NL8103265A - AC=DC power converter using microprocessor - controlling firing of thyristor bridge circuit supplying power to output rectifier circuit via HF transformer - Google Patents

AC=DC power converter using microprocessor - controlling firing of thyristor bridge circuit supplying power to output rectifier circuit via HF transformer Download PDF

Info

Publication number
NL8103265A
NL8103265A NL8103265A NL8103265A NL8103265A NL 8103265 A NL8103265 A NL 8103265A NL 8103265 A NL8103265 A NL 8103265A NL 8103265 A NL8103265 A NL 8103265A NL 8103265 A NL8103265 A NL 8103265A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
circuit
microprocessor
thyristors
energy
thyristor
Prior art date
Application number
NL8103265A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Hollandse Signaalapparaten Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hollandse Signaalapparaten Bv filed Critical Hollandse Signaalapparaten Bv
Priority to NL8103265A priority Critical patent/NL8103265A/en
Publication of NL8103265A publication Critical patent/NL8103265A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/305Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M3/315Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M3/3155Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/525Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency
    • H02M7/527Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation
    • H02M7/529Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation using digital control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

This industrial converter uses a h.f. thyristor bridge coupled by a transformer to a rectifying and filtering output circuit. The firing timing of the thyristors is controlled by a microprocessor fed with signals representing the following data: input voltage characteristics, output voltage, polarity and the currents drawn b the diodes which are in anti-parallel with the thyristors. The circuit has a high conversion efficiency and a power facto approaching unity. The circuit between the balance points of the thyristor bridge consists of a series-resonant circuit in series with the primary of the trasforme. The microprocessor memory holds a tble of input voltages versus delay tifiringes, used in timing the thyristor pulses.

Description

v ' Λ \ * Energieomzetterv 'Λ \ * Energy converter

De uitvinding heeft betrekking op een energieomzetter, waarbij energie van een bron, onder gebruikmaking van een, van een serie-resonante keten, ten minste twee thyristoren, antiparallel 5 daaraan geschakelde dioden en van een hoogfrequente uitgangstrans-formator voorziene brugschakeling en een energiebuffer, aan een belasting wordt toegevoerd, waarbij voorts een stuurschakeling aanwezig is, welke de vuurimpulsen afgeeft om de respectievelijke thyristoren in de geleidende toestand te brengen.The invention relates to an energy converter, in which energy from a source, using a series resonant circuit, at least two thyristors, diodes connected antiparallel to it and a bridge circuit provided with a high-frequency output transformer, and an energy buffer a load is applied, further comprising a control circuit which delivers the fire pulses to bring the respective thyristors into the conducting state.

10 Dergelijke energieomzetters zijn reeds lang bekend en dienen om de energie van een enkel- of meerfase a.c. of van een d.c. bron om te zetten in energie met een enkel- of meerfase a.c. spanning van een andere amplitude en/of frequentie, met een puls-vormig verlopende spanning of met een d.c. spanning. Zijn de des-15 betreffende zich in de brugschakeling bevindende thyristoren in de geleidende toestand, dan wordt energie vanuit de bron via de serie-resonante keten aan de energiebuffer toegevoerd en wordt door de belasting energie aan deze buffer onttrokken. In de tijd tussen het in de geleidende toestand verkeren van de desbetreffende 20 thyristoren kan de aan de buffer toegevoerde energie zowel via de serie-resonante keten aan de bron terug worden gegeven, alswel door de belasting worden afgenomen. De instelling van de energie-balans wordt bepaald door de tijdstippen waarop de zich in de brugschakeling bevindende thyristoren in de geleidende toestand 25 worden gebracht.Such energy converters have long been known to serve the energy of a single or multiphase a.c. or from a d.c. convert source into energy with a single or multiphase a.c. voltage of a different amplitude and / or frequency, with a pulse-shaped voltage or with a d.c. tension. If the des-15 concerning thyristors located in the bridge circuit are in the conducting state, energy is supplied from the source via the series resonant circuit to the energy buffer and energy is extracted from this buffer by the load. In the time between the respective thyristors being in the conducting state, the energy supplied to the buffer can be returned to the source via the series resonant circuit, or can be decreased by the load. The setting of the energy balance is determined by the times when the thyristors located in the bridge circuit are brought into the conductive state.

Een energieomzetter als in de aanhef omschreven is bij-voorbeeld bekend uit het U.S. octrooischrift 3,953,779. De in dit octrooischrift beschreven energieomzetter is voorzien van een analoge stuurschakeling, welke, reagerend op de stroom in de serie-30 resonante keten en op een aan de uitgangsspanning van de uitgangs-transformator ontleende spanning, stuurimpulsen afgeeft, waarmede de respectievelijke thyristoren in de geleidende toestand worden gebracht.An energy converter as described in the preamble is known, for example, from the U.S. U.S. Patent 3,953,779. The energy converter described in this patent is provided with an analog control circuit which, in response to the current in the series-30 resonant circuit and to a voltage derived from the output voltage of the output transformer, delivers control pulses, with which the respective thyristors in the conducting be brought to condition.

