Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения, включающем резонансный тиристорный инвертор с транзисторным ключем на входе

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСИРЕСПУБЛИ;1 2 Р 13/1 ЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ ТейьСТ 3 М 8586/2 06.04.82 23.07.83. Г.А. Бело Чуванский тет им. И 621.314 е 2 еь 07Бюл; Мф 27.и А.М. Иэановгосударственный униН. Ульянова(яб) (72) (71) верс (я) УДАРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗО(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 390640, кл. Н 02 Р 13/16, 1969.2, Авторское свидетельство СССРМ 813616, кл. Н 02 Р 13/16, 1979 Ь 4) (57) 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИРЕОЬРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ВКЛОЧАОЩИИ РЕЗОНАНСНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР С ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛОЧОИ НА ВХОДЕ, содержащее задающий генератор, усилитель сигнала ошибки, датчик тока преобразователя, Формирователь импульсов управления тиристорами инвертора, выходы которого предназначены для подклочения к уп- рааляевии. электродам тиристоров, иФормирователь импульсов управлениятранзисторным ключом, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повы- .аения точности стабилизации выходно"го напряжения,оно снабжено резистивныи делителем, выпрямителем, интегратором с ключом сброса, первымкомпаратором, Рб "триггером, элементом задержки, двумя элементами И,элементом ИЛИ и Формирователем коротких импульсов, причем выход датчикатока преобразователя через выпрями.801030945 тель соединен с входом интегратора, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, первый вход которого предназначен для подключения опорного напряжения, второй вход соединен с выходом резистивного делите-, ля, вход которого предназначен для подключения к выходу преобразователя, выход первого компаратора соединен с первым входом Р 5 -триггера, инверсный выход которого непосредственно и через Формирователь коротких импульсов соединен с входами первого элемента И, прямой выход Я 5-триггера подклочен к первому входу второго элемента И и входу формирователя импульсов управления транзисторным ключом, выходы обоих элементов И через элемент ИЛИ соединены с входом ключа сброса интегратора, выход задающего генератора соединен непосредственно с вторым входом второго элемента И и через элемент задержки с вторым . входом Р 5-триггера и входом 0 ормирова" теля импульсов управления тиристорами инвертора.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью ограничения тока, оно снабжено вторым компаратором, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя, второй вход предназначен для подключения опорного напряжения, а выход соединен с первым входом В 5-триггера.30945 1 10 15 20 25 30 35 Цель изобретения - повышение точности стабилизации выходного напряжения и ограничение тока преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления преоб- разователем постоянного напряжения, включающим резонансный тиристорный инвертор с транзисторным ключом на входе, содержащее задающий генератор, усилитель сигнала ошибки, датчик тока преобразователя, Формирователь импульсов управления тиристорами инвертора, выходы которого предназначены для подключения к управляющим элект родам тиристоров, и Формирователь им" пульсов управления транзисторным ключом, снабжено резистивным делителем, выпрямителем, интегратором с ключем сброса, первым компаратором, Я 5 -триггером, элементом задержки, двумя элементами И, элементом ИЛИ и Формиро" вателем коротких импульсов, причем выход датчика тока преобразователя через выпрямитель соединен с входом интегратора, выход которого подключен к первому входу первого ком- паратора, второй вход которого соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, первый вход которого предназначен для подключения опорного Инвертор содержит тиристоры 1-4 свыходным трансинФорматором 5, коммути рующим дросселем 6 и конденсатором 7между входными выводами преобразователя и входом инвертора включен регулирующий транзистор 8, вход инверторазашунтирован обратным диодом 9. К обмотке 10 трансФорматора 5 через транзисторный коммутатор 11 подсоединендополнительный коммутирующий конденсатор 12, к вторичной обмотке 13выпрямитель 14 с Фильтром 15. Устройство для управления преобразователемсодержит датчик 16 тока, подключенныйчерез выпрямитель 17 к входу интегратора 18 с ключом 19 сброса, первыйкомпаратор 20, усилитель 21 сигналаошибки, входы которого подключены к 55 источнику опорного напряжения и делителю выходного напряжения преобразователя на резисторах 22 и 23, Р 5 -триггер 24, блок 25 Фиксированной задерж 1 10Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в преобразователях постоянного напряжения например, во вторичных источниках электропитания или электроприводе.Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий резонансный инвертор с выходным транзистором, выходной выпрямитель с емкостным сглаживающим Фильтром, транзисторный ключ на входе инвертора, обратный диод, датчик тока и блок управления 1.Его недостаток - низкий коэфФициент стабилизации.Наи 6 олее близким по технической сути к изобретению является устрой" ство, содержащее задающий генератор усилитель ошибки, датчик тока преобразователя, Формирователь импульсов управления тиристорами инверто.ра и Формирователь импульсов управления транзисторным ключем 23,Недостатком этого устройства является низкая точность стабилизации выходного напряжения и отсутствие ограничения тока преобразования. напряжения, второй вход соединен свыходом резистивного делителя, входкоторого предназначен для подключения к выходу преобразователя, выходпервого компаратора соединен с первым входом Й 5 -триггера, инверсныйвыход которого непосредственно и"через Формирователь коротких импульсов соединен с входами первого элемента И, прямой выход Р 5-триггераподключен к первому входу второго элемента И и вхбду Формирователя импульсов управления транзисторным ключом,выходы обоих элементов И через элемент ИЛИ соединен с входом ключасброса интегратора, выход задающегогенератора соединен непосредственнос вторым входом второго элемента И ичерез элемент задержки с входомР 5-триггера и входом Формирователяимпульсов управления тиристорами инвертора. Кроме того, устройство снабжено вторым компаратором первый вход ко" торого соединен с выходом выпрямителя, второй вход предназначеф для подключения опорного напряжения, а выход соединен с первым входом Р 5-триггера.На Фиг. 1 приведена схема преобразователя; на Фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя в режиме стабилизации выходного напряжения; на Фиг. 3 - временные ,диаграммы в режиме больших возмущений.3 10309 ки, генератор 26 задающих импульсов, блок 27 Формирования импульсов управления тиристорами 1-4, инвертора, первый элемент 28 И, Формирователь 29 коротких импульсов, Формирователь 30 импульсов управления транзистором 8, второй элемент 31 И, элемент 32 ИЛИ и второй компаратор 33.Устройство работает следующим об" разом.В момент времени Фо сигналом О 25 (Фиг, 2), поступающим на вход триггера 24 от генератора 26 через блок 25 триггер 24, перебрасывается в единичное состояние, на его прямом выходе появляется положительное напряжение 112+, отпирающее через Формирователь 30 транзистор 8. При отпирании транзистора 8 в блоке 27 Формируется импульсы управления О или О 2 парой тиристоров инвертора, например 1 и 4, При этом. Формируется напряжение на обмотке 13 и откры" вается пара диодов выпрямителя 14. В резонансном контуре, образованном дросселем 6 и конденсатором 7, Формируется импульс токаНри этом напряжение на конденсаторе 15 и на делителе на резисторах 22 и 23 начинает возрастать, а напряжение О 2 на выходе усилителя 21 ошибки убйвать. Напряжение О на выходеинтегратора 1 Я увеличивается, так как на.его вход через выпрямитель 17 подается напряжение с датчика 16. В 35 момент времени напряжения О.(В и О,(, сравниваются, и йапряжение 02 она выходе компаратора 20 .на короткое время становится равным нулю. Это вызывает переброс триггера 24 в нулевое 40 состояние и уменьшение до нуля сигнала 02 , что через Формирователь 30 обеспецивает быстрое выключение транзистора 8. 25 Одновременно с этим на один вход элемента 28 поступает короткий положительный импульс с Формирователя 29, : а на другой вход - высокий уровень напряжения с инверсного выхода триг гера 24. Поэтому короткий положительный импульс проходит через элемент 28 и элемент 32 на вход ключа 19, вызывая его включение на короткое время и быстрый разряд конденсатора интег ратора 18. При этом восстанавливаются нулевые начальные условия интегратора. 