Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения,включающем резонансный тиристорный инвертор с транзисторным ключем на входе Советский патент 1983 года по МПК H02P13/16 

I Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в преобразователях постоянного напряжения например, во вторич ных источниках электропитания или электроприводе. Известен преобразователь постоян ного напряжения, содержащий резонанс ный инвертор с выходным транзистором, выходной выпрямитель с емкостным сглаживакхцим фильтром, транзисторный ключ на входе инвертора, обратный диод, датчик тока и блок управления Со. Кго недостаток - низкий коэффициент стабилизации. Наиболее близким по технической сути к изобретению является устройство, содержаи ее задающий генератор усилитель ошибки, датчик тока преобразователя, формирователь импульсов управления тиристорами инверто.ра и формирователь импульсов управле ния транзисторным ключем L23. Недостатком этого устройства является низкая точность стабилизации выходного напряжения и отсутствие ограничения тока преобразования. Цель изобретения - повышение точ ности стабилизации выходного напряжения и ограничение тока преобразова теля. Поставленная цель достигается тем что устройство для управления преобразователем постоянного напряжения, включающим резонансный тиристорный инвертор с транзисторным ключом на входе, содержащее задающий генератор усилитель сигнала ошибки, датчик тока преобразователя, формирователь импульсов управления тиристорами инвертора, выходы которого предназначе ны для подключения к управляющим эле родам тиристоров, и формирователь им пульсов управления транзисторным клю чом, снабжено резистивным делителем выпрямителем, интегратором с ключем сброса, первым компаратором, RS-триг гером, элементом задержки, двумя эле ментами И, элементом ИЛИ и формирователем коротких импульсов, причем выход датчика тока преобразователя через выпрямитель соединен с входом интегратора, выход которого подключен к первому входу первого ком-,, паратора, второй вход которого соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, первый вход которого предназначен для подключения опорного 5 напряжения, второй вход соединен с выходом резистивного делителя, вход которого предназначен для подключения к выходу преобразователя, выход первого компаратора соединен с первым входом R5 -триггера, инверсный выход которого непосредственно и через формирователь коротких импульсов соединен с входами первого элемента И, прямой выход RS-триггера подключен к первому входу второго элемента И и входу формирователя импульсов управления транзисторным ключом, выходы обоих элементов И через элемент ИЛИ соединен с входом ключа сброса интегратора, выход задающего генератора-соединен непосредственно с вторым входом второго элемента И и через элемент задержки с входом 5-триггера и входом формирователя импульсов управлен 1Я тиристорами инвертора. Кроме того, устройство снабжено вторым KOMfiapaTopoM первый вход которого соединен с выходом выпрямителя, второй вход предназначе(Лдля подключения опорного напряжения, а выход соединен с первым входом Rs-триггера. На фиг. 1 приведена схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняюи ие работу преобразователя в режиме стабилизации выходного напряжения; на фиг. 3 временные |диаграммы в режиме больших возмущеИнвертор содержит тиристоры 1- с выходным трансинформатором 5, коммутирую« им дросселем 6 и конденсатором 7, между входными выбодами преобразователя и входом инвертора включен регулиРУШЧий транзистор 8, вход инвертора зашунтирован обратным диодом 9. К обмотке 10 трансформатора 5 через транзисторный коммутатор П подсоединен дополнительный коммутирующий конденсатор 12, к вторичной обмотке 13 выпрямитель 14 с фильтром 15. Устройство для управления преобразователем содержит датчик 16 тока, подключенный через выпрямитель 17 к входу интегратора 18 с ключом 19 сброса, первый компаратор 20, усилитель 21 сигнала ошиКки,, входы которого подключены к источнику опорного напряжения и делителю выходного напряжения преобразователя на рес1исторах 22 и .3,R5-триггер 2k, блок 25 фиксированной задержки, генератор 26 задающих импульсов, блок 27 формирования импульсов управления тиристорами 1-, инвертора, первый элемент 7.8 И, формирователь 29 коротких импульсов, формирователь 30 импульсов управления транзистором 8, второй элемент 31 И, элемент 32 ИЛИ и второй компаратор 33. Устройство работает следующим образом. В момент времени ±д сигналом U 2 (фиг, 2), поступаюи4йм на вход триггера от генератора 26 через блок триггер 2, перебрасывается в единичное состояние, на его прямом выходе появляется положительное напряжение U24 отпираюн4ее через формирователь 30 транзистор 8. При отпирании транзистора В в блоке 27 формируются Импульсы управления и или Up парой тиристоров инвертора, например Т и t. При этом.