Stuurschakelingen in een energieomzetter, zoals deze tot 35 dusverre bekend zijn, zullen bij een pulserende belasting anders uitgevoerd zijn dan bij een (semi)continue belasting. Evenzo 8103265 ^ * \ - 2 - zullen dergelijke stuurschakelingen verschillen afhankelijk van de toepassing van de energieomzetter voor spanning- of voor stroomstabilisatie. De in de stuurschakelingen ingebouwde ver-tragingen zijn voorts afhankelijk van de frequentie van de serie-5 resonante keten. Bij toepassing van de stuurschakelingen in ver-schillend gedimensioneerde brugschakelingen zal de ingebouwde vertraging dan ook telkenmale moeten worden aangepast.Control circuits in an energy converter, as known so far, will be designed differently with a pulsating load than with a (semi) continuous load. Likewise, 8103265 ^ * \ - 2 - such control circuits will differ depending on the application of the power converter for voltage or current stabilization. The delays built into the driver circuits also depend on the frequency of the series-5 resonant circuit. When the control circuits are used in differently dimensioned bridge circuits, the built-in delay must therefore be adjusted every time.

De uitvinding heeft nu ten doel een stuurschakeling te verschaffen die t.o.v. de bekende stuurschakelingen een aanzienlijk 10 grotere flexibiliteit bezit, doordat deze op eenvoudige wijze kan worden aangepast aan de specifieke toepassing van de energieomzetter en de specifiekfe dimensionering van de brugschakeling hierin.The object of the invention is now to provide a control circuit which has considerably greater flexibility compared to the known control circuits, in that it can be adapted in a simple manner to the specific application of the energy converter and the specific dimensioning of the bridge circuit herein.

Overeenkomstig de uitvinding is de stuurschakeling daar-15 toe voorzien van een uitgangsspanningmeetcircuit, diodestroom-detectoren om de aanwezigheid van stroom door genoemde dioden indicerende signalen af te geven, een polariteitsdeteetor om de , - polariteit van de spanning in de serie-resonante keten te bepalen, thyristorontsteekschakelingen voor het genereren van genoemde 20 vuurimpulsen en een microprocessor, welke, met behulp van een programmatisch ingebouwde en afhankelijk van de gemeten uitgangs-spanning en van geconstateerde stroomdoorgang door genoemde dioden zijnde vertraging de tijdstippen bepaalt, waarop stuur-signalen voor de, door de polariteitsdeteetor aangewezen thyristor-25 ontsteekschakelingen worden afgegeven.According to the invention, the control circuit is therefore provided with an output voltage measuring circuit, diode current detectors for supplying the presence of current through said diodes indicating signals, a polarity detector for determining the polarity of the voltage in the series resonant circuit. thyristor ignition circuits for generating said fire pulses and a microprocessor, which, with the aid of a programmatically built-in and depending on the measured output voltage and on the detected current passage through said diodes, determines the times at which control signals for the by the polarity detector designated thyristor-25 ignition circuits are output.

Buiten de interface-schakelingen omvat de stuurschakeling derhalve een door een microprocessor gerealiseerde digitale stuurketen, waardoor de grote flexibiliteit van de stuurschakeling op programmatische wijze kan worden verkregen.Outside of the interface circuits, the control circuitry therefore comprises a digital control circuit realized by a microprocessor, so that the great flexibility of the control circuit can be obtained in a programmatic manner.

30 De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande figuren, waarvan:The invention will now be further elucidated with reference to the annexed figures, of which:

Fig, 1 een uitvoeringsvoorbeeld van de energieomzetter overeenkomstig de uitvinding laat zienjFig. 1 shows an exemplary embodiment of the energy converter according to the invention

Fig. 2A, 2B, 2C en 2D diagrammen tonen aan de hand 35 waarvan de werking van de in fig, 1 afgebeelde energieomzetter zal worden geillustreerd; 8103265 ' * 1 -3-Fig. 2A, 2B, 2C and 2D diagrams, by means of which the operation of the energy converter shown in Fig. 1 will be illustrated; 8103265 '* 1 -3-

Fig. 3 een blokschema weergeeft van de opbouw van een voor de realisering van de uitvinding te gebruiken microprocessor;Fig. 3 shows a block diagram of the construction of a microprocessor to be used for the realization of the invention;

Fig. 4- een diagram toont, met behulp waarvan de werking van de microprocessor zal worden uiteengezet; terwijl in 5 Fig. 5 een flowdiagram is weergegeven aan de hand waar van de werking van de stuurschakeling zal worden beschreven.Fig. 4- shows a diagram by which the operation of the microprocessor will be explained; while in FIG. 5 a flow chart is presented with reference to the operation of the control circuit.

De in fig. 1 afgebeelde energieomzetter omvat een brug-schakeling 1, een energiebuffer 2 en een stuurschakeling 3.The energy converter shown in Fig. 1 comprises a bridge circuit 1, an energy buffer 2 and a control circuit 3.