5 4Начиная с момента 1, токпро- ходит через диод 9 и уменьшается. Сигнал Ц на выходе интегратора снова начинает возрастать.В момент С 2 токпереходит через нуль, тиристоры 1 и 4 запираются. Да" лее до момента С в первичной и втоУричной обмотках транссФорматора 5 ток равен нулю. Во время бестоковой паузы ток намагничивания замыкается по обмотке 10 трансФорматора 5, транзисторному коммутатору 11 и дополнительному коммутирующему конденсатору 12. Благодаря тому, что во время паузы между импульсами тока (в первичной и вторичной обмотках трансФорматора) коммутатор 11 подключает заряженный конденсатор 12 к обмотке 10 на всех обмотках сохраняется напряжение примерно той же величины и той же поляр" ности, что и в предшествующем интер" вале. Это позволяет обеспечить надеж" ную коммутацию тиристоров при сравни" тельно небольшой амплитуде напряжения на коммутирующем конденсаторе 7.В момент времени й на выходе узла 25 Фиксированной задержки вновь Формируется короткий отрицательный импульс (1 который устанавливает, триггер в единичное состояние. Снова отпирается транзистор 8 и другая пара тиристоров 2 и 3. Ток конденсатора 7, а также токи первичной и вторичной обмоток трансФорматора нацинают про.текать в обратную сторону, изменяясь по тому же закону, что и в первый полупериод.В момент с сигнал на выходе ин" тегратора 18 снова становится равным сигналу ошибки О , триггер 24 пере 21браснвается в нулевое состояние, транзистор 8 запирается, и сигнал 11 уменьшается до нуля.При больших возмущениях, например при пуске или скачкообразном изменении тока нагрузки, может возник" муть такой режим работы преобразователя, когда в течение нескольких полу- периодов сигнал 11 Она выходе интегратора остается меньше сигнала ошибки О . 1 акое состояние возможно в тех2случаях, когда. напряжение на выходе преобразователя еще не возросло до заданного значения и амплитуда токамалаТогда кривые О,(В и 02 не пересекаются (Фиг. 3импульсы на выходе компаратора 20 не появляются и триггер остается в единичном состоянии, Транзистор 8 закрывается в мо 1030945менты естественного перехода тока в резонансном контуре через нуль одно" временно с ранее открытыми тиристорами. При этом на выходе формирователя 29 отсутствуют импульсы, которые в ранее описанном случае обеспечивают периодический сброс интегратора.В этом случае импульс генератора 26 проходит через элементы 31 и 32 на 10 вход ключа 19 и открывает его, обеспечивая сброс интегратора 18. В переходных режимах и при перегрузках на выходе преобразователя могут возникать токи, опасные для элементов силовой части. Особенно чувствителен к перегрузкам транзистор 8. В подобных режимах на интервалах нарастания тока в рвзонансном контуре сигнал, поступающий на ком" паратор 33 с выхода выпрямителя 17, в определенный момент времени превышает опорное напряжение, и на й Вход триггера 24 с выхода компаратора 33 подается сигнал, который вызывает переброс триггера 24 в нулевое состояние. В результате этого транзистор 8 выключается, отпирается диод 9 и прекращается нарастание тока не только в транзисторе 8, но, как правило, и в элементах резонансного контура инвертора.В этом случае при постоянном токе нагрузки преобразователя обеспечивается постоянство мгновенных значений выходного напряжения в моменты сравнения. Ошибка стабилизации среднего значения выходного напряжения не превышает амплитуду пульсаций выходного напряжения. Обычно преобразователь выполняется так, что пульса" ции выходного напряжения малы и точность стабилизации оказывается высо" кой. Как показывают расчеты и экспе" риментальное исследование изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки также мало.Таким образом, изобретение обеспе-, чивает повышение точности стабилизации выходного напряжения как в установившемся, так и переходных режимах.1030915 и о Л, Бокша в исн ная,аилиал П едактор Т. Кисакаэ 5231/56ВНИ оставитель В. Мироновехред М.Коштура К Помитета СССткрытийая наб. аод, ул. Пр Тираж 6871 И Государственного кделам изобретений иМосква, )-3 Раушс тент", г. Ужго