RU2282934C1 - Voltage inverter with protection of transformer from one-sided saturation - Google Patents

Voltage inverter with protection of transformer from one-sided saturation Download PDF

Info

Publication number
RU2282934C1
RU2282934C1 RU2005103673/09A RU2005103673A RU2282934C1 RU 2282934 C1 RU2282934 C1 RU 2282934C1 RU 2005103673/09 A RU2005103673/09 A RU 2005103673/09A RU 2005103673 A RU2005103673 A RU 2005103673A RU 2282934 C1 RU2282934 C1 RU 2282934C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
winding
cycle
transformer
output
Prior art date
Application number
RU2005103673/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Федорович Грунин (RU)
Сергей Федорович Грунин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "АТС-КОНВЕРС"
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 Общество с ограниченной ответственностью "АТС-КОНВЕРС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "АТС-КОНВЕРС"
Priority to RU2005103673/09A priority Critical patent/RU2282934C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2282934C1 publication Critical patent/RU2282934C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

FIELD: engineering of devices for transforming direct voltage to alternating voltage.
SUBSTANCE: proposed is saturation inverter with protection of transformer from one-sided saturation, with stabilization of active value of output voltage. Force transformer is utilized, primary winding of which is formed by two serially connected windings with their splitting from point of their connection. For turn-wise connection of windings to source of power, commutators are installed. Frequency of output voltage of inverter is set by clock generator. Two channels are present for measuring voltage induced in windings of first and second semi-periods. When in one of windings one semi-period is formed, another winding is utilized at that time as measuring winding, on which current voltage, proportional to EMF of transformer core magnetization, is measured.
EFFECT: prevented one-sided saturation of force transformer of inverter and simplification of construction of device.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в преобразователях постоянного напряжения в переменное.The invention relates to the field of electrical engineering and is intended for use in DC-AC converters.

Известны устройства для преобразования постоянного напряжения в переменное посредством периодического переключения полярности напряжения, подаваемого на первичные обмотки силового трансформатора, с выхода которого снимают переменное напряжение для подключения нагрузки. Они имеют недостаток - возникновение одностороннего насыщения магнитопровода силового трансформатора при изменениях входного напряжения, асимметрии нагрузки или элементов схемы.Known devices for converting direct voltage to alternating by periodically switching the polarity of the voltage supplied to the primary windings of the power transformer, the output of which remove the alternating voltage to connect the load. They have a drawback - the occurrence of one-sided saturation of the magnetic core of a power transformer with changes in input voltage, load asymmetry, or circuit elements.

Известны устройства с устранением этого недостатка путем применения средств обнаружения магнитного насыщения магнитопровода силового трансформатора с контролем напряжения на выходе дополнительно введенного в схему трансформатора тока.Known devices for eliminating this drawback by using means for detecting magnetic saturation of the magnetic core of a power transformer with voltage control at the output of a current transformer additionally introduced into the circuit.

В частности, контроль начала насыщения магнитопровода осуществляется путем контроля напряжения на выходе трансформатора тока и определения второй производной от тока в силовом трансформаторе [1]. Однако в преобразователе постоянного напряжения в переменное для такого решения необходимы отдельный трансформаторный датчик тока и сложные быстродействующие средства контроля второй производной, что усложняет конструкцию.In particular, the control of the beginning of saturation of the magnetic circuit is carried out by monitoring the voltage at the output of the current transformer and determining the second derivative of the current in the power transformer [1]. However, in a DC-AC converter, such a solution requires a separate transformer current sensor and complex high-speed means of monitoring the second derivative, which complicates the design.

Известны схемы предотвращения асимметричного насыщения магнитопровода силового трансформатора с компенсацией насыщения противоположно направленным воздействием, с дополнительным питанием обмотки трансформатора током противоположной полярности [2].Known schemes for preventing asymmetric saturation of the magnetic core of a power transformer with saturation compensation in the opposite direction, with additional power supply to the transformer winding with a current of opposite polarity [2].

Однако это усложняет конструкцию и в мощных инверторах приводит к ухудшению массогабаритных показателей.However, this complicates the design and in powerful inverters leads to a deterioration in overall dimensions.

Известно устройство предотвращения насыщения трансформатора - инвертор для работы с емкостной нагрузкой - люминесцентной лампой [3].A device for preventing saturation of a transformer is known — an inverter for operation with a capacitive load — a fluorescent lamp [3].

Инвертор содержит схемы контроля постоянной и переменной составляющих при управлении транзисторными ключами и средства предотвращения насыщения трансформатора. Недостатком являются неудовлетворительные массогабаритные показатели и сложность конструкции.The inverter contains control circuits for the constant and variable components when controlling transistor switches and means to prevent saturation of the transformer. The disadvantage is unsatisfactory weight and size indicators and the complexity of the design.

Известно также использование двух датчиков насыщения для борьбы с насыщением трансформатора, однако это существенно усложняет конструкцию [4].It is also known the use of two saturation sensors to combat saturation of the transformer, however, this significantly complicates the design [4].