Via de brugschakeling 1 en de buffer 2 wordt energie van een 10 bron 4· toegevoerd aan een belasting 5. De brugschakeling is voor-zien van een door een spoel 6 en een condensator 7 gevormde serie-resonante keten, een viertal thyristoren 8, 9, 10 en 11, antiparallel daaraan geschakelde dioden 12, 13, 14- en 15, een hoog-frequente uitgangstransformator 16 en een viertal gelijkricht-15 dioden 17, 18, 19 en 20. De werking van een dergelijke serie-resonante brugschakeling is bekend en beschreven in IEEE Transactions on Industrial Electronics and Control Instrumentation, vol. IECI-17, No. 3, May 1970, p. 209-221 en vol. IECI-23, No. 2,Via the bridge circuit 1 and the buffer 2, energy from a source 4 is supplied to a load 5. The bridge circuit is provided with a series resonant circuit formed by a coil 6 and a capacitor 7, four thyristors 8, 9 , 10 and 11, diodes 12, 13, 14 and 15 connected in parallel, a high-frequency output transformer 16 and four rectifier diodes 17, 18, 19 and 20. The operation of such a series resonant bridge circuit is known. and described in IEEE Transactions on Industrial Electronics and Control Instrumentation, vol. IECI-17, No. 3, May 1970, p. 209-221 and vol. IECI-23, No. 2,

May 1976, p. 14-2-14-9 en in het genoemde U.S. octrooischrift 20 3,953,779.May 1976, p. 2/14/14/09 and in said U.S. U.S. Pat. No. 3,953,779.

In fig. 2A en 2B is het verloop van de stroom i^ door de spoel 6, resp. de spanning E^ over de punten P en Q weergegeven.In FIGS. 2A and 2B, the course of the current i ^ through the coil 6, respectively. the voltage E ^ across points P and Q is shown.

In de fase A (thyristorfase) bevinden de thyristoren 8 en 11 zich in de geleidende toestand. De stroom i^ neemt in eerste instantie 25 toe en doet de spanning E^ stijgen, waarna de stroom i^ weer af-neemt tot nul; de spanning E^ gaat daarbij naar zijn topwaarde.In phase A (thyristor phase), thyristors 8 and 11 are in the conductive state. The current i ^ initially increases and the voltage E ^ increases, after which the current i ^ decreases again to zero; the voltage E ^ thereby goes to its peak value.

Zodra de stroom i^ tot nul is afgenomen, houden de thyristoren 8 en 11 op te geleiden en gaat een tegengestelde stroom door de dioden 12 en 15 lopen. In de alsdan ingegane fase B (diodefase) 30 neemt als gevolg van deze diodestroom de spanning E^> een weinig af.As soon as the current i ^ has decreased to zero, the thyristors 8 and 11 stop conducting and an opposite current flows through diodes 12 and 15. In the phase B (diode phase) 30 then entered, the voltage E1 decreases slightly as a result of this diode current.

Is de diodestroom uiteindelijk nul geworden, dan blijft de spanning E^. constant totdat de thyristoren 9 en 10 in de geleidende toestand worden gebracht. In de thyristorfase C en de daarop volgende diodefase D loopt de stroom i^ gelijk, doch tegengesteld 35 aan die in de fase A resp. B en heeft ook de spanning E^ een verloop dat gelijk doch tegengesteld is aan dat in de fasen A en B.When the diode current finally becomes zero, the voltage E ^ remains. constant until thyristors 9 and 10 are brought to the conductive state. In the thyristor phase C and the subsequent diode phase D, the current is equal, but opposite to that in phase A, respectively. B and also the voltage E ^ has a course which is equal but opposite to that in phases A and B.

8103265 - - 4 - > *8103265 - - 4 -> *

II

In fig. 2C en 2D is het verloop van de stroom door de spoel 6, resp. de spanning E^ over de punten P en Q weergegeven voor het geval de thyristoren reeds in de diodefasen in de geleidende toestand worden gebracht; men spreekt in dit geval over de 5 "ingesneden-modus". De in fig. 2A en 2B afgebeelde situatie wordt in het hiernavolgende als "trigger-modus"_aangeduid.In Fig. 2C and 2D, the course of the current through the coil 6, respectively. the voltage E ^ across points P and Q shown in case the thyristors are already brought into the conductive state in the diode phases; one speaks in this case of the "cut-in mode". The situation shown in FIGS. 2A and 2B is hereinafter referred to as "trigger mode".

In de fasen A en C wordt energie vanuit de bron 4 toe-gevoerd aan de energiebuffer 2 en door de belasting 5 aan deze buffer onttrokken; in de fasen B en D wordt van de aan de buffer 2 10 toegevoerde energie een deel via de serie-resonante keten aan de bron teruggegeven en een deel door de belasting 5 afgenomen.In phases A and C, energy is supplied from source 4 to energy buffer 2 and extracted from this buffer by load 5; in phases B and D, part of the energy supplied to the buffer 2 is returned to the source via the series resonant circuit and part is taken from the load 5.

Door een juiste instellirig van de ontsteekmomenten van de thyristoren 8, 11 en 9, 10 kan, afhankelijk van de aan de serie-resonante keten » toegevoerde energie en vaii de aan de buffer onttrokken energie, 15 een evenwichtssituatie worden gecreeerd, waarbij de hoeveelheid energie op de buffer 2 constant wordt gehouden. Hierbij is de grootte van de spanning over de primaire wikkeling van de uitgangs-transformator 16 dan ook constant en wordt de resonantiefrequentie van de keten bepaald door het produkt LC, waarbij L de zelfinductie 20 van de spoel 6 en C de capaciteit van de condensator 7 voorstelt.By correct adjustment of the ignition moments of thyristors 8, 11 and 9, 10, an equilibrium situation can be created, depending on the energy supplied to the series resonant circuit and the energy extracted from the buffer. on the buffer 2 is kept constant. The magnitude of the voltage across the primary winding of the output transformer 16 is therefore constant and the resonant frequency of the circuit is determined by the product LC, where L is the inductance 20 of the coil 6 and C the capacitance of the capacitor 7 proposes.

