемыми с одних и тех же выходов блока 6 (дешифратора 9), и между импуль, Осами 13 н(Фиг, 2,в) на выходах блока 10, относящимися к одним и тек же интервалам фиксированной длительности, а также длительности широтно-модулированных сигналов 13 и Ц ,24 (фиг 2,г) на выходах триггерного формирователя 24 при сохранении синусоидального и (1-в 1 п)-го законов модуляции, Поскольку от длительностей импульсов, составляющих сигналы 1311гю и Уг зависит процентное содержание первой гармоники в частотном спектре выходного напряжения 13 инвертора 27иданный процесс автоматического регулирования обеспечивает стабилизацию среднеквадратического значения на заданном уровне.Анализ работы устройства показывает, что в данном случае все необ 1515295ходимые переключения составных узловосуществляются с частотами, жесткосинхронизированными с тактовой частотой генератора 2, входящего в состав блока 1, Это относится, в частности, и к узлу 33 обратной связи, ик аналого-цифровому преобразователю34, и главным образом, управляемомуделителю 7 частоты блока 6Формированне временных интервалов фиксированной и переменной длительностей на выходах блоков 1 и 6 производится, таким образом, без сбоев в цепях управления инвертором 27, что обеспечивает повышенную надежность управления впроцессе стабилизации выходного напряжения инвертора 27 и, кроме того,позволяет получить более высокое качество стабилизации среднеквадратц 20ческого значения напряжения за счетповышенной точности преобразования,Формула изобретения1. Устройство для управления тран зисторным мостовым инвертором, содержащее блок формирования и временных интервалов фиксированной длительности, состоящий из последовательно включенных генератора импульсов, тактирующего триггера, счетчика импульсов и первого дешифратора с и выходами, блок формирования и/2 временных интервалов переменной длительности, состоящий иэ последовательно включенных реверсивного счетчика импульсов, управляющие входы прямого и обратного счета котррого подключены к инверсному и прямому выходам тактирующего триггера, и второго дешнфратора 40 с и/2 выходами, блок распределения временных интервалов переменной дли. тельности по временным интервалам фиксированной длительности, содержащий и стробирующих элементов, входы первых и/2 стробирующих элементов И соединены с одноименными выходами пеового и второго дешифраторов, вхо.ды каждого 1-го из вторых и/2 стробирующих элементов И подключены к од 50 ноименному выходу первого дешифратора и и-+1)-му выходу второго, дешвфратора, две группы по и распредели-. тельных элементов И, первые входы которых подключены к выходам одно 55 именных стробирующих элементов И, вторые входы распределительных элементов И первой и второй групп подклочены соответственно к прямому и инверсцому выходам тактирующего триггера, первый и второй элементы ИЛИ,входы каждого иэ которых соединены свыходами распределительных элементовИ соответствующей группы, триггерный формирователь низкочастотных импульсов управления, вход которого подключен к первому выходу первого в ,ешифратора, коммутатор, содержащийдве пары канальных элементов И, третий и четвертый элементы ИЛИ, в кяж -дой из пар канальных элементов ипервый вход одного элемента И подклю.ец к прямому, первый вход другсгоэлемента И - к инверсному выходамтриггерцого формирователя низкочастотных имп;льсуправления, вторысвходы - к выходям соответственнопервого ц второго элемецгов ИЛИ,входы третьего и четвертого элементовИЛИ соединены с выкодамц канальныхэлементов И соответствующей цзры,триггерцый формирователь высоко;ястотных лмпульсов управления, входыкоторого подключены к выходам третьего и четвертого элементов ИЛ 11, дварязвязывяю 11 го: усилителя мощности,входы которых соединены с пря ыми иицвсрсными выходами трцггерных формирователей соответственно низкочастотных и высокочдстотных импульсов управления, выходы предназначены для подключения к входам транзисторного мостового инверторя, узелобратной связи, вход которого предназначен для поцключеция к выходутранзисторного мостового инвертора итактовый вход соединен с выходом триггерного формирователя ццзк, частотныхимпульсов управления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности правления в процессестабилизации выходного напряженияинвертора, оно снабжено аналого-цифровым преобразователем, блок формировзния п/2 временных интервалов переменной длительности снабжен управляемымделителем частоты, причем сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом узлаобратной связи, тактовые входы аналого-цифрового преобразователя и управляемого делителя частты подключены к выходу генератора импульсов,а выходы аналого-цифрового преобразователя напряжения соединены с управляющими выходами управляемого делителя частоты.6 Й Ри,Составитель В.Миронодактор Л.Веселовская Техред А.Кравчук тор В,Гирняк акаэ 6289/53НИИПИ Государс ира Подписноткрыт К 1 П СССР ням/5 иям и я наб енного комитета по изобрет 13035, Москва, Ж, Раушс роизвоцственно-издательский комбинат "Патент , г.ужгород, уп, Гагарина 11512, 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 12с входом интегратора, выход которого является выходом узла обратнойсвязи и через модулятор соединен свходом второго квадратора, тактовыйвход модулятора является тактовымвходом узла обратной связи.