Регулируемый преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания . Цель изобретения - упрощение реализации симметрирования работы преобразователя . Преобразователь содержит силовой канал преобразования и регулирования и канал управления. Наличие одного канала управления обеспечивает симметрирование работы регулируемого конвертора в течение всего интервала действия перегрузки , исключает превышение тока в каждом из плеч коммутации инвертора. 2 ил. со со О5 :71

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1336175 А1 (504 Н 02 М 3 337

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4030696/24-07 (22) 03.03.86 (46) 07.09.87. Бюл. № 33 (71) Куйбышевский электротехнический институт связи (72) А. Ф. Кадацкий, Л. А. Сиротин, А. П. Мазуров, О. М. Аймбиндер и В.М. Моисеев (53) 621.314.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 773860, кл. Н 02 M 3/335, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1274087, кл. Н 02 М 3/335, 1985. (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯ ННОГО НАПРЯЖЕ НИЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания. Цель изобретения — упрощение реализации симметрирования работы преобразователя. Преобразователь содержит силовой канал преобразования и регулирования и канал управления. Наличие одного канала управления обеспечивает симметрирование работы регулируемого конвертора в течение всего интервала действия перегрузки, исключает превышение тока в каждом из плеч коммутации инвертора. 2 ил.

1336175

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников электропитания.

Цель изобретения — упрощение реализации симметрирования работы преобразователя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема регулируемого преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип.

Регулируемый преобразователь содержит силовой канал 1 преобразования и регулирования электрической энергии и канал 2 управления. Силовой канал преобразования электрической энергии содержит первичный источник 3 электрической энергии, инвертор

4, выполненный из двухтактного усилителя 5 мощности и трансформатора 6, например, со средней точкой (в общем случае силовая часть инвертора может быть выполнена по любой из известных двухтактных схем), выпрямитель с фильтром 7, нагрузку 8.

Канал 2 управления состоит из генератора 9 тактовых импульсов, формирователя

10 длительности паузы, генератора 11 пилообразного напряжения, широтно-импульсного модулятора 12, узла 13 регулирования, симметрируюшего RS-триггера 14, двух согласующих усилителей — первого 15 и второго

16, двух селекторов — первого 17 и второго

18, делителя 19 частоты на два, порогового элемента 20, RS-триггера 21 зашиты, одновибратора 22, датчика 23 тока.

Временные диаграммы напряжений и токов на соответствующих элементах регулируемого преобразователя показаны на фиг. 2: а — на выходе генератора 9 тактовых импульсов; б — на выходе формирователя 10 длительности паузы; в — на втором входе первого селектора 17; г — на входах широтно-импульсного модулятора 12; oo — на выходе широтно-импульсного модулятора 12; е— на выходе порогового элемента 20; ж — на выходе триггера 21 защиты; з — на выходе одновибратора 22; и — на выходе симметрируюшего триггера 14; к — на выходе первого селектора 17; л — на выходе второго селектора 18; м — ток коллектора силового транзистора двухтактного усилителя 5 мощности, управляемого выходным сигналом первого селектора 17, — ток первого плеча инвертора; н — ток коллектора силового транзистора двухтактного усилителя 5 мощности, управляемого выходным сигналом второго селектора 18, — ток второго плеча инвертора; о — напряжение на выходе трансформатора 6.

Генератор 9 тактовых импульсов выходом подключен к входу формирователя 10 длительности паузы. Выход указанного формирователя 10 подключен к входам делителя 19 частоты на двз и генератора 11 пилообразного напряжения, а также к первым входам первого 17 и второго 18 се5

2 лекторов, S-входам триггеров — защиты 21 и симметрирующего 14. У селекторов 17 и 18 пятые входы подключены к выходу симметрирующего триггера 14, третьи входы — к выходу широтно-импульсного модулятора 12, вторые входы — у первого селектора 17— к одному, а у второго селектора 18 — к другому выходу делителя 19 частоты на два.

Одновибратор 22 входом подключен к выходу триггера 21 защиты и к четвертым входам селекторов 17 и 18, а выходом — к

R-входу симметрирующего триггера 14. Широтно-импульсный модулятор одним из выходов подключен к выходу генератора 11 пилообразного напряжения, а другим — к выходу узла 13 регулирования. Выходы селекторов 17 и 18 подключены соответственно через согласующие усилители 15 и 16 к управляемым входам двухтактного усилителя 5 мощности. Силовые цепи указанного усилителя 5 подключены к датчику 23 тока, выход которого подключен к входу порогового элемента 20, выход которого подключен к R-входу триггера 21 защиты.