De instelling van de energiebalans wordt gerealiseerd in de stuurschakeling 3. Deze stuurschakeling omvat een ingangs-spanningmeetcircuit 21, een uitgangsspanningmeetcircuit 22, een tweetal diodestroomdetectoren 23 en 24, een polariteitsdetector 25, 25 een tweetal thyristorontsteekschakelingen 26 en 27, een kortsluit-schakeling 28 en een microprocessor 29. De schakelingen 21 tot en met 28 vormen tesamen de interface voor de microprocessor 29.The setting of the energy balance is realized in the control circuit 3. This control circuit comprises an input voltage measuring circuit 21, an output voltage measuring circuit 22, two diode current detectors 23 and 24, a polarity detector 25, 25 a pair of thyristor ignition circuits 26 and 27, a short circuit circuit 28 and a microprocessor 29. The circuits 21 to 28 together form the interface for the microprocessor 29.

De meetcircuits 21 en 22 geven een analoge spannings-waarde af, welke evenredig is met de ingangs-, resp. de uitgangs-30 spanning van de energieomzetter.The measuring circuits 21 and 22 give an analog voltage value, which is proportional to the input and resp. the output voltage of the energy converter.

De diodestroomdetectoren 23 en 24 geven signalen af, welke de aanwezigheid van stroom door de dioden 12, 15 resp. 13, 14 aangeven. 0m kortsluiting in de brugsehakeling te voorkomen, mogen de vuurimpulsen voor de thyristoren 9 en 10 eerst worden afgegeven 35 als vaststaat dat de thyristoren 8 en 11 gesperd zijn. Evenzo mogen omgekeerd de vuurimpulsen voor de thyristoren 8 en 11 eerst worden 8103265 5 ♦ - 5 - afgegeven als vaststaat dat de thyristoren 9 en 10 gesperd zijn.The diode current detectors 23 and 24 output signals indicating the presence of current through the diodes 12, 15 and 12, respectively. 13, 14. In order to prevent a short circuit in the bridge circuit, the fire impulses for thyristors 9 and 10 may only be emitted if it is established that thyristors 8 and 11 are blocked. Likewise, conversely, the fire impulses for thyristors 8 and 11 may first be delivered 8103265 5 ♦ - 5 - if it is established that thyristors 9 and 10 are disabled.

De thyristoren zijn gesperd als de antiparallel daaraan geschakelde dioden in geleiding komen. De geleidende toestand van de dioden wordt geconstateerd met behulp van de diodestroomdetectorenj deze 5 geven het digitale signaal "I" af, indien de desbetreffende dioden in de geleidende toestand verkeren en het digitale signaal "0", indien de desbetreffende dioden gesperd zijn.The thyristors are cut off when the diodes connected in parallel to them come on. The conducting state of the diodes is detected by means of the diode current detectors, which emit the digital signal "I" if the respective diodes are in the conducting state and the digital signal "0" if the respective diodes are cut off.

De polar!teitsdetector 25 geeft het digitale signaal "I" af, indien de spanning Ες over de condensator 7 groter dan nul 10 is en het digitale signaal ”0" als deze spanning kleiner dan nul is. In het eerste geval wordt de polariteit positief genoemd en in het tweede geval negatief. Nadat het thyristorpaar 8, 11 in de geleidende toestand is gekomen, krijgt de spanning £¢, zoals uit de figuren 2B en 2D blijkt, een positieve polariteit. Is de 15 polariteit van de spanning E^> positief, dan komt daarna het thyristorpaar 9, 10 in aanmerking om in de geleidende toestand te worden gebracht. M.a.w. de polariteit van de spanning over de condensator 7 bepaalt voor welk thyristorpaar de vuurimpulsen moeten worden gegenereerd.The polarity detector 25 outputs the digital signal "I" if the voltage overς across the capacitor 7 is greater than zero 10 and the digital signal "0" if this voltage is less than zero. In the first case, the polarity becomes positive and negative in the second case After the thyristor pair 8, 11 has entered the conductive state, the voltage £ ¢, as shown in Figures 2B and 2D, acquires a positive polarity. positive, then the thyristor pair 9, 10 is eligible to be brought into the conducting state, ie the polarity of the voltage across the capacitor 7 determines for which thyristor pair the fire pulses are to be generated.

20 De thyristorontsteekschakelingen 26 en 27 zetten de digitale stuurimpulsen van de microprocessor, welke het ontsteklngs-tijdstip van de desbetreffende thyristoren bepalen, om in analoge vuurimpulsen.The thyristor ignition circuits 26 and 27 convert the digital control pulses of the microprocessor, which determine the ignition time of the respective thyristors, into analog fire pulses.

