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

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

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

„„Я0„„1030945 СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИ; I ае> Н 02 Р 13/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3418586/24-07 (22) 06.04.82 (46) 23.07.83. Бюл; и 27. (72) Г.А. Белов и А.М. Иванов (71) Чувайский государственный университет им. И.Н. Ульянова (53) 621.314.27(088Л) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 390640, кл. Н 02 Р 13/16, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

М 813616, кл. Н 02 P 13/16, 1979 ° (54) (57) 1 ° УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ИРЕОЬРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ВКЯОЧАЮЩИМ - РЕЗОНАНСНЫЙ ТИРИСТОРНИЙ ИНВЕРТОР С ТРАНЗИСТОРНЫМ КЛОЧОМ НА ВХОДЕ, содержащее задающий генератор, усилитель сигнала ошибки, датчик тока преобразователя, формирователь импульсов управления тиристорами инвертора, выходы которого предназначены для подключения к уп- равляют»и. электродам тиристоров, и

° формирователь импульсов управления транзисторным клочом, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повы- . аения точности стабилизации выходного напряжения,оно снабжено резис.тивным делителем, выпрямителем, интегратором с ключом сброса, первым компаратором, RS -триггером, элементом задержки, двумя- элементами И, элементом ИЛИ и формирователем коротких импульсов, причем выход датчика тока преобразователя через выпрямитель соединен с входом интегратора, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, первый вход ко торого 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 R5 -триггера, инверсный выход которого непосредственно и через формирователь коротких импульсов соединен с входами первого элемента И, прямой выход Я5-триггера подключен 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 Я генератора соединен непосредственно awe с вторым входом второго элемента И 1," 1 и через элемент задержки с вторым фр входом Р5-триггера и входом формирова- р теля импульсов управления тиристорами инвертора.

2. Устройство по A. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что„с целью, СЛ ограничения тока, оно снабжено вторым компаратором, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя, второй вход предназначен для подключения опорного напряжения, а выход ф » соединен с первым входом RS -Tðèããåðà.

30945 2

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, RS -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 с выходным трансинформатором 5, коммути40 рующим дросселем 6 и конденсатором 7> между входными выводами преобразователя и входом инвертора включен регулирующий транзистор 8, вход инвертора зашунтирован обратным диодом 9. К обмотке 10 трансформатора 5 через транзисторный коммутатор ll подсоединен дополнительный коммутирующий конден-. сатор 12, к вторичной обмотке 13 выпрямитель 14 с фильтром 15. Устрой50 ство для управления преобразователем содержит датчик 16 тока, подключенный через выпрямитель 17 к входу интегратора 18 с ключом 19 сброса, первый компаратор 20, усилитель 21 сигнала ошибки, входы которого подключены к

55 источнику опорного напряжения и делителю выходного напряжения преобразователя на резисторах 22 и 23, Rs -Tðèãrep 24, блок 25 Фиксированной задержt 10

Изобретение 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 j I J.

Его недостаток - низкий коэффициент стабилизации.

Наи6олее близким по технической сути к изобретению является устрой" ство, содержащее задающий генерат0р усилитель ошибки, датчик тока преобразователя, Формирователь импуль1 сов управления тиристорами инверто.ра и Формирователь импульсов управления транзисторным ключем I 2).

Недостатком этого устройства является низкая точность стабилизации выходного напряжения и отсутствие ограничения тока преобразования. напряжения, второй вход соединен с выходом резистивного делителя, вход которого предназначен для подключения к выходу преобразователя, выход первого компаратора соединен с первым входом Й5 -триггера, инверсный выход которого непосредственно и"через формирователь коротких импульсов соединен с входами первого элемента И, прямой выход RS-триггера подключен к первому входу второго элемента И и вхбду формирователя импульсов управления транзисторным ключом, выходы обоих элементов И через элемент ИЛИ соединен с входом ключа сброса интегратора, выход задающего генератора соединен непосредственно с вторым входом второго элемента И и через элемент задержки с входом

RS-триггера и входом Формирователя импульсов управления тиристорами инвертора.

Кроме того, устройство снабжено вторым компаратором первый вход которого соединен с выходом выпрямителя, второй вход предназначеф для подключения опорного напряжения, а выход соединен с первым входом Rs-триггера.

На фиг. l 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.

45

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- 50 гера 74. Поэтому короткий положительный импульс проходит через элемент 28 и элемент 3? на вход ключа 19, вызывая его включение на короткое время и быстрый разряд конденсатора интег- 55 ратора 18. При этом восстанавливаются нулевые начальные условия интегратора.

3 10309 ки, генератор 26 задающих импульсов, блок 77 формирования импуль- сов 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 образом.

В момент времени Фд сигналом V 25 (фиг. 2), поступающим на вход триггера 24 or генератора 26 через блок 25 триггер 24, перебрасывается в единичное состояние, на его прямом выходе появляется положительное напряжение И +, отпирающее через Формирователь 30 транзистор 8. При отпирании транзистора 8 в блоке 27

l формируется импульсы управления и или 1127 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 тока

Нри этом напряжение на конденсаторе 15и на делителе на резисторах 22 и 73 начинает возрастать, а напряжение П2„на выходе усилителя 21 ошибки убйвать. Напряжение 0„ на выходе интегратора 18 увеличивается, так как на..его вход через выпрямитель 17 подается напряжение с датчика 16. В 35 момент времени „напряжения 0„В и 0, сравниваются, и йапряжение 02она выходе компаратора 20 .на короткое время становится равным нулю. Это вызывает переброс триггера ?4 в нулевое40 состояние и уменьшение до нуля сигнала 0 „, что через Формирователь 30 обеспечивает быстрое выключение транзистора 8.

Начиная с момента t„., ток j< про- ходит через диод 9 и уменьшается. Сигнал Ц на выходе интегратора снова начинает возрастать.

В момент 2 ток Å переходит через нуль, тиристоры 1 и 4 запираются. Да" лее до момента t в первичной и втоУ ричной обмотках трансформатора 5 ток равен нулю. Во время бестоковой паузы ток намагничивания замыкается по обмотке 10 трансформатора 5, транзисторному коммутатору ll 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 t на выходе узла 75 фиксированной задержки вновь формируется короткий отрицательный импульс LI который устанавливает, триггер в единичное состояние. Снова отпирается транзистор 8 и другая пара тиристоров ? и 3. Ток конденсатора 7, а также токи первичной и вторичной обмоток трансформатора начинают про.текать в обратную сторону, изменяясь по тому же закону, что и в первый полупериод.

В момент t сигнал на выходе ин" тегратора 18 снова становится равным сигналу Ошибки 11, триггер 24 пере21 браснвается 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 полупериодов сигнал 11„ на выходе интегратора остается меньше сигнала ошибки 11 . Такое состояние возможно в тех

2 случаях, когда напряжение на выходе . преобразователя еще не возросло до заданного значения и амплитуда тока мала ° Тогда кривые 0.1В и 02 не пересекаются (фиг. 3 ) импульсы на выходе компаратора ?О не появляются и триггер остается в единичном состоянии. Транзистор 8 закрывается в мо1030945 менты естественного перехода тока в резонансном контуре через нуль одновременно 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 1в 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 компаратор 33 с выхода выпрямителя 17, в определенный момент времени превышает опорное напряжение, и на R

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 t4 . 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 высокой. 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.

1 03() 945

1030945

1030945

Составитель В. Миронов

Редактор Т. Киселева Техред М.Коштура Корректор Л. Бокшан

Заказ 5231/56 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОЯ Москва, Ж-3 Раушская наб. 8. 4/$

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,