При работе в режиме стабилизации выход нагрузки 8 подключен к узлу 13 регулирования.

Регулируемый преобразователь работает следующим образом.

Силовой канал 1 преобразует электрическую энергию первичного источника 3 электропитания из одного уровня (количества и качества) в другой, требуемый для функционирования нагрузки 8. Регулирование уровня поступаемой в нагрузку 8 электрической энергии осуществляется двухтактным инвертором 4 с использованием принципа широтно-импульсной модуляции. Сигнал управления указанным инвертором вырабатывается узлом 2 управления.

Период работы (коммутации, преобразования) инвертора 4 определяется периодом выходного сигнала (фиг. 2 а) генератора 9. Формирователь 10 на фронт указанного сигнала вырабатывает импульсы длительностью т (фиг. 2 б). На длительность т„сокращается максимально возможное время 1„-- открытого состояния силовых коммутирующих транзисторов усилителя 5, т. е. 4 -.=Т(2 — <.. Воздействие выходного сигнала формирователя 10 на вход генератора 11 пилы обеспечивает на выходе последнего пилообразное напряжение U„(t) (фиг. 2 r). В общем случае форма пилообразного напряжения может быть и иной, например, равносторонней, при этом вход генератора 11 пилы подключается к выходу генератора 9. Выходные сигналы делителя 19 частоты на два противофазны (один из них показан на фиг. 2 в), их период равен двум периодам выходного сигнала генератора 9 (в качестве делителя 19 частоты на два может быть использован триггер в счетном режиме работы). Воздействие указанных противофазных сигналов на вторые вхо! 336 !75

3 ды селекторов 17 и 18 обеспечивает Ilpoхождение на их выходы (фиг. 2 к, 1) широтно-модулированного сигнала (фиг. 2 д) модулятора 12 в интервале времени, соответствующего высоким уровням сигналов делителя 19 частоты на два.

Высокий уровень выходного сигнала модулятора 12 соответствует (фиг. 2 д) превышению сигнала U9(t) узла регулирования над сигналом U, (t) генератора 11 пилы (фиг. 2 г). Высокие уровни выходных сигналов селекторов 17 и 18 соответствуют (фиг. 2 к, л соответственно) одновременному присутствию высоких уровней напряжений на всех входах селекторов.

При отсутствии перегрузки по току на выходе порогового элемента 20 присутствует низкий уровень напряжений (фиг. 2 е). При этом состояние триггера 21 защиты — высокий уровень выходного напряжения (фиг. 2 ж) — определяется воздействием (с периодом Т) выходного сигнала формирователя 10, а именно его срезом перепадом 1/О. Этот же сигнал (фиг. 2 б) определяет и высокий уровень напряжения на выходе симметрируюгцего триггера 14. Например, на выходе селектора 17 присутствует на интервале

4+Т положительный импульс (фиг. 2 к) длительностью t.„=ti — т„, в течение которого присутствуют одновременно высокие уровни на всех входах (фиг. 2 б, и, д, в, ж).

Итак, при отсутствии перегрузки по току режим преобразования и регулирования электрической энергии определяется соотношением уровней сигналов узла 13 регулирования и генератора 11 пилы U„(t) (фиг. 2 г). При работе в режиме стабилизации U„(t) является функцией напряжения (тока) в цепи нагрузки 8 (на фиг. 1 этот режим показан пунктирной линией, связывающей нагрузку 8 и узел 13).

В режиме перегрузки по току коммутации напряжение U T (t) на выходе датчика достигает напряжения Uo„(t) порогового элемента и на его выходе формируется высокий уровень напряжения. Предположим, что указанная ситуация произошла в момент времени t, (фиг. 2, эпюры н, е). На фронт выходного сигнала (фиг. 2 е) порогового элемента 20 триггер защиты устанавливается в низкий уровень напряжения (фиг. 2 ж), который сохраняется до момента времени

4з, т. е. до воздействия (срезом) выходного сигнала формирователя !О. Наличие на любом из входов селекторов 17 и 18 низкого уровня обеспечивает низкий уровень на их выходах. В результате на выходе селектора 18 длительность положительного импульса сокращается до tu2=t2 — 4 — Tn (при отсутствии перегрузки длительность сигнала управления определяется Up(t) и

UN.(t) и ссютветствует t = t,— tea — С фиг. 2, л, о).