De kortsluitschakeling 28 bewerkstelligt dat gedurende 25 een met behulp van de microprocessor bepaald tijdsinterval de spanning over de primaire wikkeling van de uitgangstransformator 16 nul wordt gemaakt. In de onderhavige uitvoeringsvorm is dit gerealiseerd door kortsluiting van de gelijkrichtschakeling achter de secundaire wikkeling van de uitgangstransformator 16. Hierbij 30 is door de diode 30 voorkomen, dat tegelijkertijd de uitgangs-spanning zou worden kortgesloten. Als, in de ingesneden modus en bij een pulserende belasting, de uitgangsspanning te hoog is, dient de energieomzetter te worden uitgeschakeld totdat, na een of meerdere malen pulsvormig in de tijd energie te hebben afgenomen, 35 de uitgangsspanning beneden zijn ingestelde waarde is gekomen.The short-circuit circuit 28 ensures that the voltage across the primary winding of the output transformer 16 is made zero for a time interval determined by the microprocessor. In the present embodiment, this has been achieved by shorting the rectifying circuit behind the secondary winding of the output transformer 16. Diode 30 prevents the output voltage from being short-circuited at the same time. If the output voltage is too high, in the cut-in mode and with a pulsating load, the energy converter must be turned off until, after energy has been pulsed in time or not, the output voltage has fallen below its set value.

BiJ het opnieuw starten van de energieomzetter is het wenselijk dat 8103265 , r· ψ - 6 - over de condensator 7 een bepaalde restspanning aanwezig is opdat de spanning Ej, reeds na de eerste thyristorfase zijn oorspronke-lijke amplitude aanneemt. Dit wordt gerealiseerd door gedurende de laatste ingesneden thyristorfase en de daarop volgende 5 volledige diodefase, waarna de energieomzetter immers is uitge-schakeld, de bovengenoemde kortsluiting aan te brengen. Er is dan namelijk een eenvoudige relatie tussen de restspanning over de condensator 7 en het ontstekingstijdstip van het desbetreffende thyristorpaar in de laatste ingesneden thyristorfase, Dit tijd-10 stip en daarmede de tijdsduur van de kortsluiting wordt bepaald _ met behulp van de microprocessor, welke op het geeigende moment een digitaal signaal aan de kortsluitschakeling 26 afgeeft.When restarting the energy converter it is desirable that a certain residual voltage is present across the capacitor 7, so that the voltage Ej, already after the first thyristor phase, takes on its original amplitude. This is achieved by applying the above-mentioned short circuit during the last cut thyristor phase and the subsequent complete diode phase, after which the energy converter has been switched off. Namely, there is then a simple relationship between the residual voltage across the capacitor 7 and the ignition time of the respective thyristor pair in the last incised thyristor phase. This time and the duration of the short circuit is determined by means of the microprocessor, which provides a digital signal to short-circuit circuit 26 at the appropriate time.

Het hart van de digitale sturing wordt gevormd door de microprocessor 29. In fig. 3 is een mogelijke uitvoeringsvorm van 15 deze microprocessor afgebeeld. De microprocessor is opgebouwd uit een "bitslice" 31 van het type Am 2901 B van "Advanced Micro Devices", een programmeerbaar geheugen 32, een programmaselectie-schakeling 33, een geheugenadresteller 34, een voorwaardenschake-laar 35, een analoge multiplexer 3d, een analoog-digitaal omzetter 20 37, digitale multiplexers 38 en 39 en een uitleesregister 40.The heart of the digital control is formed by the microprocessor 29. Fig. 3 shows a possible embodiment of this microprocessor. The microprocessor is composed of an "Ambit 2901 B" bit slice 31 of "Advanced Micro Devices", a programmable memory 32, a program selection circuit 33, a memory address counter 34, a condition switch 35, an analog multiplexer 3d, a analog-to-digital converter 20 37, digital multiplexers 38 and 39 and a readout register 40.

In het geheugen 32 kunnen meerdere programme's worden opgeslagen; hierdoor is de stuurschakeling geschikt voor ver-schillende toepassingen van de energieomzetter, zoals reeds vermeld in de beschrijvingsinleiding. Het programma wordt geselecteerd met 25 behulp van de programmaselectieschakeling 33. Het programma is in de onderhavige uitvoering samengesteld uit 32 bits woorden, waarvan - de bits 1-8 in een "adresmode" de sprongadressen ADR^ g voor het programma aangeven, - de bits 1-4 in een "directe mode" via het ingangskanaal aan de 30 bitslice toe te voeren informatie DA^ - de bits 9-25 de, voor de, in de bitslice plaatsvindende logische bewerkingen benodigde informatie, - bit 26 het stuursignaal WR voor het uitleesregister 40, - de bits 27-29 de stuursignalen ISj ^ voor de multiplexers 36, 38 35 en 39, en - de bits 30-32 de stuursignalen CS^ voor de voorwaardenschakeling 35.Multiple programs can be stored in memory 32; this makes the control circuit suitable for various applications of the energy converter, as already mentioned in the description introduction. The program is selected using the program selection circuit 33. The program in the present embodiment is composed of 32 bit words, of which - bits 1-8 in an "address mode" indicate the jump addresses ADR ^ g for the program, - the bits 1-4 in a "direct mode" information DA to be supplied via the input channel to the 30 bit slice - bits 9-25, the information required for the logic operations taking place in the bit slice, - bit 26 the control signal WR for the readout register 40, bits 27-29 control signals ISj ^ for multiplexers 36, 38, 35 and 39, and - bits 30-32 control signals CSj for condition circuit 35.

8103265 ' m t- - 7 -8103265 'm t- - 7 -

De indeling van de woorden is afgebeeld in fig. 4.The format of the words is shown in Fig. 4.

