Способ управления транзисторным полумостовым инвертором

Способ управления транзисторным полумостовым инвертором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и.может быть использовано в статических преобразователях. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. В данном способе управления инвертором реализуют относительное время включенного состояния силовых транзисторов в соседних полупериодах в зависимости от разбаланса напряжений на конденсаторах емкостного делителя напряжения. В каждом полупериоде стабилизируют величину вольт-секундного интеграла выходного напряжения инвертора, которое измеряют при помощи интегратора , напряжение на накопительном конденсаторе которого в каждом полупериоде при достижении заданной величины на короткое время устанавливается в начальное состояние. В начальном состоянии напряжение на накопительном конденсаторе устанавливается пропорциональным величине разбаланса напряжений на конденсаторах емкостного делителя, причем полярность этого напряжения устанавливается положительной в полупериоде, соответствующем увеличенной амплитуде выходного напряжейия инвертора, и отрицательной в другом полупериоде. 2 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИН

11 А1 (19} (11}

g1} 4 Н 02 М 7 / 48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4196127/24-07 (22) 23.12.86 (46) 23.03.89. Бюл. }(11 (71) Специальное конструкторское бюро техники морских геологоразведочных работ с опытным производством и Научно-исследовательский институт часовой промьппленности (72) Н.И.Безгачин и В.Б.Никитин (53) 621.314.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1249663, кл. H 02 М 7/537, 1986. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫМ

ПОЛУМОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических преобразователях. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей. В данном способе управления инвертором реализуют относительное время включенного состояния силовых транзисторов в соседИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых полумостовых инверторах.

Цель изобретения — повьппение симметрии выходного напряжения.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства, реализующего способ управления транзисторным полумостовым инвертором; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа и принцип работы устройства. них полупериодах в зависимости от разбаланса напряженья на конденсаторах емкостного делителя напряжения.

В каждом полупериоде стабилизируют величину вольт-секундного интеграла выходного напряжения инвертора, которое измеряют при помощи интегратора, напряжение на накопительном конденсаторе которого в каждом полупериоде при достижении заданной величины на короткое время устанавливается в начальное состояние. В начальном состоянии напряжение на накопительном конденсаторе устанавливается пропорциональным величине разбаланса напряжений на конденсаторах емкостного делителя, причем полярность этого напряжения устанавливается положительной в полупериоде, соответствующем увеличенной амплитуде выходного напряже}сия инвертора, и отрицательной в другом полупериоде.

2 ил.

Устройство (фиг.1) содержит задающий генератор 1, первым входом соединенный с источником 2 управляющего напряжения, а вторым — с входом

Т-триггера 3 и S-входом КБ-триггера

4, R-вход которого соединен с выходом компаратора 5, интегратор 6, состоящий из резистора 7 и накопительного конденсатора 8, к точке соединения которых подключен первый электрод ключа 9, датчик 1О выходного напряжения инвертора, датчик 11 нап

1467711 ряжения несимметрии на. емкостном делителе, состоящий из резистивного делителя 12, выход которого подключен к одному входу коммутатора 13 поляр- .

5 ности напряжения несимметрии, выходы которого соединены с входами сумматора 14, выход которого соединен с вторым электродом ключа 9, два элемента

ИЛИ-НЕ 15 и 16, входы которых подключены к выходам триггеров 3 и 4 °

Транзисторный полумостовый инвертор содержит источник 17 входного напряжения, емкостный делитель 18 напряжения, выход которого подключен к одному из выходов коммутатора 13 ;; полярности напряжения, силовой трансформатор 19, силовые транзисторы 20, усилители 21 мощности для управления силовыми транзисторами 20, 20:

Сущность реализации способа заключается в следующем.

Задающий генератор 1 вырабатывает короткие импульсы (фиг.2а), по фронту которых переключается триггер 3, выходные импульсы (фиг.2б, в) которого распределяют импульсы, поступающие с триггера 3 на силовые транзис торы 20 через элементы 15 и 16 и усилители 21 мощности. По фронту импульсов генератора 1 триггер 4 уста». навливается в состояние, соответст-.. вующее включенному состоянию одного из силовых транзисторов 20. При этом на выходе инвертора на нагрузке 22 (фиг.2д) и на выходе датчика 10 (фиг.2е) инвертора появляются напряжения, пропорциональные амплитуде напряжения источника 17. Напряжение, поступающее с датчика 10 на вход ин40 тегратора 6, создает на накопительном конденсаторе 8 напряжение U (фиг.2г), пропорциональное вольтсекундному интегралу выходного напряжения инвертора. На входе компаратора 5 напряжение обратной связи Ug снимаемое с выхода интегратора, сравнивается с управляющим напряжением

U (в данном случае Ug постоянное) и в момент t их совпадения на выходе компаратора 5 вырабатывается короткий импульс (фиг.2и), который переключает триггер 4 в состояние, соот- ветствующее выключению силовых транзисторов 20 инвертора (фиг ° 2ж). Этот 55 же импульс поступает на управляющий вход ключа 9, переводя его на короткое время действия импульса во включенное состояние, что приводит к разряду конденсатора и установлению напряжения на нем, равного напряжению Уц на выходе датчика 12 (фиг.2г). Поскольку напряжение на выходы инвертора продолжает поступать Hs-за конечного времени рассасывания заряда в базе силового транзистора, та конденсатор 8 йнтегратора

