Устройство для управления конвертором

Устройство для управления конвертором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Цель изобретения - увеличение надежности, КПД конвертора и расширение области применения. Устройство для управления конвертором, включая элементы силовой части конвертора, содержит задающий генератор 8, широтно-импульсный модулятор 9, связанный через двухвходовые элементы 17 и 18 с управляющими переходами транзисторов 1 и 2 конвертора, в состав которого входят также датчик силового тока 3, выходной трансформатор 4, выходной выпрямитель с фильтровым блоком 5, емкостного делителя 6 и 7. Выход датчика 3 связан с входом порогового элемента 10, выход которого связан с первым входом триггера защиты 11, выход которого соединен с третьим входом -первого элемента И 17, симметрирующий триггер 15 выходом связан с вторым входом второго элемента И 18. Запускающий триггер, который соединен входом с выходом порогового элемента 10, а выходом - с разрешающим входом первого счетчика 13, выход которого связан с входом установки симметрирующего триггера 15, входом возврата запускающего триггера 12 и вторым входом элемента ИЛИ 14, первый вход которого связан с выходом начальной установки первого счетчика 15. Выход задающего генератора 8 соединен со счетными входами первого счетчика 13. Выход задающего гесчетчика 13 связан с входами возврата триггеров защиты 11 и симметрирования 15 и входом широтно-импульсного модулятора 9, третий вход второго элемента И 18 соединен с выходом триггера защиты 11, а второй вход первого элемента И 17 подключен к выходу симметрирующего триггера 15. 3 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 М 7 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4486799/04 (22) 26.09.88 (46) 23.04.91. Бюл. № 15 (72) С. Я., Шапирштейн и С. Л. Ковтун (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 773860, кл. Н 02 М 3/335, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1274687, кл. H 02 M 3/335, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

KOHB EPTOPOM (57) Изобретение относится к преобразовательной технике. Цель изобретения — увеличение надежности, КПД конвертора и расширение области применения. Устройство для управления конвертором, включая элементы силовой части конвертора, содержит задающий генератор 8, широтно-импульсный модулятор 9, связанный через двухвходовые элементы 17 и 18 с управляющими переходами транзисторов 1 и 2 конвертора, в состав которого входят также датчик силового тока 3, выходной трансформатор

4, выходной выпрямитель с фильтровым блоком 5, емкостного делителя 6 и 7. Выход

„„Я0„„1644333

2 датчика 3 связан с входом порогового элемента 10, выход которого связан с первым входом триггера защиты 1!, выход которого соединен с третьим входом первого элемента И 17, симметрирующий триггер 15 выходом связан с вторым входом второго элемента И 18. Запускающий триггер, который соединен входом с выходом порогового элемента 10, а выходом — с разрешающим входом первого счетчика 13, выход которого связан с входом установки симметрирующего триггера 15, входом возврата запускающего триггера 12 и вторым входом элемента ИЛИ 14, первый вход которого связан с выходом начальной установки первого счетчика 15. Выход задающего генератора 8 соединен со счетными входами первого счетчика 13. Выход задающего гесчетчика 13 связан с входами возврата триггеров защиты 11 и симметрирования

15 и входом широтно-импульсного модулятора 9, третий вход второго элемента И 18 соединен с выходом триггера защиты 11, а второй вход первого элемента И 17 подключен к выходу симметрирующего триггера 15. 3 ил.

1644333

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательным системам в устройствах электропитания.

Цель изобретения — увеличение надежности повышения КПД конвертора и расширение области использования.

На фиг. 1 представлена схема конвертора; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы работы устройства.

Конвертор состоит из транзисторов 1 и 2, усилителя мощности датчика 3 тока, выходного трансформатора 4, выпрямителя с индуктивно-емкостным фильтром 5, емкостного делителя 6 и 7, задающего генератора 8, широтно-импульсного модулятора 9, порогового элемента 10, триггера 11 защиты, запускающего триггера 12, первого счетчика 13, двухвходового логического элемента ИЛИ 14, симметрирующего триггера

15, второго счетчика 16, трехвходовых логических элементов И 17 и 18. Задающий генератор 8 предназначен для выработки прямоугольных импульсов и выходом подключен к счетным входам первого 13 и второго 16 счетчиков., Широтно-импульсный модулятор 9 вырабатывает управляющие сигналы — две последовательности противофазных широтно-модулированных импульсов.

Первый и второй выходы широтно-импульсного модулятора 9 связаны с первыми входами логических элементов И 17 и 18, выходы которых соединены с транзисторами

1 и 2 усилителя мощности. Второй счетчик

16, выполненный в виде, например, двоичного четырехразрядного счетчика, формирует в начале (конце) каждого полупериода преобразования импульсы, длительностью равные периоду следования импульсов задающего генератора 8. Выход второго счетчика 16 соединен с вторыми входами триггеров защиты 11 и симметрирования 15 и входом широтно-импульсного модулятора

9. Датчик 3 тока вырабатывает сигналы, пропорциональные токам транзисторов 1 и 2 усилителя мощности. Выходы датчика

3 тока объединены и соединены с входом порогового элемента 10. Выход порогового элемента соединен с первыми входами триггера 11 защиты запускающего триггера 12, выполненных, например, в виде RS-триггеров и первым входом логического элемента

ИЛИ 14.