De via het ingangskanaal aan de bitslice toe te voeren informatie bestaat uit: - de spanningswaarden van het ingangs- en uitgangsspanningmeet-5 circuit; deze waarden worden toegevoerd via de analoge multiplexer 36, nadat zij zijn gedigitaliseerd in de analoog-digitaal omzetter 37 en via de digitale multiplexer 39; - de digitale signalen van de diodestroomdetectoren, van de polari-teitsdetector en uit de door de bits DA^ bepaalde informatie; TO deze informatie wordt toegevoerd via de digitale multiplexers 38 en 39.The information to be supplied to the bit slice via the input channel consists of: - the voltage values of the input and output voltage measuring-5 circuit; these values are supplied through the analog multiplexer 36 after they have been digitized in the analog-digital converter 37 and through the digital multiplexer 39; - the digital signals from the diode current detectors, from the polarity detector and from the information determined by the bits DA1; TO this information is supplied through digital multiplexers 38 and 39.

De via het uitleesregister 40 afgegeven informatie wordt gevormd door de aan de ontsteekschakelingen en aan de kortsluit-schakeling toe te voeren stuursignalen.The information supplied via the read register 40 is formed by the control signals to be supplied to the ignition circuits and to the short-circuit.

15 In fig. 5 is het flowdiagram gegeven voor de in de microprocessor plaats vindende bewerkingen voor het geval de stuurschakeling wordt toegepast in een energieomzetter met pulserende belasting.In Fig. 5 the flow chart is given for the operations taking place in the microprocessor in case the control circuit is used in a pulsed load power converter.

In programmastap 1 wordt de gemeten polariteit in de 20 bitslice 31 vastgesteld. Afhankelijk van de geconstateerde waarde van deze polariteit geeft de bitslice in programmastap 2 of 2' de stuurimpuls af voor een van de beide ontsteekschakelingen 26, 27. Verondersteld zij nu dat ten gevolge hiervan de thyristoren 8 en 11 in de geleidende toestand zijn gebracht, d.w.z. dat de 25 thyristorfase A is aangebroken. Programmastap 3 introduceert ver-volgens een vertraging, na verloop waarvan het grootste gedeelte van de thyristorfase A verstreken is. In programmastap 4 wordt een teller in de bitslice met een bepaalde waarde geset en gestart.In program step 1, the measured polarity in the 20 bit slice 31 is determined. Depending on the observed value of this polarity, the bit slice in program step 2 or 2 'delivers the control pulse for one of the two ignition circuits 26, 27. Suppose now that as a result of this the thyristors 8 and 11 are brought into the conducting state, ie that the thyristor phase A has arrived. Program step 3 then introduces a delay after which most of the thyristor phase A has elapsed. In program step 4, a counter in the bit slice with a certain value is set and started.

In programmastap 5 wordt de gemeten uitgangsspanning.in de bitslice 30 vergeleken met de ingestelde waarde. Blijkt deze uitgangsspanning te laag, dan wordt vervolgens in programmastap 6 gekeken of de diodefase B reeds is ingetreden. Is dit laatste het geval, dan kan, na een in programmastap 7 geintroduceerde vertraging, het volgende thyristorpaar worden ontstoken. Het programma begint dan 35 weer bij programmastap 1. Is in programmastap 6 geen diodestroom geconstateerd, dan wordt in programmastap 8 gekeken of de teller 8103265 - 8 -In program step 5, the measured output voltage in the bit slice 30 is compared with the set value. If this output voltage turns out to be too low, it is then checked in program step 6 whether the diode phase B has already started. If the latter is the case, the following thyristor pair can be ignited after a delay introduced in program step 7. The program then starts again at program step 1. If no diode current has been detected in program step 6, it is checked in program step 8 whether the counter 8103265 - 8 -

*> J*> J

in de bitslice reeds tot nul is afgeteld. Is dit het gevai, dan wordt, nu een met de ingestelde tellerstand overeenkomend tijd-interval is verstreken, de thyristorfase A kennelijk niet gevolgd door de diodefase B en wordt opnieuw aangevangen met programma-5 stap 1. Zolang de tellerstand in de bitslice nog niet nul is, wordt verondersteld dat de thyristorfase A nog niet verstreken is en de diodefase B nog kan intreden. Als in programmestap 5 geconstateerd is dat de uitgangsspanning te hoog is, dan dient op het moment dat de thyristoren 9 en 10 in de geleidende toestand 10 worden gebracht tegelijk de kortsluiting over de primaire wikke-ling van de uitgangstransformator Ιό te worden aangebracht. Allereerst wordt echter in programmastap 9 gekeken of de diodefase B reeds is ingetreden. Is dit laatste het gevai, dan kan, na een in programmastap 10 geintroduceerde vertraging, welke nu 15 echter afhankelijk is van de gewenste restspanning op de conden-sator 7, het thyristorpaar 9, 10 worden ontstoken en de kortsluiting worden aangebracht. Is in programmastap 9 geen diodestroom geconstateerd, dan wordt in programmastap 11 gekeken of de teller in de bitslice tot nul is afgeteld. Is dit het gevai, dan wordt, 20 nu een met de ingestelde tellerstand overeenkomend tijdlnterval is verstreken, de thyristorfase A kennelijk niet gevolgd door de diodefase B. Zolang de tellerstand in de bitslice nog niet nul is, wordt verondersteld dat de thyristorfase A nog niet verstreken is en de diodefase B nog kan intreden. In programmastap 12 wordt de 25 polariteit van de spanning Ec vastgelegd en vervolgens wordt in programmastap 13 of 13' de stuurimpuls voor het nu te ontsteken thyristorpaar afgegeven en de kortsluiting aangebracht. Na de als- -dan verlopende thyristorfase C volgt een volledige diodefase D.has already counted down to zero in the bit slice. If this is the case, now that a time interval corresponding to the set counter position has elapsed, the thyristor phase A is apparently not followed by the diode phase B and is restarted with program-5 step 1. As long as the counter position in the bit slice is not yet is zero, it is assumed that thyristor phase A has not yet expired and diode phase B can still occur. If it is established in program step 5 that the output voltage is too high, then the moment the thyristors 9 and 10 are brought into the conducting state 10, the short circuit must be applied simultaneously to the primary winding of the output transformer Ιό. First, however, it is checked in program step 9 whether the diode phase B has already started. If the latter is the case, then after a delay introduced in program step 10, which now depends on the desired residual voltage on the capacitor 7, the thyristor pair 9, 10 can be ignited and the short circuit applied. If no diode current has been detected in program step 9, it is checked in program step 11 whether the counter in the bit slice has counted down to zero. If this is the case, now that a time interval corresponding to the set counter position has elapsed, the thyristor phase A is apparently not followed by the diode phase B. As long as the counter position in the bit slice is not yet zero, it is assumed that the thyristor phase A is not yet has passed and the diode phase B can still start. In program step 12, the polarity of the voltage Ec is determined, and in program step 13 or 13 'the control pulse for the thyristor pair to be ignited is then applied and the short circuit is applied. After the then-running thyristor phase C, a complete diode phase D follows.

