Стабилизированный инвертор со ступенчатым выходным напряжением

Стабилизированный инвертор со ступенчатым выходным напряжением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пят . н н (о п н а-й. и е.

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советск их

Соиивлистичвскик

Республик

790083

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 06.03.78 (21) 2586956/24-07 (51) М. Кл.

Н 02 М 1/12

Н 02 М 7/537 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет во делам изобретений

Опубликовано 23.12.80. Бюллетень № 47 (53) УДК621.314..58 (088.8) н открытии

Дата опубликования описания 25. 12.80 (72) Автор изобретения

Н. И. Дупл ин (71) Заявитель

Рязанский радиотехнический институт (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИНВЕРТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ

ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания аппаратуры переменным и постоянным током, и может быть использовано при разработке вторичных источников питания.

Известен инвертор со стабилизирован5 ным выходным напряжением ступенчатой синусоидальной формы, получаемым за счет электрического суммирования выходных напряжений ряда инверторных ячеек, 1О имеющих фазореверсирующие блоки управления, содержащие задающий генератор эталонного напряжения и схему сравнения выпрямленных напряжений каждой ячейки с эталонным напряжением задающего гене-, ратора (11.

Недостаток устрйства - большое количество связей между выходом и входом каждой ячейки, что приводит к усложнению системы управления.

Известны инверторы со ступенчатой аппроксимирующей синусоиду формой выходного напряжения, содержащие несколько инверторных ячеек, выходы которых суммируются, а управление которыми осуществляется с помощью нескольких компараторов, имеющих различный уровень срабатывания (2), Г

Однако при отказе какой-либо ячейки происходит пропуск работы соответствующего компаратора, и форма кривой выходного напряжения существенно искажается т,е. нормальная работоспособность инверTîðà нарушается.

Цель изобретения — повышение надежности путем ввода в работу резервных ячеек без искажения формы выходного напряжения.

Зга цель достигается тем, что в стабилизированном инверторе со ступенчатым выходным напряжением заданной формы, содержащем 1 1 основных и резервных инверторных ячеек, соединенных по входу параллельно, а по выходу — последовательно, и подключенных по цепи управления к соответствующему выходу KoMMjjTaTopa> имеющего с1 объединенных по входу компараторов с различными уровнями сраба79008 тывания,и сравнивающий усилитель, один

axon которого соединен с генератором эталонного напряжения заданной формы, а другой вход поаключен:к выходу инвертора, введены релейный пороговый элемент и интегрирующий конденсатор, Релейный пороговый элемент включен между выходом сравнивающего усилителя и входом компараторов, а параллельно этому входу включен интегрирующий кон- И аенсатор.

На фиг.1 показана структурная схема стабилизированного инвертора; на фиг.2.характеристика напряжения релейного порогового элемента; на фиг.3 - схема ре- )5 лейного порогового элемента; на фиг.4— диаграммы напряжений.

Инвертор содержит ряд инверторных ячеек 1 с выходными трансформаторами 2, .вхоаы которых подключены к общему ис- щ точнику питания с напряжением 0„, а выходы соединены последовательно и подключены к выходным выводам инвертора, на которых формируется ступенчатое напряжение 0 заданной, например си- 25 нусоидальной формы. Ячейки управляются от коммутатора 3, соаержашего ряд (по числу ячеек) компараторов 4, имеющих разные уровни срабатывания. Входы компараторов объединены. 30

С выходными выводами инвертора соединен один вход сравнивающего усилителя

5, другой вход которого соединен с генера« тором 6 эталонного напряжения заданной формы. а выход соединен со входом комггарагороа 4 через релейный пороговый элемент 7. Параллельно обьединенному входу компараторов 4 включен интегрирующий конденсатор 8.

Работа инвертора протекает следующим щ образом.

Пусть в начальный момент времени о (фиг.4а) увеличивается напряжение 0@ полуволны синусоиды генератора 6, а выходное напряжение Он преобразователя равно нулю. Тогда на входе релейного элемента 7 со временем нарастает напряжение рассогласования О5=(Ь- 3н> 5 напряжение на выходе усилителя 5. В момент времени напряжение достигает порогового значения 0 прр для релейно го элемента 7, имеющего характеристику, изображенную на фиг.2. Релейный элемент срабатывает и на его выходе появляется положительное напряжение, которое обес55 печивает интенсивный заряд конденсатора

8. Увеличение напряжения на конденсаторе приводит к тому, что через некоторый промежуток времени (единицы микросе3

4 кунд) срабатывает компаратор 4 KOMMjftRтора 3, обеспечивая включение первой инверторной ячейки 1. На выходе ячейки появляется напряжение, формирующее первую ступень выходного напряжения.