Выход триггера 11 защиты соединен с третьими входами элементов И 17 и 18. Выход запускающего триггера 12 соединен с разрешающим входом первого счетчика 13, выполненного, например, в виде двоичного четырехразрядного счетчика с входом начальной установки, счетным входом, входом разрешения счета — разрешающим входом и выходом переноса. Выход первого счетчика 13 связан с вторым входом логического элемента ИЛИ 14, вторым входом

55 запускающего триггера 12 и первым входом симметрирующего триггера 15. Логический элемент ИЛИ 14 вырабатывает сигнал начальной установки — обнуляет первый счетчик 13 при приходе на любой из входов логического элемента ИЛИ 14 сигнала логической «1».

Запускающий триггер 12 вырабатывает сигнал, разрешающий работу первого счетчика 13 при приходе на его первый вход сигнала с порогового элемента 10. Первый счетчик 13 формирует сигнал, сдвинутый относительно сигнала триггера 1 защиты на время, равное половине периода преобразования конвертора.

Выход симметрирующего триггера 15 выполненного, например, в виде RS-триггера связан с вторыми входами логических элементов И 17 и 18.

Устройство работает следующим образом.

В номинальном режиме сигнал с выхода датчика 3 тока не превышает опорного уровня порогового элемента 10. Последний не срабатывает, т.е. находится в исходном состоянии. При этом триггер 11 защиты, запускающий триггер 12 и первый счетчик

l3 находятся в исходном состоянии. Также в исходном состоянии находится симметрирующий триггер 15. Выходные сигналы триггеров защиты 11 и симметрирования

15 не оказывают влияния на прохождение сигналов управленич с выхода широтноимпульсного модулятора 9 через логические элементы И 17 и 18 во входные цепи транзисторов 1 и 2 усилителя мощности.

В случае, если ток одного из транзисторов усилителя мощности, например транзистора i, в момент времени ti (фиг. 2) превышает заданную величину, сигнал датчика 3 тока (13) превышает опорный уровень порогового элемента 10 и переводит

его в рабочее состояние (U o). Выходной сигнал порогового элемента 0 переводит триггер 1! защиты в раоочее состояние (Uii). Триггер 11 защиты своим выходным сигналом производит запирание логического элемента И 18 (Uig), а следовательно, и запирание транзистора 1 усилителя мощности до конца полупериода преобразования t . B момент времени 4 триггер 11 защиты возвращается в исходное состояние (U i ) выходным сигналом второго счетчика 16 (Uiq). Параллельно сигнал (Uio) порогового элемента 10 поступает на первый вход элемент а ИЛ И 4.

Выходной сигнал элемента ИЛИ 14 (Ui<) поступает на вход начальной установки первого счетчика 13 и переводит его в исходное состояние. Одновременно (в момент времени 1 ) сигнал с выхода порогового элемента 10 (Uio) переводит в рабочее состояние запускающий триггер 12 (U„) . Выходной сигнал запускающего

1644333 триггера поступает на разрешающий вход первого счетчика 13. Последний начинает считать импульсы, поступающие на его счетный вход с выхода задающего генератора

8 (Ua). В момент времени 1з, сдвинутом относительно момента времени t> на время, равное половине периода преобразования (Т/2) конвертора, выходной сигнал (У») первого счетчика 13 поступает на первый вход симметрирующего триггера 15, второй вход запускающего триггера 12 и второй вход элемента ИЛИ 14.

Выходной сигнал (U») в момент времени to первого счетчика 13 переводит в рабочее - состояние симметрирующий триггер 15 (Uis) . Симметрирующий триггер

15 своим выходным сигналом в момент времени 4 производит запирание логического элемента 17, а следовательйо, и запирание транзистора 2 .усилителя мощности до конца полупериода преобразования (U>z).

Одновременно в момент времени tq выходной сигнал первого счетчика 13 (U») возвращается в исходное состояние запускающий триггер 12. Последний своим сигналом (Uiz) воздействует на разрешающий вход первого счетчика 13 и запрещает работу первого счетчика 13.

Одновременно в момент времени 4 выходной сигнал первого счетчика 13 поступает на вход элемента ИЛИ 14. Последний своим выходным сигналом в момент времени 4 обнуляет счетчик 13. В момент времени t4 симметрирующий триггер 15 возвращается в исходное состояние (U») выходным сигналом (U„) второго счетчика

16. В момент времени t4 схема конвертора возвращается в исходное состояние. В случаее, если ток транзистора 2 ус ил ител я мощности превышает заданную величину, схема работает аналогично.

В случае, если перегрузка не устранена за один период преобразования конвертора и при значительном разбросе параметров силовых транзисторов 1 и 2 конвертора и если скорость нарастания тока в транзисторе 2 выше скорости нарастания тока в транзисторе 1, а перегрузка возникла во время работы транзистора 1, устройство работает следующим образом, согласно с диаграммами, приведенными на фиг. 3.