De kortsluiting blijft aanwezig tot na deze diodefase. Hiertoe 30 wordt in programmastap 1Λ de vereiste vertraging aangebracht, na verloop waarvan, in programmastap 15, de kortsluiting wordt weggenomen. De energieomzetter is nu gestopt met de energietoe-voer naar de buffer 2. Nadat de eerstvolgende energiepuls aan de buffer is onttrokken, kan gekeken worden of de uitgangsspanning 35 beneden de ingestelde waarde is gekomen. Is dit het gevai, dan kan de energieomzetter weer gestart worden en begint het programmeThe short circuit remains until after this diode phase. For this purpose, the required delay is applied in program step 1Λ, after which the short circuit is removed in program step 15. The energy converter has now stopped supplying energy to the buffer 2. After the next energy pulse has been extracted from the buffer, it can be checked whether the output voltage 35 has fallen below the set value. If this is the case, the energy converter can be restarted and the program starts

NN

8103265 * »' - 9 - opnieuw bij stap 1. Is de uitgangsspanning nog te hoog, dan dient nogmaals gewacht te worden en wel totdat de volgende energiepuls aan de buffer is onttrokken. Het telkenmale na energieonttrekking aan de buffer vergelijken van de uitgangsspanning wordt gereali-5 seerd in programmastap 16.8103265 * »- - 9 - again at step 1. If the output voltage is still too high, wait again until the next energy pulse has been drawn from the buffer. The comparison of the output voltage every time after energy extraction from the buffer is realized in program step 16.

De vertragingen welke in de programmstappen 7 en 10 zijn geintroduceerd komen overeen met de duur van de desbetreffende diodefasen. In de voorgaande beschouwing is verondersteld dat deze vertragingen vast ingeprogrammeerd zijn. Een verbetering wordt 10 echter verkregen door deze vertragingen afhankelijk te laten zijn van de waarde van de ingangsspanning; op deze wijze worden variaties in de ingangsspanning verdisconteerd. In de microprocessor dient dan een tabel te worden opgenomen, welke bij diverse waarden van de ingangsspanning de vereiste vertraging 15 bevat.The delays introduced in program steps 7 and 10 correspond to the duration of the respective diode phases. In the foregoing consideration, it has been assumed that these delays are permanently programmed. However, an improvement is obtained by making these delays dependent on the value of the input voltage; in this way, variations in the input voltage are discounted. A table must then be included in the microprocessor, which contains the required delay at various values of the input voltage.

81032658103265

Claims (3)

