Способ управления транзисторным полумостовым инвертором Советский патент 1989 года по МПК H02M7/48 

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, соот- ветствующем увеличенной амплитуде выходного напряжейия инвертора, и отрицательной в другом полупериоде. 2 ил. с (Л

Изобретение относится к злектро- технике и может быть использовано в регулируемых полумостовых инверторах.

Цель изобретения - повышение симметрии вьпсодного напряжения.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства, реализукяцего способ управления транзисторным полумостовым инвертором; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа и принцип работы устройства, .

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 RS-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 10 выходного напряжения инвертора, датчик 11 нап

ряжения несимметрии на. емкостном делителе, состоящий из резистивного делителя 12, выход которбго подключе к одному входу коммутатора 13 полярности 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 делител% 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,

Сущность реализадии способа заключается в следующем.

Задающий генератор 1 вьфабатьшает короткие импульсы (фиг.2а), по фронту которых переключается триггер 3, выходные импульсы (фиг.26, в) которого распределяют импульсы., поступаю щие- с триггера 3 на силовые транзис- торы 20 через элементы 15 и 16 и усилители 21 мощности. По фронту импульсов генератора 1 триггер 4 устанавливается 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 интегратора 6, создает на накопительном конденсаторе 8 напряжение U ос (фиг,2г), пропорциональное вольт- секундному интегралу выходного напряжения инвертора. На входе компаратора 5 напряжение обратной связи Uoc снимаемое с выхода интегратора, сравнивается с управляющим напряжением Uj, (в данном случае Uy постоянное) и в момент t их совпадения на выходе компаратора 5 вырабатьшается короткий импульс (фиг.2и), которьй переключает триггер 4 в состояние, соответствующее выключению силовых транзисторов 20 инвертора (фиг,2ж). Этот же импульс поступает на управляющий вход ключа 9, переводя его на короткое время действия импульса во вклю0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ченнре состояние, что приводит к разряду конденсатора и установлению напряжения на нем, равного напряжению UK на выходе датчика 12

(фиг.2г). Поскольку напряжение на выходы инвертора продолжает поступать из-за конечного времени рассасывания заряда в базе силового транзистора, то конденсатор 8 интегратора 6 начинает снова заряжаться до момента времени ti, когда выключается си- .левой транзистор. Заряд накопительного конденсатора 8 интегратора 6 в следующем полупериоде в момент. t« поступления следующего импульса задающего генератора 1 начнется с I напряжения , которое является сум- 1 мой напряжения, накопившегося на i конденсаторе из-за задержки выключе- ния силового транзистора, и напряжения несш1метрии. От величины напряжения Ug зависит момент срабатьша- ния t4 компаратора 5, а следователь- I но, и момент выключения другого силового транзистора 20 в следующем полупериоде. Причем увеличение Jof приводит к более раннему выключению силового транзистора в следующем полуперноде и наоборот.

Вследствие различия времени рассасывания заряда в б.азах транзисто- ров 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 UH, которое от датчика 11 подается на конденсатор 8 интегратора 6 в моменты t , t. 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 UK формируется сумматором 14. Напряжения с делите- . лей 12 и 18 подаются на входы сумматора 14 через коммутатор 13, кото- рый управляется триггером 3.

UQI , С которого В момвнт t нэчина- ется заряд конденсатора 8 в следующем полупериоде. Поэтому при неизменной крутизне напряжения UQC на конденсаторе 8 компаратор 5 срабатывает раньше (в момент t4), уменьшив, тем самым, время включенного состояния транзистора 20 с увеличенным временем рассасывания tpj. При этом в момент времени t4 конденсатор 8 разряжается и напряжение на нем на короткое время устанавливается равным напряжению несимметрии 11, которое .в этом полупериоде имеет отрицательный знак. Это приводит к уменьшению напряжения Uoj, с которого в момент времени tg начинается заряд накопительного конденсатора 8 интегратора 6, что, в свою очередь, в следующем полупериоде приводит к увеличению времени включенного состояния силового транзистора с 1т 1ёньшенным временем рассасывания tp. Увеличени времени включенного состояния транзистора ведет к большему разряду соответствующего конденсатора емкостного делителя 18, т.е. к уменьшению

51

На полупериоде, соответствующем увеличенной амплитуде вьрсодного напряжения инвертора (первый полупериод на фиг.2г, д), что соответствует включенному состоянию транзистора с меньшим временем tp рассасьшания формируется положительное U. В следующем полупериоде полярность на 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 симме т- рировать режим перемагничивания силового трансформатора 19. Это происходит следующим образом. .За счет положительного напряжения несимметрии UH, поданного на конденсатор 8 интегратора 6 в момент времени ti , увеличивается напряжение

0

7

5

0

5

0

5

0

5

0

116

напряжения на нем и наоборот. Поэтому указанная коррекция длительностей включенного состояния силовых транзисторов за счет напряжения несимметрии приводит к у еньшению 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 -«, тем самым, в увеличении надежности. Автоматическое симметрирование режима перемагничивания силового трансформатора путем симметрирования напряжений на конденсаторах емкостного делителя позволяет умень- шить габариты силового трансформатора, величину токов, коммутируемых силовыми транзисторами, и повысить КЦЦ инвертора.

Формула изобретения

Способ управления транзисторным полумостовым инвертором с емкостным делителем напряжения, заключающийся в том, что формируют тактовые интервалы и в начале каждого тактового интервала включают соответствующий силовой транзистор инвертора, измеряют выходное напряжение и интегрируют его, сравнивают напряжение обратной связи с управляющим напряжением и в момент их равенства выключают силовой транзистор, отличающий- с я тем, что, с целью повьшзения симметрии выходного напряжения, на каждом тактовом интервале измеряют напряжение питания и напряжение на емкостном делителе напряжения, получают разность половины напряжения питания и напряжения на емкостном делителе и в следующем тактовом интервале формируют указанное напряжение обратной связи путем суммирования полученной разности с интегралом выходного напряжения.

Редактор А.Козориз

Составитель В.Миронов Техред Л.Сердюкова

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

Корректор М.Демчик

Подписное