На перепад 1/0 выходного напряжения триггера 21 защиты одновибратор 22 фор4 мирует (фиг. 2 3) импульсы ..ь1ит«1ьно«п I()

Т)2 (в качестве одновибратора может быть использован, например, ждущий мультпнибратор). Срез выходного сигнала (фиг. 2 з! одновибратора 22 устанавливает выход «имметрирующего триггера 14 в низкий уровень напряжения, который сохраняется <о момента времени 4 (фиг. 2 и), т. е. до момент» воздействия (срезом) выходного «и гнала формироватепя 10 (фиг. 2 6). Наличие низ10 кого уровня напряжения на пятых входаi селекторов 17 и 18 обеспечивает на интервале времени от t +T до to< низкие уровни напряжений и на их выходах (фиг. 2 к, л).

В результате этого на обмотках трансформатора 6 обеспечиваются симметричныс, 5 смещенные на Т., прямоугольные импульсы (фиг. 2 о) длительностью t . Если в следующие периоды работы перегрузки по току не происходит, то на выходах триггеров 21 и 14 обеспечиваются высокие уровни на20 пряжений (фиг. 2, сплошные линии, соответственно, эпюр ж, и). При этом режим преобразования определяется U„(t) и U. (t).

При возникновении перегрузки по току в первом плече инвертора (фиг. 2, эпюра м), например, в момент времени 4 (указан25 ному режиму работы соответствуют пунктирные линии временных диаграмм (фиг. 2), при этом полагаем, что данная перегрузка произошла повторно, с учетом перегрузки в момент времени 6 (фиг. 2, эпюра и), и одновибратор еще не закончил формирование положительного импульса (фиг. 2 з), то поскольку триггер 21 защиты в момент времени tz установлен (фиг. 2, эпюра ж) в высокий уровень выходного напряжения, фронт выходного сигнала порогового элемента в момент времени 4з перегрузки (фиг. 2, эпюра е)

З5 устанавливает триггер 21 в низкий уровень (фиг. 2 ж, пунктирная линия). Это в свою очередь устанавливает (сбрасывает) одновибратор 22 в момент времени t1 в состояl ние, соответствующее моменту 4, т. е. с мо4Q мента 6 одновибратор опять начинает формировать импульс длительностью T-. В момент времени Т. срез выходного сигнала одновибратора 22 (фиг. 2 з) устанавливает симметрирующий триггер 14 в низкий уровень напряжения, который сохраняется до

45 момента времени 4 (фиг. 2 и) воздействия на его первый вход среза сигнала формирователя 10 (фиг. 2 б). В результате этого на интервале времени от /з+Т до 4з исключается появление высоких уровней напряжений на выходах селекторов 17 и 18. Соответ5О ственно исключается прохождение электрической энергии от первичного источника 3 электропитания в нагрузку 8. При этом на обмотках трансформатора 6 инвертора 4 формируются смещенные на Т. прямоугольные

55 импульсы ровной длительности 4з (эпюра о, фиг. 2).

Таким образом, осуществ.пяется защита от перегрузки по току коммутации в каж1336175 дом из полупериодов коммутации. При этом обеспечивается симметрирование работы регулируемого конвертора в течение всего интервала действия перегрузки, исключается превышение тока в каждом из плеч коммутации инвертора.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий выходной выпрямитель с фильтром, подключенный к выходному трансформатору двухтактного инвертора, управляющие входы которого через согласующие усилители подключены к выходам двух селекторов импульсов узла управления, состоящего из генератора тактовых импульсов, который через формирователь длительности паузы подключен к входу генератора пилоообразного напряжения, входу делителя частоты на два, S-входам RS-триггеров защиты и симметрирования и первым входам селекторов импульсов, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами делителя частоты, а третьи — с выходом широтно-импульсного модулятора, первым входом подключенным к выходу генератора пилообразного напряжения, а вторым — к выходу узла регулирования, при этом R-вход триггера защиты через пороговый элемент подключен к датчику тока, а выход — к четвертому входу первого селектора и входу одновибратора, выход которого соединен с R-входом триггера симметрирования, выходом подключенным к пятому входу первого селектора, отличающийся тем, что, с целью упрощения реализации симметрирования, четвертый вход второго селектора подключен к выходу триггера защиты, а пятый вход — к выходу триггера симметрирования.

Тг

Составитель И. Никитин

Редактор Н. Тупица Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 3812/53 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4