1. Energieomzetter, waarbij energie van een bron, onder gebruikmaking van een, van een serie-resonante keten, ten riiinste twee thyristoren, antiparallel daaraan geschakelde dioden en van 5 een hoogfrequente uitgangstransformator voorziene brugschakeling en een energiebuffer, aan een belasting wordt toegevoerd, waarbij voorts een stuurschakeling aanwezig is, welke de vuurimpulsen afgeeft om de respectievelijke thyristoren in de geleidende toestand te brengen, met het kenmerk, dat deze stuurschakeling is 10 voorzien van: - een uitgangsspanningmeetcircuit; - diodestroomdetectoren om, de aanwezigheid van stroom door genoemde dioden indicerende signalen af te geven; - een polariteitsdetector om de polariteit van de spanning in de 15 serie-resonante keten te bepalen; - thyristorontsteekschakellngen voor het genereren van genoemde vuurimpulsenj en - een microprocessor, welke, met behulp van een programmatisch ingebouwde en afhankelijk van de gemeten uitgangsspanning en 20 van geconstateerde stroomdoorgang door genoemde dioden zijnde vertraging de tijdstippen bepaalt, waarop stuursignalen voor de, door de polariteitsdetector aangewezen thyristorontsteekschake-lingen worden afgegeven.1. Energy converter, wherein energy is supplied from a source, using a series resonant circuit, at least two thyristors, antiparallel connected diodes and a bridge circuit provided with a high-frequency output transformer and an energy buffer, wherein there is furthermore a control circuit which supplies the fire pulses to bring the respective thyristors into the conducting state, characterized in that this control circuit is provided with: - an output voltage measuring circuit; diode current detectors to output signals indicating the presence of current through said diodes; - a polarity detector to determine the polarity of the voltage in the series resonant circuit; - thyristor ignition switches for generating said fire pulses and - a microprocessor, which, with the aid of a delay built-in and depending on the measured output voltage and of the current passage through said diodes, determines the times at which control signals for the polarity detector indicated thyristor triggering circuits are delivered. 2. Energieomzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, 25 dat de stuurschakeling is voorzien van een kortsluitschakeling, welke, in het geval de energieomzetter pulsvormig wordt belast en zodra in de microprocessor is vastgesteld dat de gemeten uitgangsspanning groter is dan de waarde waarop de energieomzetter is ingesteld, de primaire wikkeling van de uitgangstransformator 30 kortsluit voor een in de microprocessor bepaalde tijd, waarna de microprocessor het eerstvolgende stuursignaal voor de des-betreffende thyristorontsteekschakeling afgeeft zodra is vastgesteld dat de gemeten uitgangsspanning kleiner is dan de waarde waarop de energieomzetter is ingesteld. 8103265 % - η -2. Energy converter according to claim 1, characterized in that the control circuit is provided with a short-circuit, which, in case the energy converter is loaded in pulse form, and as soon as it has been determined in the microprocessor that the measured output voltage is greater than the value at which the energy converter is set, the primary winding of the output transformer 30 short-circuits for a time determined in the microprocessor, after which the microprocessor outputs the next control signal for the respective thyristor ignition circuit once the measured output voltage is determined to be less than the value at which the power converter is set. 8103265% - η - 3. Energieomzetter volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de stuurschakeling is voorzien van een ingangsspanningmeet-circuit en de microprocessor geheugenmiddelen bevat waarln een tabel is opgenomen, welke voor elke gemeten ingangsspanning de 5 specifieke vertragingstijd bevat die bepalend is voor het vast-stellen van het ontstekingstijdstip van de thyristoren. 81032653. Energy converter according to claim 1 or 2, characterized in that the control circuit is provided with an input voltage measuring circuit and the microprocessor contains memory means, in which a table is included, which for each measured input voltage contains the specific delay time which determines the fixed -set the ignition time of the thyristors. 8103265
NL8103265A 1981-07-08 1981-07-08 AC=DC power converter using microprocessor - controlling firing of thyristor bridge circuit supplying power to output rectifier circuit via HF transformer NL8103265A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8103265A NL8103265A (en) 1981-07-08 1981-07-08 AC=DC power converter using microprocessor - controlling firing of thyristor bridge circuit supplying power to output rectifier circuit via HF transformer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8103265A NL8103265A (en) 1981-07-08 1981-07-08 AC=DC power converter using microprocessor - controlling firing of thyristor bridge circuit supplying power to output rectifier circuit via HF transformer
NL8103265 1981-07-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8103265A true NL8103265A (en) 1983-02-01

Family

ID=19837761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8103265A NL8103265A (en) 1981-07-08 1981-07-08 AC=DC power converter using microprocessor - controlling firing of thyristor bridge circuit supplying power to output rectifier circuit via HF transformer

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL8103265A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5243509A (en) * 1990-08-14 1993-09-07 General Electric Cgr S.A. Variable frequency resonant converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5243509A (en) * 1990-08-14 1993-09-07 General Electric Cgr S.A. Variable frequency resonant converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8103475A (en) ENERGY CONVERTER.
NL8103474A (en) ENERGY CONVERTER.
EP0013273B1 (en) Auxiliary commutation circuit for an inverter
NL8103265A (en) AC=DC power converter using microprocessor - controlling firing of thyristor bridge circuit supplying power to output rectifier circuit via HF transformer
JPH08214560A (en) Clamp-type resonant link inverter with noise margin
US5159657A (en) Method and apparatus for controlling single or polyphase a.c. power controllers
JPH05226981A (en) Variable-length high-accuracy pulse generator
US4612611A (en) Starting circuit for a parallel resonant circuit inverter
US5329209A (en) Self-oscillating circuit for driving a gas discharge lamp, particularly for use on board a motor vehicle
EP0253432B1 (en) Energy converter
US4618921A (en) Power supply system and a starting method thereof
SU744898A1 (en) Method of control of direct frequency converter with artificial switching
RU2097892C1 (en) Ac relay
SU1043822A1 (en) Sine signal pulse shaper
SU1686667A1 (en) Method for controlling inverter having transformer output
KR840001055A (en) DC welding power supply
SU1465960A1 (en) Device for shaping pulses with preset rise/fall time
JPS63286275A (en) Power unit for ac arc welding machine
RU1802765C (en) Dc converter for arc welding
NL8601831A (en) Power supply controller for AC load - ensures selected power value is constant despite changes in supply frequency using triac and limiting resistor
JPH1169838A (en) Resonance-type inverter device
SU1261062A1 (en) Device for generating control pulses of converter thyristors
JPH0365025A (en) Power converter
EP1012975A1 (en) Power control
JPS5845839B2 (en) Laser processing equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed