Способ стабилизации выходного напряжения инвертора

Способ стабилизации выходного напряжения инвертора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

СОциапистических

Республик (11) 5 7%э 8

/ В,.

К АВТОИ КОМ (.ВИДН ГЛЫ:1ВЧ (61) Дополни те. 11 Ht e f< ввт . cBI53-Bf ц

С 05 P 1 44

Н 02 М 5/44 (22) Зайв. 1еио 16.1075(21} 2182880/07 с присоединением заявки №вЂ”

{23) Ириори четв (43) Опубликова11о 25.10.776юллетеи1. № 39 (45) Дата опубликования описания 150278

Г991йнратаннный нантнтнт

Санатн 1йнннатран СССР на нан991 нтааратаннн н атнрытнр (от) УДК 621. 316.722.

„1. (О 88. 81 (72) Авторы изобретения

В.Б.Никулин, В.C.Kàòèí и В.В.Максимов (7l) Заявитель

Московский институт электронной техники (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

HHBEPTOPA

Изобретение относится к области электротехнической промыаленности и может быть использовано, например, при проектировании стабилизированных источников питания для проведения, на- 5 пример, герметизации корпусов микросхем контактной роликовой сваркой импульсами повышенной частоты.

Известны способы стабилизации выходного напряжения инвертора. 10

Согласно одному иэ известных спо-. собов стабилизации выходного напряжения инвертора изменяют параметры отдельных элементов так, чтобы при воздействии определенного виешнудчэ 15 возмущения выходное напряжение инвертора оставалось неизменным.

В большинстве случаев в качестве такого элемента используют насыщающий-. ся дроссель или;трансформатор,рассчи- 20 танный так, чтобы при увеличении напряжения на выходе инвертора происхо:дило насыщение сердечника и уменьшение индуктивности. Однако способ стабилизации выходного напряжения инвер- 25 тора путем насыщения ферромагнитного элемента не позволяют осуществлять стабилизацию в процессе формирования инвертором каждого импу ьсsL так как для насыщения сердечн1 ка дополнитель- 80 ного дросселя или трансформатора и выхода на режим стабилизации требуется при использовании, например, частоты 1000 гц нззскольких десятков импульсов, инвертора, что говорит о боль-. шой инерционности стабилизации по известному способу о невозможности стабилизировать амплитуду, в процессе фор,мирования каждого импульса инверто- .

:ром fl) .

Наиболее. близким техническим решением к предлагаемому 1иэобретению является способ стабилизации выходного напряжения инвертора путем выпрямления выходного напряжения, сравнения выпрямленного значения выходного напряжения с постоянным эталонным напряжением, получения сигнала рассогласования,.усиления этого сигнала и осуществления..регулирования значения напряжения в зависимости от полученного сигнала (21

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения стабилизации напряжения непосредственно в каждом импульсе, что снижает функциональные возможности устройства.

Кроме того, для повышения коэффи-. циента стабилизации выходного напряжения необходимо в известном способе

577518 осуществлять операцию фильтрации выходного напряжения, что делает невозможной стабилизацию напряжения каждого импульса. И, наконец, Построение статических инверторов, например, на транзисторах, в соответствии с известными способами ведется таким образом, чтобы исключить возникновение сквозных токов в транзисторах при коммутации силовых транзисторов, что необхо- 1р димо при работе на индуктивную нагрузку, что достигается введением задержки на включение тока нагрузки. В результате между импульсами на выходе инвертора появляется временная задерж- ка, а вследствие влияния индуктивной нагрузки появляются выбросы в переднем и завалы в заднем фронтах импульса. Последнее делает невозможным проведение стабилизации напряжения без фильтрации, а появление фильтров приводит, как было указано выше, к невозможности осуществления стабилизации напряжения непосредственно в каждом импульqe, Цель изобретения — расширение функ- 25 циональных возможностей инвертора путем осуществления стабилизации напряжения непосредственно в каждом импульсе при высоком коэффициенте стабилизации и малой инерционности. ЗО

Это достигается тем, что в способе стабилизации выходного напряжения инвертора путеМ выпрямления выходного напряжения с постоянным эталонным напряжением, получения сигнала рассогласо- Я вания, усиления этого сигнала и осуществления регулирования значения BbI ходного напряжения в зависимости от полученного сигнала новым является то, что на участки переднего и заднего фронтов выпрямленных выходных импульсов, не соответствующие номинальному напряжению имйульсов>,а также на промежутки между импульсами накладывают .дополнительное эталонное напряжение, имеющее форму импульсов, длительность которых равна сумме времени задержки между импульсами и времени вырезанного участка переднего и заднего фронтов импульса и амплитудой, соответствующей номинальному выходному напряжению,5О ,после чего и производят укаэанное срав,нение с постоянным эталонным напряже нием полученного суммарного по времени напряжения.

На фиг. 1 дана блок-схема устройст-55 ва, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 (а,б,в,r) представлены вре. менные, диаграммы.

Стабилизированные выходные импульсы (фиг. 2а) выпрямляются (фиг. 2б), Ео смешиваются с импульсами эталонного напряжения (фиг. 2в). при этом осуществляется совмещение по времени стабилиэируемых выпрямленных импульсов С импульсами эталонного напряжения. бб

Вырезание фронтон импульсов производится до подачи импульсов эталонного напряжения для совмещения их со стабилизируемыми импульсами.

На фиг. 2в показано посгоянное эталонное напряжение, на фиг. 2 г — дополнительное эталонное напряжение в виде импульсов.

