Способ стабилизации выходного напряжения инвертора Советский патент 1977 года по МПК G05F1/44 H02M5/44 

Изобретение относится к области электротехнической промышленности и может быть использовано, например, при проектировании стабилизированных источников питания для проведения, и пример, герметизации корпусов микросхем контактной роликовой сваркой им пульсами повышенной частоты. Известны способы стабилизации выходного напряжения инвертора. Согласно одному из известных спрсобов стабилизации выходного напряжения инвертора изменяют параметры отдельных элементов так, чтобыпри воздействии определенного вяй анего возмущения выходное напряжение инвер тора оставалось неизменным. В большинстве случаев в качестве такого элемента использую насыщающий ся дроссель или трансформатор,рассчи танный так, чтобыпри увеличении нап ряжения навыходе инвертора происходило насыщение сердечника и уменьшение индуктивности. Однако способ ста;билизации выходного напряжения инвертора путем насыщения ферромагнитного элемента не позволяют осуществлять стабилизацию в процессе формирования инвертором каждого импудьс.- так как для насыщения сердечн1:ка дополнительного дросселя или трансформатора и выхода на режим стабилизации требуется при использовании, например, час.тоты 10UO ГЦ нескольких десятков импульсов, инвертора, что говорит о больт шой инерционности стабилизации по известному способу о невозможности стабилизировать амплитуду, в процессе фор:Мирования каждого импульса :инвертором l . Наиболее близким техническим, решением к предлагаемому (изобретению является способ стабилизации выходного напряжения инвертора путем, выпрямления выходного напряжения, сравнения выпрямленного значения выходного напряжения с постояиным эталонным напряжением, получения сигнала рассогласования, .усиления этого сигнала и осуществления.регулирования значения напряжения в зависимодти от полученного сигнала 2 , 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 осуществлять операцию 4|ильтрации выходного напряжения, что делает невозможной стабилизацию напряжения каждого импульса. И, наконец Построение статических инверторов иапример, на транзисторах, в соответствии с извест ными способами ведется таким образом, чтобы исключить возникновение сквозных токов в транзисторах при коммутации силовых транзисторов, что необходимо при работе на индуктивную нагруз ку, 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 невоз можности осуществления стабилизации напряжения непосредственно в каждом Импуль9е. Цель изобретения - расширение функ циональных возможностей инвертора путем осуществления стабилизации напряжения непосредственно в каждом импуль се при высоком коэффициенте стабилизации и малой инерционности. Это достигается тем, что в способе стабилизации выходного напряжения инвертора путем выпрямления выходного н пряжения с постоянным эталонным напря жением, получения сигнала рассогласования, усиления этого сигнала и осуществления регулирования значения выходного напряжения в зависимости от п лученного сигнала новым является то, что на участки переднего и заднего фронтов выпрямленных выходных импульсов, не соответствующие но1«1инальному напряжению импyльcq:вJ, а также на промежутки между импульЬами накладь1вают .дополнительное эталонное напряжение. имеющее форму импульсов, длительность которых равна сумме времени задержки между импульсами и времени вырезанног участка переднего и заднего фронтов импульса и амплитудой, соответствующей номинальному выходному напряжению .после чего и производят указанное сра иёние с ПОСТОЯННЫМ, эталонным напряжением полученного суммарного по времен напряжения. На фиг. 1 дана блок-схема устройст ва, реализующего предлагаемый способ; на фн-г. 2 (а,б,в,г) представлены вре. менныесдиаграммы. Стабилизированные выходные импульсы ( фиг. 2а) выпрямляются (фиг. 26), смиаиваются с импульсами эталонного напряжения (фиг. 2в). При этом осуществляется совмещение по времени ста билизируемых выпрямленных импульсов с /импульсами эталонного напряжения. Вырезание фронтов импульсов фоизводится до подачи импульсов эталонного напряжения для совмещения их со стабилизируемыми импульсами. На фиг. 2в показано постоянное эталонное напряжение, на фиг. 21- - дополнительное эталонное напряжение в виде импульсов. В результате такого совмещения импульсов эталонного напряжения и стабилизируемых выпряг«)ленных 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 .