6 начинает снова заряжаться до момента времени tg, когда выключается силовой транзистор. Заряд накопительного конденсатора 8 интегратора 6 8 следующем полупериоде в момент. t5 поступления следующего импульса задающего генератора 1 начнется с напряжения Ug4 которое является суммой напряжения, накопившегося на конденсаторе из-за задержки выключения силового транзистора, и напряжения несимметрии. От величины напряжения U зависит момент срабатывания t4 компаратора 5, а следовательно, и момент выключения другого силового транзистора 20 в следующем полупериоде. Причем увеличение Uag приводит к более раннему выключению силового транзистора в следующем полупериоде и наоборот.

Вследствие различия времен6 рассасывания заряда в базах транзисторов 20 и погрешностей системы стабилизации вольт-секундного интеграла один из транзисторов 20 будет открыт в течение более длительного времени, чем другой. Поэтому напряжение на одном из конденсаторов емкостного делителя 18 будет меньше, чем на другом.

Для устранения несимметрии напряжения на емкостном делителе 18 и, тем самым, симметрирования режима перемагничивания силового трансформатора 19 используется напряжение несимметрии Бн, которое от датчика

1 1 подается на конденсатор 8 интегратора 6 в моменты t, t4. установления начальных условий интегратора 6.

При этом полярность напряжения несимметрии устанавливается в соответствии со знаком разности половины напряжения питания, снимаемого с де-., лителя 12 и напряжения емкостногб делителя 18. Разность Uq формируется сумматором 14. Напряжения с делителей 12 и 18 подаются на входы сум- матора 14 через коммутатор 13, кото- рый управляется триггером 3.

5 146

На полупериоде, соответствующем увеличенной амплитуде выходного напряжения инвертора (первый полупериод на фиг.2г, д), что соответствует включенному состоянию транзистора с меньшим временем tv< рассасывания формируется положительное U<. В следующем полупериоде полярность нап ряжения несимметрии устанавливается отрицательной (второй полупериод на фиг.2г, д)..При этом в устройстве для управления инвертором возникает замкнутая отрицательная обратная связь по напряжению несимметрии, которая стремится уменьшить разбаланс напряжений на конденсаторах емкостного делителя 18, тем самым симметрировать режим еремагничивания силового трансформатора 19. Это происходит следующим образом.

За счет положительного напряжения несимметрии Uq, поданного на конденсатор 8 интегратора 6 в момент времени tq, увеличивается напряжение

00, с которого в момент ty начинается заряд конденсатора 8 в следую.щем нолупериоде. Поэтому при неизменной крутизне напряжения Uq< на конденсаторе 8 компаратор 5 срабатывает раньше (в момент t4), уменьшив, тем самым, время включенного состояния транзистора 20 с увеличенным вре. менем рассасывания tp . При этом в момент времени t4 конденсатор 8 раз-ряжается и напряжение на нем на короткое время устанавливается равным напряжению несимметрии U которое в этом полупериоде имеет отрицательный знак. Это приводит к уменьшению напряжения Ugg, с которого в момент времени t> начинается заряд накопительного конденсатора 8 интегратора

6, что, в свою очередь, в следующем полупериоде приводит к увеличению времени включенного состояния силового транзистора с уменьшенным временем рассасывания t> . Увеличение времени включенного состояния транзистора ведет к большему разряду соответствующего конденсатора емкостного делителя 18, т.е. к уменьшению

7711 е напряжения на нем и наоборот. Поэтому указанная коррекция длительностей включенного состояния силовых транзисторов за счет напряжения несиммет5 рии приводит к уиеньшению разбаланса напряжений на конденсаторах,емкостного делителя 18.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа управления транзисторным полумостовым инвертором заключаются в качественном увеличении устойчивости работы инвертора во всех возможных режимах работы-и, тем самым, в увеличении надежности. Автоматическое симметрирование режима перемагничивания силового трансформатора путем симметрирования напряжений на конденсаторах

1 емкостного делителя позволяет уменьшить габариты силового трансформатора, величину токов, коммутируемых силовы ми транзисторами, и повысить КПД ин25 вертора.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ управления транзисторным

ЗО полумостовым инвертором с емкостным делителем напряжения, заключающийся в том, что формируют тактовые интервалы и в начале каждого тактового интервала включают соответствующий силовой транзистор инвертора, измеря35 ют выходное напряжение и интегрируют

его, сравнивают напряжение обратной связи с управляющим напряжением и в момент их равенства выключают сило4О вой транзистор, отличающийс я тем, что, с целью повышения симметрии выходного напряжения, на каждом тактовом интервале измеряют напряжение питания и напряжение на

45 емкостном делителе напряжения полуЭ чают разность половины напряжения питания и напряжения на емкостном делителе и в следующем тактовом интервале формируют указанное напряжение обратной связи путем суммиро50 вания полученной разности с интегралом выходного напряжения.

1467711

Составитель В.Миронов

Техред Л.Сердюкова

Корректор М.Демчик

Редактор A.Êoçîðèç

Подписное

Заказ 1209/53

Тираж 645

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101