В результате такого совмещения импульсов эталонного напряжения и стабилизируеьых выпрямленных импульсов осуществляется формирование непрерывного сигнала управления, позволяющего в дальнейшем производить стабилизацию напряжения выходных импульсов обычным компенсационным методом.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из инвертора 1, включающего в себя задающий генератор 2, двухтактный усилитель 3 и сварочный трансформатор 4, выпрямителя 5, подключенного к,выходУинвертора и соединенного со смесителем напряжений 6, к которому подключен узел сравнения 7, регулирующего блока 8, блока 9 эталонных напряжений, также соединенного со смесителем напряжений 6 узла задержки 1(I и нагрузки 11.

Работает устройство следующим образом.

В процессе работы изменение напряжения сети или изменение сопротивления нагрузки приводит к изменению напряжения выходных импульсов, снимаемых с выходной обмотки трансформатора 4 и имеющих различную полярность.

Затем указанные импульсы выпрямляются выпрямителем 5. Как видно из фиг.

lб, напряжение на выходе выпрямителя имеет не сплошной уровень, а дискретный. Промежутки между импульсами определяются временем задержки для исключения сквозных токов в инверторе 1.

Существование указанных промежутков между импульсами могло бы быть исключено путем введения фильтра и сглаживания пульсации. Однако это резко снизило бы быстродействие стабилязации напряжения выходных импу>.ьсов и привело бы;к снижению реакции на внешние возмущения. С выхода выпрямителя рднополярные импульсы поступают на один из входов смесителя напряжений 6, на другой вход которого подаются импульсы от блока 9 эталонных напряжений в промежутки Между выходными импульсами инвертора.

Этим достигается подача в узел сравнения 7 сплошного, а не дискретного уровня напряже .ия, которое затем срав. нивается с постоянным стабилизирован-. ным уровнем напряжения, сдаваемым блоком 9 эталонных напряжениИ.

Следует уточнить, что блок 9 формирует два эталонных напряжения, одно йэ которых являетсь постоянным и поступает непосредственно в узел срав577518 нения, а другое - дополнительным эталонным .импульсным напряжением, поступающим в промежутки между импульсами, формируемыми инвертором, на один из входов смесителя напряжений 6, обеспечивая тем самый поддержание номинального напряжения питания на коллекторах транзисторов усилителя инвертора во время указанных промежутков. Н@: фиг.

1д показан процесс смешивания напря- 1О жений с выхода выпрямителя 5 и эталонных импульсов с блока 9.

В процессе формирования выходных импульсов инвертором 1 с выхода смесителя напряжений б поступают импульсы с изменяющимся по амплитуде напряжением (в зависимости от изменения сопротивления нагрузки или напряжения сети). Это изменение напряжения может наблюдаться как в единичных импульсах, так и в серии импульсов. Укаэанные ™ импульсы с выхода смесителя напряже; ний б подаются в узел сравнения 7, где сравниваются с постоянньп4 уровнем эта" лонов напряжения, формируемым блок-9.

Напряжение рассогласования, выработанное узлом сравнения 7, воздействует на регулирующий блок 8, приводя амплитуду напряжения выходных импульсов к номинальному значению в процессе каждого импульса, формируемого инвертором.

Достоинством предлагаемого способа стабилизации амплитуды напряжения выходных импульсов транзКсторногаинвертора является практическое отсутствие инерционности и возможность стабилиэи-35ровать амплитуду импульсов на выходе инвертора,нейосредственно в процессе формирования этих импульсов. Инерционность устройства, реализукщего предложенный способ, определяется только 40 незначительными- фазовыми сдвигами элементов схемы (выходным трансформа тором инвертора и реактивным сопротивлением нагрузки) и составляет не-. сколько микросекунд. 45

Проверка способа в лабораторных условиях показала перспективность предлагаемого способа стабилизации и воэможность его широкого испольэования в устройствах, где необходимы высокое быстродействие и отсутствие инерционности при стабилизации амплитуды напряжения выходных импульсов (например, в процессе стабилиэации режяма при проведении герметизации корпусов микросхем контактной роликовой сваркой импульсами повышенной частоты) ° Стабильность выходного на- пряжения устройства, реализующего предложенный способ, 1 1%.

Формула изобретения

Способ стабилизации выходного напряжения инвертора путем выпрямления выходного напряжения, сравнения выпрямленного значения выходного напряжения с постоянным эталонным напряжением, получения сигнала рассогласования, усиления этого сигнала и осуществления регулирования величины выходного напряжения в зависимости от полученного сигнала, о т л и ч " ю щ и йс я тем, что,с целью расширения функциональных воэможностей инвертора путем осуществления стабилизации напряжения непосредственно в каждом импульсе,на участки переднего и заднего фронтов выпрямленных выходных импульсов,не соответствующие номинальному напряжению импульсов, .а также на промежутки между импульсами, накладывают дополнительное эталонное напряжение, имекщее форму импульсов, длительность которых равна сумме времени задержки . ежду импульсами и времени вырезанного участка переднего н заднего фронтов импульса, и амплитудой, соответствукщей номинальному выходному.напряжению, после чего и производят указанное сравнение с постоянным эталон-. ным напряжением полученного суммарного по времени напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Cldh, 9 3242414, кл. 321-18, 1966.

2. Патент США 9 3373334, кл. 321-2, 1968.

577518

Составитель В.Круглова

Редактор Н.Хлудова . Техред М. Цупа КОМектор Л «Небо 1а

Заказ 3683j35 Тираж 515 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, л -35 Раушская нлмк. д.4)5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород. ул. Проектная,4