Так начинается процесс формирования возрастающего фронта полуволны выходного напряжения Ц„. Включение первой ячейки приводит к тому, что напряжение рассогласования Ц скачкообразно уменьшается (фиг.4а), а релейный элемент 7 возвращается в нейтральное состояние (фиг.2), при этом на конденсаторе 8 запоминается напряжение, соответствующее уровню срабатывания коммутатора 3 по первому выходу.

Дальнейший рост опорного напряжения

0 приводит к увеличению напряжения рассогласования Ug и новому срабатыванию реле 7. Напряжение на конденсаторе

8 увеличивается до второго уровня срабатывания коммутатора 3, при этом с последнего поступает сигнал на включение второй ячейки. Подключается в рабо ту вторая инверторная ячейка 1, увеличивается выходное напряжение О, уменьшается 05 и переходит в нейтральное состояние релейный элемент 7. На конденсаторе 8 запоминается напряжение, соответствующее уровню срабатывания коммутатора 3 по первым двум выходам.

Таким образом формируется возрастающий фронт полуволны выходного напряжения.

В момент времени 4 . (фиг.2) напряжение Qq становится равнйм опорному напряжению iJ<, поэтому реле 7 срабатывает в обратную сторону (фиг.2). Начинается быстрое уменьшение напряжения на конденсаторе 8 вплоть до момента отключения лишней" ячейки, что обеспечивается срабатыванием коммутатора 3.

Реле 7 переходит в нейтральное состояние, и далее процесс повторяется.

Процесс формирования второй полуволны синусоиды аналогичен.

При изменении напряжения пи ания 0< изменяется только величина напряжения добавки одной ячейки, логика же работы преобразователя остается прежней. Устройство управления всегда переключает столько ячеек, чтобы как можно ближе приблизить величину и форму выходного нанряжения к опорному. Для нормальной работы напряжение добавки одной ячейки даже при максимальном питающем напряжении меньше порогового напряжения U o релейного элемента 7.

Инвертор при отказе одной или нескольких ячеек работает следующим образом.

790083

Пусть, например, в -процессе формирова-. ния нарастающего фронта синусоиды отказывает одна из включенных ранее ячеек

1. При этом выходное напряжение уменьшается, а напряжение рассогласования U 5 с выхода усилителя 5 превышает пороговую величину напряжения Опор релейного элемента 7, который срабатывает в результате чего на интегрирующий конденсатор

8 подается положительное напряжение.Кон Î денсатор 8 начинает заряжаться с постоян-ной времени цепи заряда, напряжение 0® на нем возрастает (фиг.4б). Если отказ ячейки происходит в момент времени Ь4 то через интервал времени д. напряжегие 25 на конденсаторе 8 увеличивается настоль ко, что достигает уровня срабатывания очередного компаратора коммутатора 3.

Появление сигнала на выходе этого компаратора приводит к включению следующей 20 ячейки 1, а, следовательно, к увеличению напряжения ()ц на выходе инвертора. Увеличение выходного напряжения вызывает уменьшение напряжения рассогласования U до величины, меньшей порогового значения релейного элемента 7, Последний переходит в нейтральное состояние, при котором ни заряд, ни разряд интегрирующего конденсатора 8 невозможны. А это обеспечивает постоянное число включенных ячеек 20 (включая ячейку, заменившую неисправную) вплоть до момента времени,.когда напряжение на выходе инвертора вновь не отличается от опорного напряжения 0 на величину большую>чем,- U><, Происходит новое з5 срабатывание реле 7, вновь изменяется напряжение на конденсаторе 8 и вновь подключается или отключается ячейка с тем, чтобы всегда выполнялось равенство напряжений Uq u U g., gj

Так как постоянная заряда, (разряда? интегрирующего конденсатора Ь в предлагаемой схеме очень мала! (порядка нескольких микросекунд), то и замена неисправной ячейки на исправную осуществляется практически мгновенно без ухудшения формы и величины выходного напряжения.

Эгим предлагаемый инвертор отличается от известного.

Таким образом, предлагаемый инвертор более надежен по сравнению с известным.

Ф ор мула изобретен ия

Стабилизированный инвертор со ступенчатым выходным напряжением заданной формы, содержащий К основных и резервных инверторных ячеек, соединенных по входу параллельно, а по выходу — после- довательно, и подключенных по цепи управления к соответствующему выходу коммутатора, имеющего И объединенных по входу компараторов с различными уровнями срабатывания, и сравнивающий усилитель, один вход которого соединен с генератором эталонного напряжения заданной формы, а другой вход подключен к выходуинвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем ввода в работу резервных ячеек без искажения формы выходного напряжения, выход сравнивающего усилителя соединен через введенный релейный пороговый элемент со входом указанных компараторов, параллельно которому включен интегрируюФщий конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 505104, кл. Н 02 М 7/48, 1971.

2. Патент США № 38200003, кл, 321-5, 1975.

3. Методы повышения эффективности транзисторных преобразовательных схем.

Куйбышев, 1976, с. 49,