В момент времени ti ток транзистора 1 превышает допустимую величину. Сигнал

1з датчика 3 тока превышает опорную величину 1З переводит опорный элемент 10 в рабочее состояние (И10), через элемент

ИЛИ 14 обнуляет счетчик 13 (Ui<), сигналом запускающего триггера 12 (U») запускает счетчик 13, переводит в ра6Жее состояние (Ui>) триггер 11 защиты.

Последний закрывает до конца полупериода элемент И18 (Uis), а значит, и транзистор 1, в котором возникла перегрузка.

В момент времени t> сигналом (U <) счетчика 16 триггер защиты возвращается в исходное состояние (U t). В момент времени .tq счетчик 13 начинает считать поступающие на его счетный вход импульсы задающего генератора 8.

В момент времени 4 ток транзистора

2 превышает допустимую величину. а сигнал

1з датчика 3 тока превышает опорную величину порогового элемента 10 и переводит опорный элемент 10 в рабочее состояние (U o), через элемент ИЛИ !4 (Ui ) происходит обнуление счетчика 13, который начинает счет импульсов сначала. Запускающий триггер 12 не изменяет своего состояния (Uip), так как за период времени t — 1,( (!/2 счетчик 13 не вырабатывает выходной сигнал (U»). В исходном состоянии находится и симметрирующий триггер 5 (U») °

В момент времени t4 сигнал (Uio) датчика 10 тока переводит в рабочее состояние триггер 11 защиты (Utt), который своим сигналом закрывает элемент И 17 (Uiz) и транзистор 2, в котором происходит перегрузка. В момент времени 17 счетчик 13 вырабатывает выходной сигнал (U»), который переводит в рабочее состояние симметрирующий триггер 15 (Ui ). Последний своим сигналом (Ui ) закрывает элемент

И 18 (U 8) и транзистор 1. Одновременно выходной сигнал (U„) счетчика 13 поступает на запускающий триггер 12 и элемент ИЛИ 14. Запускающий триггер 12 переводится в исходное состояние (U i ) и запрещает работу счетчика. Элемент ИЛИ 14 своим сигналом (Uf4) обнуляет счетчик 13.

В момент времени 4 симметрирующий триггер 15 возвращается в исходное состояние (Uis) сигналом (Uis) счетчика 16. В момент времени 18 устройство управления конвертора возвращается в исходное состояние.

Время 4 — t4 работы транзистора 2 (фиг. 3) больше времени to — t; работы транзистора на время, равное периоду следования импульсов задающего генератора.

Это время является макс имальной ошибкой симметрирования. Уменьшить ошибку симметрирования можно путем увеличения отношения частоты задающего генератора 8 и частоты преобразования конвертора и увеличением коэффициентов деления первого

13 и второго 16 счетчиков при неизменной частоте преобразования.

В предлагаемой схеме конвертора содержится только один канал защиты и симметрирования (вместо двух каналов известных устройств), который обеспечивает защиту и непрерывное симметрирование работы конвертора в течение всего времени действия перегрузки. Благодаря этому устройство содержит меньшее число элементов и, следовательно, меньше потребляет энергии. Это повышает надежность и КПД конвертора. Конвертор не нуждается в настрой1644333

Формула изобретения

7 ке и работоспособен в широком диапазоне температур окружающей среды, что снижает стоимость изготовления и эксплуатационные расходы. Кроме того, устройство симметрирования не требует настройки при переходе на другую частоту преобразования.

Устройство для управления конвертором, содержащее широтно-импульсный модулятор, предназначенный для связи через первые входы двух трехвходовых элемента И с управляющими входами конвертора, пороговый элемент, подключенный к выходу датчика тока транзисторов конвертора, выход которого соединен с входом установки триггера защиты, выход которого связан с третьим входом первого элемента

И, симметрирующий триггер, выходом связанный с вторым входом второго элемента

И, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности повышения КПД и расширения области использования, в него введены запускающий триггер, первый и второй счетчики, и двухвходовой элемент ИЛИ, причем вход установки запускающего триггера соединен с выходом порогового элемента, а выход соединен с разрешающим входом первого счетчика, выход которого связан с входом установки симметрирующего триггера, входом возврата запускающего триггера и вторым входом элемента

10 ИЛИ, первый вход которого связан с выходом порогового элемента, а его выход — с входом начальной установки первого счетчика, выход задающего генератора соединен со счетными входами первого-и вто15 рого счетчиков, выход второго счетчика связан с входами возврата триггеров защиты и симметрирования и входом широтно-импульсного модулятора, третий вход второго элемента И соединен с выходом триггера защиты, а второй вход первого элемента

20 И соединен с выходом триггера защиты, а второй вход первого элемента И соединен с выходом симметрирующего триггера.

1644333

ty

Фца3

Составитель Е. Калинкин

Редактор М. Бланар Техред А. Кравчук Корректор Н. Король

Заказ 124б Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР !

13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !О!