формируется напряжение на обмотке 13 и открывается пара диодов выпрямителя 1k. 8 резонансном контуре, образованном дросселем 6 и конденсатором 7, формируется импульс тока 1 При этом напряжение на конденсаторе 15и на делителе на резисторах 2 и 23 начинает возрастать, а напряжение выходе усилителя 21 ошибки убывать. Напряжение l-io a выходе интегратора 18 увеличивается, так ка на его вход через выпрямитель 17 подается напряжение с датчика 16. В момент времениц напряжения U-jg и 2 сравниваются, и напряжение и2она выходе компаратора 20 .на короткое время становится равным нулю. Это вы зывает переброс триггера Л в нулево состояние и уменьшение до нуля си|- нала U2A, что через формирователь 30 обеспечивает быстрое выключение тран зистора 8. Одновременно с этим на один вход элемента 28 поступает короткий положительный импульс с формирователя 29 а на другой вход - высокий уровень напряжения с инверсного выхода три|- гера 2А. Поэтому короткий положитель ный импульс проходит через элемент 2 и элемент 32 на вход ключа 19, вызывая его включение на короткое время и быстрый разряд конденсатора интегратора 18. При этом восстанавливаются нулевые начальные условия интегра тора . Начиная с момента , ток ii проходит через диод 9 и уменьшается. Сигнал на выходе интегратора снова начинает возрастать. В момент t2 ток i, переходит через нуль. Тиристоры 1 и запираются. Далее до момента tj в первичной и вторичной обмотках трансформатора 5 ток равен нулю. Во время бестоковой паузы ток намагничивания замыкается по обмотке 10 трансформатора 5, транзисторному коммутатору 11 и дополнительному коммутирую1цему конденсатору 12. Благодаря тому, что во время паузы между импульсами тока (в первичной и вторичной обмотках трансформатора) коммутатор П подключает заряженный конденсатор 12 к обмотке 10 на всех обмотках сохраняется напряжение примерно той же величины и той же полярности, что и в предшествующем интервале. Это позволяет обеспечить надежную коммутацию тиристоров при сравнительно небольшой амплитуде напряжения на коммутирующем конденсаторе 7. В момент времени t-на выходе узла 25 фиксированной задержки вновь формируется короткий отрицательный импульс (L который устанавливает . триггер в единичное состояние. Снова отпирается транзистор 8 и другая пара тиристоров 2 и 3- Ток конденсатора 7, а также токи первичной и вторичной обмоток трансформатора начинают протекать в обратную сторону, изменяясь по тому же закону, что и в первый полупериод. В момент t сигнал на выходе интегратора 18 снова становится равным сигналу ошибки (L , триггер 2А перебрасывается в нулевое состояние, транзистор 8 запирается, и сигнал ILуменьшается до нуля. При больших возмущениях, например при пуске или скачкообразном изменении тока нагрузки, может возникнуть такой режий работы преобразователя, когда в течение нескольких полупериодов сигнал 1Цона выходе интегратора остается меньше сигнала ошибки (L, Такое состояние возможно в тех случаях, когда.напряжение на выходе преобразователя еще не возросло до заданного значения и амплитуда тока i мала. Тогда кривые пересекаются (фиг. 3 ) импульсы на выходе компаратора 20 не появляются и триггер остается в единичном состоянии. Транзистор 8 закрывается в мо1менты естественного перехода тока в резонансном контуре через нуль одно временно с ранее открытыйи тиристорами. При этом на выходе формирователя 29 отсутствуют импульсы, которые в ранее описанном случае обеспе вают перис дический сброс интегратора. В этом случав импульс генератора проходит через элементы 31 и 32 на вход ключа 19 и открывает его, обес печивая сброс интегратора 18. В переходных режимах и при перегрузках на выходе преобразователя .могут возникать токи, опасные для элементов силовой части. Особенно чувствителен к перегрузкам транзистор 8. В подобных режимах на интервалах нарастания тока в резонансном контуре сигнал, поступающий на компаратор 33 с выхода выпрямителя 17, 8 определенный момент времени превышает опорное напряжение, и на R вход триггера 2 с выхода компарато ра 33 подается сигнал, который вызы 56 бает переброс триггера М в нулевое состояние. В результате этого транзистор 8 выключается, отпирается диод 9 и прекращается нарастание тока не только в транзисторе 8, но, как правило, и в элементах резонансного контура инвертора. В этом случае при постоянном токе нагрузки преобразователя обеспечивается постоянство мгновенных значенмй выходного напряжения в моменты сравнения t. Ошибка стабилизации среднего значения выходного напряжения не превышает амплитуду пульсаций выходного напряжения. Обычно преобразователь выполняется так, что пульсации выходного напряжения малы и точность стабилизации оказывается высокой. Как показывают расчеты и экспериментальное исследование изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки также мало. Таким образом, изобретение обеспе-. чивает повышение точности стабилизаЦии выходного напряжения как в установившемся, так и переходных режимах.

ш

2 %

%

io

и„

«;

1

и

Ч

И

JL

1