выходу,инвертора и соединенного со смесителем напряжений б, к которому подключен узел сравнения 7, регулирующего блока 8, блока 9 эталонных напряжений,также соединенного со смесителем напряжений 6 узла задержки lO 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. 16, напряжение на выходе выпрямителя имеет не сплошной уровень, а дискретный. Промежутки мржцу 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 стабидйзации напряжения выходных импу;.всов 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 промежутки йежду выходными импульсага инвертора. Этим достигается подача в узел сравнения 7 сплошного, а не дискретного уровня напряжения, которое затем сравнивается с постоянным стабилизированным уровнем напряжения, ссддаваемым блоком 9 эталонных напряжений. С.педует уточнить, что блок 9 формирует два эталонных напряжения, одно из которых является постоянным и поссупает непосредственно в узел сравнения, а другое - дополнительным эталонным (импульсным напряжением, поступающим в промежутки между импульсами, формируемыми инвертором, на один из входов смесителя напряжений 6, обеспе чивая тем самым поддержание номинального напряжения питания на коллектора транзисторов усилителя инвертора во время указанных промежутков. фиг. 1д показан процесс смешивания напряжений с выхода выпрямителя 5 и эталон ных импульсов с блока 9. В процессе формирования выходных импульсов инвертором 1 с выхода смесителя напряжений 6 поступают импульсы с изменяющимся по амплитуде напряжением (в зависимости от изменен.ия-сопротивления нагрузки или напряжения сети). Это изменение напряжения может наблюдаться как в единичных импульса так и в серии импульсов. Указанные импульсы с выхода смесителя напряжег ний б подаются в узелсравнения 7, гд сравниваются с постоянны эта лонов напряжения, формируемым блок 9. Напряжение рассогласования, выработан ное узлом сравнения 7, воздействует н регулирующий блок 8, приводя амплитуд напряжения выходных импульсов к номиаальному значениюв процессе каждого импульса, формируемого инвертором. Достоинством предлагаемого способа ртабилизации амплитуды напряжения выкодных импульсов транз1Га1о 5ноганнвертора является практическое отсутствие инерционности и возможность стабилизировать амплитуду импульсов на выходе инвертора .непосредственно в процессе формирований этих импульсов. Инерционность устройства, реалнзугацего предложенный способ, определяется только незначительными фазовыми сдвигами элементов схемы (выходным трансформа тором инвертора и реактивным сопротивлением нагрузки) и составляет не сколько микросекунд. Проверка способа в лабораторных условиях показала перспективность предлагаемого способа стабилизации и возможность его широкого использования в устройствах, где необходимы высокое быстродействие и отсутствие инерционности при стабилизации амплитуды напряжения выходных импульсов {например, в процессе стабилизации режима при проведении герметизации корпусов микросхем контактной роликовой сваркой импульсами повышенной частоты). Стабильность выходного напряжения устройства,реализукщегр предложенный способ, ± 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 вeлIiчины выходного напряжения в зависимости от полученного сигнала, отличающийс я тем,что,с целыо расширения функциональных возможностей инвертора путем осуществления стабилизации напряжения непосредственно в каждом импульсе, на участки переднего и заднего фронтов выпрямленных выходных импульсов, не соответствующие номинальному напряжению импульсов, .а такие на промежутки между импульсами, накладывают дополнительное эта/юнное напряжение, имеющее форму импульсов,длительность которых равна сумме времени задержки . (лежду импульсами и времени вырезанного участка переднего и заднего фронтов импульса, и амплитудой, соответствустцей номинальнс)му выходному напряжению, после чего и производят укаaatHHoe сравнение с постоянным эталон-ным напряжением полученного суммарноо по времени напряже,ния. Источники информации, принятые во нимание при экспертизе: 1.Патент США 3242414, л. 321-18, 1966. 2.Патент США №3373334, л. 321-2, 1968.