Ближайшим известным аналогом является патент РФ [5]. В этом устройстве выполняется ограничение одностороннего насыщения трансформатора импульсного преобразователя напряжения с использованием средств выявления сигнала, пропорционального току намагничивания трансформатора, средств сравнения его с заданным опорным сигналом, пропорциональным максимальному допустимому току намагничивания, и средств формирования управляющего сигнала, корректирующего режим перемагничивания трансформатора.The closest known analogue is a patent of the Russian Federation [5]. This device restricts the one-sided saturation of the transformer of a pulse voltage converter using means for detecting a signal proportional to the magnetization current of the transformer, means for comparing it with a given reference signal proportional to the maximum permissible magnetization current, and means for generating a control signal that corrects the magnetization reversal mode of the transformer.

Недостаток такого устройства заключается в сложности практической реализации такого решения в конструкции, так как для этого необходимы средства выявления сигнала, пропорционального току намагничивания трансформатора, а также, для выполнения измерений и контроля магнитного поля в магнитопроводе, необходима сложная конструкция магнитопровода трансформатора, в котором требуется выделить часть магнитопровода, создать короткозамкнутый виток, охватывающий эту выделенную часть магнитопровода трансформатора, и к нему подключать средства измерения тока, что усложняет конструкцию как самого магнитопровода, так и преобразователя в целом.The disadvantage of this device is the complexity of the practical implementation of such a solution in the design, since this requires means of detecting a signal proportional to the magnetization current of the transformer, and also, to perform measurements and control the magnetic field in the magnetic circuit, a complex construction of the magnetic circuit of the transformer is required, in which it is necessary to isolate part of the magnetic circuit, create a short-circuited coil covering this selected part of the transformer magnetic circuit, and connect means to it and current measurements, which complicates the design of both the magnetic circuit itself and the converter as a whole.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в предотвращении одностороннего насыщения силового трансформатора инвертора-преобразователя напряжения при возникновении условий работы, приводящих к асимметрии тока и напряжения, а также упрощении конструкции за счет исключения функциональных узлов, в которых используют специальный трансформатор тока либо иные конструктивно сложные решения для выявления одностороннего насыщения магнитопровода силового трансформатора.The problem to which the claimed invention is directed is to prevent one-sided saturation of the power transformer of the inverter-voltage converter when operating conditions arise leading to asymmetry of current and voltage, as well as simplifying the design by eliminating functional units that use a special current transformer or other structurally complex solutions for detecting one-sided saturation of the magnetic core of a power transformer.

Для решения поставленной задачи предложено следующее техническое решение.To solve this problem, the following technical solution is proposed.

Инвертор содержит средства, обеспечивающие на его выходе стабилизацию действующего значения напряжения в заданном диапазоне допустимых величин. При этом одностороннее насыщение предотвращается применением средств, которые обеспечивают равенство вольт-секундных площадей в положительный и отрицательный полупериоды формируемого напряжения и равенство магнитных потоков в магнитопроводе силового трансформатора, выполненного с двумя одинаковыми последовательно соединенными первичными силовыми обмотками.The inverter contains means providing at its output stabilization of the effective voltage value in a given range of permissible values. In this case, one-sided saturation is prevented by the use of means that ensure the equality of volt-second areas in the positive and negative half-periods of the generated voltage and the equality of magnetic fluxes in the magnetic core of the power transformer, made with two identical primary power windings connected in series.

Предложенное решение характеризуется следующими признаками.The proposed solution is characterized by the following features.

Инвертор-преобразователь постоянного напряжения в переменное со стабилизацией действующего значения выходного напряжения содержит следующие основные элементы.The inverter-converter DC to AC with stabilization of the effective value of the output voltage contains the following main elements.

Силовой трансформатор с первой и второй последовательно соединенными первичными обмотками, точка соединения которых подключена к одному выводу для источника питания, а концы первой и второй обмоток через управляемые коммутаторы подсоединены к второму выводу для источника питания. Средство управления коммутаторами, предназначенное для поочередного подключения этих обмоток к второму выводу для источника питания с целью начала формирования первого полупериода переменного напряжения в первой обмотке и начала формирования второго полупериода - во второй обмотке. Тактовый генератор, выход которого подключен к средству управления коммутаторами.A power transformer with the first and second series-connected primary windings, the connection point of which is connected to one terminal for the power source, and the ends of the first and second windings are connected through the managed switches to the second terminal for the power source. Switch management tool designed to alternately connect these windings to a second terminal for a power source in order to start forming a first half-period of alternating voltage in the first winding and start forming a second half-period in the second winding. A clock generator whose output is connected to a switch management tool.

Предложенное решение отличается от известных следующей совокупностью признаков и дополнительно введенными основными узлами и элементами.The proposed solution differs from the known by the following set of features and additionally introduced by the main nodes and elements.

Средства выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, подсоединенные входами к первой и второй обмоткам и выполненные с возможностью воспринимать сигналы со второй обмотки при формировании в первой обмотке напряжения первого полупериода и воспринимать сигналы с первой обмотки при формировании во второй обмотке напряжения второго полупериода.Means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core, connected by inputs to the first and second windings and configured to receive signals from the second winding when the first half-voltage is generated in the first winding and to receive signals from the first winding when the second half-voltage is generated in the second winding.

Средство вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод в первой обмотке, подсоединенное входом к средству выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, снимаемого со второй обмотки трансформатора. Источник опорного напряжения, пропорционального заданной величине действующего значения напряжения, которое должно быть сформировано в первый полупериод. Средство сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением источника опорного напряжения, подсоединенное входами к источнику опорного напряжения и к выходу средства вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, и выход этого средства сравнения соединен с тем входом средства управления коммутаторами, который предназначен для прекращения формирования напряжения первого полупериода при достижении равенства действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением. Средство вычисления среднего значения напряжения первого полупериода, формируемого в первой обмотке, подсоединенное входом к средству выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, снимаемого со второй обмотки. Средство, запоминающее среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод, подсоединенное входом к выходу средства вычисления среднего значения сформированного напряжения первого полупериода. Средство вычисления среднего значения напряжения второго полупериода, формируемого во второй обмотке, подсоединенное входом к средству выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, снимаемого с первой обмотки. Средство сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода, подсоединенное входами к выходу средства вычисления среднего значения текущего напряжения второго полупериода, формируемого во второй обмотке, и к выходу средства, запоминающего среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод, а выход этого средства сравнения соединен с тем входом средства управления коммутаторами, который предназначен для прекращения формирования напряжения второго полупериода при равенстве среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода.Means for calculating the effective value of the voltage generated in the first half-cycle in the first winding, connected by an input to the means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the core of the transformer removed from the second winding of the transformer. The reference voltage source is proportional to the specified value of the effective voltage value, which should be generated in the first half-cycle. The means for comparing the actual value of the current voltage of the first half-period with the reference voltage of the reference voltage source, connected by the inputs to the reference voltage source and to the output of the means for calculating the effective voltage value generated in the first half-period, and the output of this comparison means is connected to that input of the switch control device, which is intended to stop the formation of the voltage of the first half-cycle when the equality of the effective value of the current voltage of the first about half-cycle with a reference voltage. Means for calculating the average voltage value of the first half-cycle generated in the first winding, connected by an input to a means for detecting a voltage proportional to the magnetizing EMF of the transformer core, removed from the second winding. Means storing the average value of the voltage generated in the first half-cycle, connected to the input of the output of the means for calculating the average value of the generated voltage of the first half-cycle. Means for calculating the average voltage value of the second half-cycle generated in the second winding, connected by an input to the means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core removed from the first winding. Means for comparing the average value of the current voltage of the second half-cycle with the stored average value of the voltage of the first half-cycle, connected by the inputs to the output of the means for calculating the average value of the current voltage of the second half-cycle, formed in the second winding, and to the output of the tool that remembers the average value of the voltage generated in the first half-cycle, and the output of this comparison tool is connected to that input of the switch management tool, which is designed to stop the formation of voltage I the second half-cycle with equal average current voltage of the second half-cycle with the stored mean value of voltage of the first half cycle.

И, кроме того, с целью устранения остаточного намагничивания магнитопровода трансформатора, параллельно по меньшей мере одной из обмоток трансформатора подсоединен управляемый средством управления коммутаторами ключ для короткого замыкания этой обмотки, выполненный с возможностью замыкать эту обмотку только при одновременно разомкнутых коммутаторах питания первой и второй обмоток, когда эти обмотки отключены от источника питания.And, in addition, in order to eliminate the residual magnetization of the transformer magnetic circuit, parallel to at least one of the transformer windings is connected a switch controlled by the switch control means for short-circuiting this winding, configured to close this winding only when the power switches of the first and second windings are simultaneously open, when these windings are disconnected from the power source.

Схемы инвертора-преобразователя постоянного напряжения в переменное со стабилизацией действующего значения выходного напряжения представлены на фиг.1-3.The circuit of the inverter-converter DC to AC with stabilization of the effective value of the output voltage is shown in figures 1-3.

На фиг.1 показана схема инвертора. Средства выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, размещены в соответствующих каналах контроля, измерения и управления формированием полупериодов напряжения и подсоединены к обмоткам через управляемые коммутаторы. Для короткого замыкания последовательно соединенных первой и второй обмоток, когда они отключены от источника питания, использован один ключ.Figure 1 shows the circuit of the inverter. Means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core are located in the corresponding channels for monitoring, measuring and controlling the formation of half-periods of voltage and are connected to the windings through controlled switches. For a short circuit of the first and second windings connected in series, when they are disconnected from the power source, one key is used.

На фиг.2 показан инвертор, в котором для раздельного короткого замыкания каждой из последовательно соединенных первой и второй обмоток, когда они отключены от источника питания, использован сдвоенный ключ.Figure 2 shows the inverter, in which for a separate short circuit of each of the series-connected first and second windings, when they are disconnected from the power source, a double key is used.

На фиг.3 показан инвертор, в котором средства выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, сосредоточены в соответствующих каналах контроля, измерения и управления формированием полупериодов напряжения и подсоединены непосредственно к обмоткам. Для короткого замыкания последовательно соединенных первой и второй обмоток, когда они отключены от источника питания, в схеме содержится один ключ.Figure 3 shows an inverter in which the means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the core of the transformer are concentrated in the corresponding channels for monitoring, measuring and controlling the formation of half-periods of voltage and are connected directly to the windings. For a short circuit of the first and second windings connected in series, when they are disconnected from the power source, the circuit contains one key.

На фиг.1-3 приняты следующие обозначения.Figure 1-3 adopted the following notation.

1, 2 - входные выводы питания;1, 2 - input power pins;

3, 4 - выходные выводы;3, 4 - output conclusions;

5 - силовой трансформатор;5 - power transformer;

6 - первая обмотка;6 - the first winding;

7 - вторая обмотка;7 - second winding;

8 - выходная обмотка;8 - output winding;

9, 10 - коммутаторы;9, 10 - switches;

11 - средство управления коммутаторами и ключами;11 - management tool switches and keys;

12 - тактовый генератор;12 - clock generator;

13 - канал контроля, измерения и управления формированием напряжения первого полупериода;13 - channel for monitoring, measuring and controlling the formation of voltage of the first half-cycle;

14 - канал контроля, измерения и управления формированием напряжения второго полупериода;14 - channel for monitoring, measuring and controlling the formation of voltage of the second half-cycle;

15 - источник опорного напряжения, пропорционального заданной величине действующего значения напряжения, которое должно быть сформировано в первый полупериод;15 is a reference voltage source proportional to a given value of the effective voltage value, which should be generated in the first half-cycle;

16 - средство вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод в первой обмотке;16 - means for calculating the effective value of the voltage generated in the first half-period in the first winding;

17 - средство сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением источника опорного напряжения;17 - means for comparing the current value of the current voltage of the first half-cycle with the reference voltage of the reference voltage source;

18 - средство вычисления среднего значения напряжения первого полупериода, формируемого в первой обмотке;18 - means for calculating the average voltage value of the first half-cycle formed in the first winding;

19 - средство вычисления среднего значения напряжения второго полупериода, формируемого во второй обмотке;19 - means for calculating the average voltage value of the second half-cycle generated in the second winding;

20 - средство, запоминающее среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод;20 is a tool that stores the average value of the voltage generated in the first half-cycle;

21 - средство сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода;21 - means for comparing the average value of the current voltage of the second half-cycle with the stored average voltage value of the first half-cycle;

22 - ключ для короткого замыкания обмоток в промежутки времени, когда они отключены от источника питания;22 - key for short circuit windings at intervals when they are disconnected from the power source;

23 - первое средство для выделения с второй обмотки напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора при формировании на первой обмотке первого полупериода напряжения;23 - the first means for isolating from the second winding a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core when forming the first half-period of voltage on the first winding;

24 - второе средство для выделения с первой обмотки напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора при формировании на второй обмотке второго полупериода напряжения.24 - second means for isolating from the first winding a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core when forming a second voltage half-period on the second winding.

В схеме инвертора фиг.1 входные выводы 1, 2 предназначены для подачи на инвертор постоянного напряжения с источника питания.In the circuit of the inverter of figure 1, the input terminals 1, 2 are designed to supply a constant voltage to the inverter from a power source.

Выходные выводы 3, 4 инвертора предназначены для подачи на внешнюю нагрузку переменного напряжения, стабилизированного по величине действующего значения с заданной погрешностью и находящегося в диапазоне от минимального до максимального значения.The output terminals 3, 4 of the inverter are designed to supply an external load with an alternating voltage stabilized by the value of the effective value with a given error and in the range from minimum to maximum value.

Силовой трансформатор 5 содержит две последовательно соединенные обмотки: первую обмотку 6 и вторую обмотку 7; отвод от точки их соединения подсоединен к входному выводу 1 для подключения к источнику питания.The power transformer 5 contains two series-connected windings: the first winding 6 and the second winding 7; a tap from their connection point is connected to input terminal 1 for connecting to a power source.

Выходная обмотка 8 трансформатора 5 соединена с выходными выводами 3, 4 для подключения нагрузки.The output winding 8 of the transformer 5 is connected to the output terminals 3, 4 for connecting the load.

Выводы концов второй обмотки 7 и первой обмотки 6 соединены с управляемыми коммутаторами 9 и 10, которые выполнены с возможностью поочередного подключения концов этих обмоток к входному выводу питания 2 по сигналам средства 11 управления коммутаторами и ключами.The findings of the ends of the second winding 7 and the first winding 6 are connected to controlled switches 9 and 10, which are configured to alternately connect the ends of these windings to the input power output 2 by the signals of the means 11 for managing switches and keys.

Средство 11 управления коммутаторами и ключами предназначено для управления коммутаторами 9, 10, для управления началом и окончанием формирования напряжений первого и второго полупериодов, а также и для управления ключом 22, осуществляющим короткое замыкание обмоток 6, 7, когда они отключены коммутаторами 9, 10 от источника питания.The switch and key management means 11 is intended to control the switches 9, 10, to control the beginning and end of the formation of voltages of the first and second half-periods, and also to control the key 22, which short-circuits the windings 6, 7 when they are disconnected by the switches 9, 10 from power source.

Коммутаторы 9 и 10 предназначены для поочередного подключения либо второй обмотки 7, либо первой обмотки 6 к выводу питания 2, а также для подключения обмотки 6 или 7, которая в это время не подключена к источнику питания, к соответствующему каналу 14 или 13, предназначенному для контроля, измерения и управления формированием полупериодов напряжения. Средства выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, не показаны и содержатся в каналах 13 и 14. Они включают в себя активные сопротивления и, при необходимости, иные элементы, например, для масштабирования, компенсации систематических погрешностей, ограничители и фильтры.The switches 9 and 10 are designed to alternately connect either the second winding 7 or the first winding 6 to the power output 2, as well as to connect the winding 6 or 7, which at this time is not connected to the power source, to the corresponding channel 14 or 13, intended for monitoring, measuring and controlling the formation of half-periods of voltage. Means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core are not shown and are contained in channels 13 and 14. They include active resistances and, if necessary, other elements, for example, for scaling, compensation for systematic errors, limiters, and filters.

Управляющие входы коммутаторов 9 и 10 подсоединены к выходам средства 11 управления коммутаторами и ключами. Тактовый генератор 12 служит для генерирования импульсов, которые задают частоту формируемого переменного напряжения; выход этого генератора соединен с входом средства 11 управления коммутаторами и ключами.The control inputs of the switches 9 and 10 are connected to the outputs of the means 11 for managing switches and keys. The clock generator 12 is used to generate pulses that specify the frequency of the generated alternating voltage; the output of this generator is connected to the input of the switch and key management means 11.

Вход канала 13, предназначенного для контроля и измерения напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, и для управления формированием напряжения первого полупериода, а также вход канала 14, предназначенного для контроля и измерения напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, и управления формированием напряжения второго полупериода, подсоединены к выходным измерительным выводам коммутаторов 9, 10. Эти коммутаторы предназначены для коммутации силовых цепей питания обмоток 6, 7 трансформатора 5 инвертора. Кроме того, каждый из них содержит средства, которые при разомкнутой этим коммутатором силовой цепи передают на выходные измерительные выводы данного коммутатора сигналы с соответствующей обмотки трансформатора, соединенной с входом этого коммутатора, например полупроводниковые ключи. Коммутаторы 9, 10 имеют входные выводы, соединенные соответственно с второй обмоткой 7 и первой обмоткой 6 трансформатора 5, выходные силовые выводы, соединенные с входным выводом питания 2, а также выходные измерительные выводы, соединенные с входами каналов 13, 14 контроля, измерения и управления формированием напряжений первого и второго полупериодов. Выходы каналов 13 и 14 соединены с входами средства 11, предназначенного для управления коммутаторами.The input of the channel 13, designed to control and measure the voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core, and to control the formation of voltage of the first half-cycle, as well as the input of the channel 14, which is used to control and measure the voltage proportional to the EMF of the magnetization of the core of the transformer, and control the formation of voltage of the second half-cycle connected to the output test leads of the switches 9, 10. These switches are designed for switching power winding power circuits 6, 7 of the transformer 5 of the inverter. In addition, each of them contains means that, when the power circuit is open by this switch, transfers signals from the corresponding transformer winding connected to the input of this switch, for example, semiconductor switches, to the output measuring leads of this switch. The switches 9, 10 have input leads connected respectively to the second winding 7 and the first winding 6 of the transformer 5, output power leads connected to the input power output 2, and also output measuring leads connected to the inputs of the channels 13, 14 of monitoring, measurement and control the formation of stresses of the first and second half-periods. The outputs of the channels 13 and 14 are connected to the inputs of the means 11, designed to control the switches.

Канал 13 контроля, измерения и управления формированием напряжения первого полупериода содержит средство выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, и следующие схемы.Channel 13 for monitoring, measuring and controlling the formation of voltage of the first half-cycle contains means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core, and the following circuits.

Источник 15 опорного напряжения, пропорционального заданной величине действующего значения напряжения, которое должно быть сформировано в первый полупериод.The source 15 of the reference voltage, proportional to a given value of the effective value of the voltage that must be generated in the first half-cycle.

Средство вычисления 16, предназначенное для вычисления действующего значения текущего напряжения первого полупериода.The means of calculation 16, designed to calculate the effective value of the current voltage of the first half-cycle.

Средство сравнения 17, предназначенное для сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением источника опорного напряжения 15.Comparison tool 17, designed to compare the current value of the current voltage of the first half-cycle with the reference voltage of the reference voltage source 15.

Средство 18, предназначенное для вычисления среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод в первой обмотке 6.Means 18, designed to calculate the average voltage generated in the first half-period in the first winding 6.

Входы средства 16 вычисления действующего значения текущего напряжения первого полупериода и средства 18 вычисления среднего значения напряжения первого полупериода подсоединены к коммутатору 9. Выход средства 17 сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением источника 15 подключен на вход средства 11 управления коммутаторами 9, 10 и ключом 22.The inputs of the means 16 for calculating the effective value of the current voltage of the first half-cycle and the means 18 for calculating the average value of the voltage of the first half-period are connected to the switch 9. The output of the means 17 for comparing the effective value of the current voltage of the first half-cycle with the reference voltage of the source 15 is connected to the input of the means for controlling the switches 11, 10, and 10 key 22.

Канал 14 контроля, измерения и управления формированием напряжения второго полупериода содержит средство выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, и следующие схемы.Channel 14 for monitoring, measuring and controlling the formation of voltage of the second half-cycle contains means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core, and the following circuits.

Средство 19, предназначенное для вычисления среднего значения текущего напряжения второго полупериода, формируемого во второй обмотке 7.Means 19, designed to calculate the average current value of the second half-cycle generated in the second winding 7.

Запоминающее средство 20, предназначенное для запоминания среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод.A storage means 20 for storing an average voltage value generated in a first half-cycle.

Средство 21, предназначенное для сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода.Means 21, designed to compare the average value of the current voltage of the second half-cycle with the stored average voltage value of the first half-cycle.

Вход средства 19 вычисления среднего значения текущего напряжения второго полупериода подсоединен к выходному измерительному выводу коммутатора 10.The input of means 19 for calculating the average value of the current voltage of the second half-period is connected to the output measuring output of the switch 10.

Выход средства 21 сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода подключен на вход средства 11, управляющего коммутаторами 9, 10 и ключом 22.The output of the means 21 for comparing the average value of the current voltage of the second half-cycle with the stored average value of the voltage of the first half-period is connected to the input of the means 11, which controls the switches 9, 10 and key 22.

Вход средства 20, запоминающего среднее значение сформированного напряжения первого полупериода, подсоединен к выходу средства 18 вычисления среднего значения сформированного напряжения первого полупериода.The input of the means 20, which stores the average value of the generated voltage of the first half-cycle, is connected to the output of the means 18 of calculating the average value of the generated voltage of the first half-cycle.

Ключ 22 предназначен для короткого замыкания последовательно соединенных обмоток 6 и 7 в те промежутки времени, когда они отключены от источника питания.The key 22 is designed to short circuit the series-connected windings 6 and 7 at those times when they are disconnected from the power source.

Каждое из средств выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, содержит активное сопротивление, находящееся в каналах 13, 14 и подключаемое через соответствующий коммутатор параллельно обмотке, с которой снимаются сигналы, необходимые для дальнейшей обработки в каналах 13, 14.Each of the means for detecting the voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core contains an active resistance located in the channels 13, 14 and connected through a corresponding switch parallel to the winding, from which the signals necessary for further processing in the channels 13, 14 are removed.

Инвертор по фиг.1 работает следующим образом. Постоянное напряжение поступает с источника питания на входные выводы 1, 2, подается на точку соединения обмоток 6, 7 трансформатора 5 и на силовые входы коммутаторов 9 и 10. Коммутаторы 9 и 10, управляемые средством 11 управления коммутаторами и ключами, поочередно подключают к выводу 2 концы обмоток 7 и 6, преобразуя постоянное напряжение в переменное, частота которого задается тактовым генератором 12. Один выход тактового генератора 12 предназначен для управления началом формирования первого полупериода, а второй выход - для управления началом формирования второго полупериода. Выходное переменное напряжение, стабилизированное по величине действующего значения с заданной погрешностью и лежащее в диапазоне от минимального до максимального значения, снимается с выходной обмотки 8 трансформатора 5, подсоединенной к выходным выводам 3, 4.The inverter of figure 1 works as follows. A constant voltage is supplied from the power source to the input terminals 1, 2, and is supplied to the connection point of the windings 6, 7 of the transformer 5 and to the power inputs of the switches 9 and 10. The switches 9 and 10, controlled by the switch and key management means 11, are connected to terminal 2 in turn the ends of the windings 7 and 6, converting a constant voltage into an alternating voltage, the frequency of which is set by the clock generator 12. One output of the clock generator 12 is designed to control the beginning of the formation of the first half-cycle, and the second output to control the beginning of the ph the second half period. The output alternating voltage, stabilized by the value of the effective value with a given error and lying in the range from the minimum to the maximum value, is removed from the output winding 8 of the transformer 5 connected to the output terminals 3, 4.

Первый полупериод выходного напряжения формируется в первой обмотке 6. Формирование первого полупериода начинается с поступления сигнала с выхода тактового генератора 12 на вход средства 11 управления коммутаторами и ключами, затем с выхода этого средства 11 управляющий сигнал подается на вход коммутатора 10, переключая его в состояние, при котором начинает протекать ток через первую обмотку 6, подключенную через коммутатор 10 к выводу 2. Первая обмотка 6 в течение первого полупериода выполняет функции входной силовой обмотки трансформатора 5 инвертора.The first half-cycle of the output voltage is formed in the first winding 6. The formation of the first half-cycle begins with a signal from the output of the clock generator 12 to the input of the switch and key management means 11, then, from the output of this tool 11, the control signal is fed to the input of the switch 10, switching it to the state, at which current begins to flow through the first winding 6, connected through the switch 10 to terminal 2. The first winding 6 during the first half-cycle serves as the input power winding of the transformer 5 inverter.

В течение первого полупериода вторая обмотка 7 нагружена на активное сопротивление и выполняет функции измерительной обмотки, и с подсоединенного к ней активного сопротивления снимается текущее напряжение, пропорциональное ЭДС намагничивания сердечника трансформатора. При этом вторая обмотка 7 через выходные измерительные выводы коммутатора 9 подключена к средству выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, далее - на вход средства 16 вычисления действующего значения текущего напряжения первого полупериода, формируемого в первый полупериод в первой обмотке 6, и на вход средства 18 вычисления среднего значения напряжения первого полупериода.During the first half-cycle, the second winding 7 is loaded on the active resistance and performs the functions of a measuring winding, and the current voltage proportional to the magnetization EMF of the transformer core is removed from the active resistance connected to it. In this case, the second winding 7 through the output test leads of the switch 9 is connected to a means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core, then to the input of the means 16 for calculating the effective value of the current voltage of the first half-cycle generated in the first half-cycle in the first winding 6, and to the input of the means 18 calculating the average voltage value of the first half-cycle.

Средство вычисления действующего значения напряжения 16 выполняет вычисления действующего значения текущего напряжения первого полупериода, обрабатывая сигналы, которые снимаются с второй обмотки 7 силового трансформатора 5. С выхода средства 16 результаты измерений и вычислений действующего значения текущего напряжения поступают на первый вход средства сравнения 17, а на второй вход средства сравнения 17 с источника опорного напряжения 15 подается напряжение, пропорциональное заданной величине действующего значения напряжения, которое должно быть сформировано в первый полупериод. Средство сравнения 17 сравнивает действующее значение текущего напряжения, формируемого в первый полупериод, с заданной опорной величиной.The means for calculating the effective value of voltage 16 performs the calculation of the effective value of the current voltage of the first half-cycle, processing signals that are removed from the second winding 7 of the power transformer 5. From the output of means 16, the results of measurements and calculations of the effective value of the current voltage are supplied to the first input of the means of comparison 17, and the second input of the comparison means 17 from the reference voltage source 15 is supplied with a voltage proportional to the specified value of the effective voltage value, which should be formed in the first half-cycle. The comparison tool 17 compares the current value of the current voltage generated in the first half-cycle with a given reference value.

При достижении равенства вычисляемого действующего значения текущего напряжения, формируемого в первый полупериод, с заданной опорной величиной с выхода средства 17 сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением источника опорного напряжения на вход средства 11 управления коммутаторами и ключами подается сигнал на завершение формирования первого полупериода. После этого с выхода упомянутого средства 11 на вход коммутатора 10 поступает сигнал, по которому первая обмотка 6 силового трансформатора 5 отключается от источника питания, вывода 2.Upon reaching the equality of the calculated effective value of the current voltage generated in the first half-cycle with a given reference value from the output of the means 17 for comparing the effective value of the current voltage of the first half-cycle with the reference voltage of the reference voltage source, a signal is sent to the input of the means for controlling switches and switches 11 to complete the formation of the first half-cycle . After that, the output of the said means 11 at the input of the switch 10 receives a signal through which the first winding 6 of the power transformer 5 is disconnected from the power source, terminal 2.

Помимо этого, средство вычисления среднего значения напряжения 18 вычисляет среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод. С выхода средства вычисления среднего значения напряжения 18 результат вычислений среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, подается на вход запоминающего средства 20 канала 14 контроля, измерения и управления формированием напряжения второго полупериода, где этот результат запоминается на время, необходимое для формирования второго полупериода.In addition, the means for calculating the average voltage value 18 calculates the average value of the voltage generated in the first half-cycle. From the output of the means for calculating the average voltage value 18, the result of the calculation of the average value of the voltage generated in the first half-cycle is fed to the input of the storage means 20 of the channel 14 for monitoring, measuring and controlling the voltage generation of the second half-cycle, where this result is stored for the time required to form the second half-cycle.

После завершения формирования первого полупериода коммутатор 9 разомкнут, а коммутатор 10 еще не замкнут; в этот промежуток времени замыкается ключ 22, который размыкается до замыкания коммутатора 9. При этом ликвидируется возможное остаточное намагничивание магнитопровода трансформатора.After completion of the formation of the first half-period, the switch 9 is open, and the switch 10 is not yet closed; in this period of time the key 22 closes, which opens until the switch 9 closes. In this case, the possible residual magnetization of the transformer magnetic circuit is eliminated.

Второй полупериод выходного напряжения формируется во второй обмотке 7. Формирование второго полупериода начинается с поступления сигнала с выхода тактового генератора 12 на вход средства 11 управления коммутаторами и ключами, затем с выхода этого средства 11 на управляющий вход коммутатора 9 начинает протекать ток через вторую обмотку 7, подключенную через коммутатор 9 к выводу 2.The second half-cycle of the output voltage is formed in the second winding 7. The formation of the second half-cycle begins with a signal from the output of the clock generator 12 to the input of the switch and key management means 11, then from the output of this tool 11 to the control input of the switch 9, current flows through the second winding 7, connected through switch 9 to pin 2.

Вторая обмотка 7 в течение второго полупериода выполняет функции входной силовой обмотки трансформатора 5 инвертора. Первая обмотка 6 в течение второго полупериода выполняет функции измерительной обмотки, она через выходные измерительные выводы коммутатора 10 нагружена на активное сопротивление, с которого снимается текущее напряжение, пропорциональное ЭДС намагничивания сердечника трансформатора; к выводу питания 2 коммутатором 9 она не подключена. Сигналы с первой обмотки 6 через выходные измерительные выводы коммутатора 10 поступают на вход средства 19 вычисления среднего значения текущего напряжения второго полупериода, формируемого во второй обмотке 7.The second winding 7 during the second half-cycle performs the functions of the input power winding of the transformer 5 of the inverter. The first winding 6 during the second half-cycle performs the functions of the measuring winding, it is loaded through the output measuring leads of the switch 10 to an active resistance, from which the current voltage is proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core; it is not connected to power output 2 of switch 9. The signals from the first winding 6 through the output measuring leads of the switch 10 are fed to the input of the means 19 for calculating the average value of the current voltage of the second half-cycle generated in the second winding 7.

Средство вычисления среднего значения 19 выполняет вычисления среднего значения текущего напряжения второго полупериода, формируемого во второй обмотке 7, и для вычислений используются сигналы, поступающие при этом с выходных измерительных выводов коммутатора 10, подключенного к первой обмотке 6.The means for calculating the average value 19 performs the calculation of the average value of the current voltage of the second half-cycle generated in the second winding 7, and for the calculations, the signals from the output measuring leads of the switch 10 connected to the first winding 6 are used.

С выхода средства 19 вычисления среднего значения напряжения второго полупериода текущие результаты измерений поступают на первый вход средства сравнения 21, а на второй вход средства сравнения 21 с запоминающего средства 20 подается напряжение, пропорциональное среднему значению напряжения, сформированного в первый полупериод. Средство сравнения 21 сравнивает среднее значение текущего напряжения с запомненной величиной.From the output of the means for calculating the average voltage value of the second half-period, the current measurement results are supplied to the first input of the comparison means 21, and the voltage proportional to the average value of the voltage generated in the first half-time is supplied to the second input of the means of comparison 21 from the storage means 20. The comparison tool 21 compares the average value of the current voltage with a stored value.

При достижении равенства вычисляемого среднего значения текущего напряжения с запомненной величиной с выхода средства сравнения 21 на вход средства 11 управления коммутаторами и ключами подается сигнал на завершение формирования второго полупериода. После этого с выхода упомянутого средства 11 на вход коммутатора 9 поступает сигнал, по которому первая обмотка 6 силового трансформатора 5 отключается коммутатором 9 от источника питания, вывода 2.Upon reaching the equality of the calculated average value of the current voltage with a stored value from the output of the comparator 21 to the input of the switch and switch control means 11, a signal is sent to complete the formation of the second half-cycle. After that, from the output of the said means 11, a signal is received at the input of the switch 9, through which the first winding 6 of the power transformer 5 is disconnected by the switch 9 from the power source, terminal 2.

После завершения формирования второго полупериода коммутатор 10 разомкнут, а коммутатор 9 еще не замкнут; в этот промежуток времени замыкается ключ 22, который размыкается до замыкания коммутатора 10. При этом ликвидируется возможное остаточное намагничивание магнитопровода трансформатора.After completion of the formation of the second half-period, the switch 10 is open, and the switch 9 is not yet closed; during this period of time, key 22 closes, which opens until the switch 10 closes. In this case, the possible residual magnetization of the transformer magnetic circuit is eliminated.

Частота выходного напряжения инвертора задается тактовым генератором периодических импульсов 12, выход которого подключен на вход средства 11 управления коммутаторами и ключами. Формирование напряжений первого и второго полупериодов начинается при поступлении на упомянутое средство 11 импульсов с выхода тактового генератора 12, а завершается управляющими сигналами с выходов каналов 13 и 14.The frequency of the output voltage of the inverter is set by the clock of periodic pulses 12, the output of which is connected to the input of the means 11 for managing switches and keys. The formation of the voltages of the first and second half-cycles begins when a pulse is received on said means 11 from the output of the clock generator 12, and ends with control signals from the outputs of channels 13 and 14.

С началом формирования напряжения первого полупериода ток от источника питания начинает протекать через первую обмотку 6 трансформатора 5, а вторая обмотка 7 становится измерительной. С началом формирования напряжения второго полупериода ток от источника питания начинает протекать через вторую обмотку 7 трансформатора 5, а первая обмотка 6 становится измерительной.With the beginning of the formation of the voltage of the first half-cycle, the current from the power source begins to flow through the first winding 6 of the transformer 5, and the second winding 7 becomes measuring. With the beginning of the formation of the voltage of the second half-cycle, the current from the power source begins to flow through the second winding 7 of the transformer 5, and the first winding 6 becomes measuring.

Измеряемые сигналы первого полупериода с выходного измерительного вывода коммутатора 9 подаются на вход канала 13 контроля, измерения и управления напряжением первого полупериода, содержащего два средства измерения текущего напряжения, формируемого в первый полупериод:The measured signals of the first half-cycle from the output measuring output of the switch 9 are fed to the input of the channel 13 for monitoring, measuring and controlling the voltage of the first half-cycle, containing two means of measuring the current voltage generated in the first half-cycle:

- на вход средства 16 вычисления действующего значения текущего напряжения, формируемого в первый полупериод в первой обмотке 6;- at the input of the means 16 for calculating the effective value of the current voltage generated in the first half-period in the first winding 6;

- на вход средства вычисления среднего значения напряжения первого полупериода, формируемого в первой обмотке 6.- the input means of calculating the average voltage value of the first half-cycle formed in the first winding 6.

Измеряемые сигналы второго полупериода с измерительного вывода коммутатора 10 подаются на вход канала 14 контроля, измерения и управления напряжением второго полупериода, содержащего только одно средство измерения текущего напряжения, формируемого во второй полупериод, - на вход средства 19 вычисления среднего значения текущего напряжения второго полупериода, формируемого во второй обмотке 7.The measured signals of the second half-cycle from the measuring output of the switch 10 are fed to the input of the channel 14 for monitoring, measuring and controlling the voltage of the second half-cycle, containing only one means of measuring the current voltage generated in the second half-period, to the input of the means 19 for calculating the average value of the current voltage of the second half-cycle, which is formed in the second winding 7.

Средства вычисления 16, 18, 19 начинают выполнять измерения практически с момента начала сигнала на выходе средства 11 управления коммутаторами и ключами.The computing means 16, 18, 19 begin to measure almost from the moment the signal starts at the output of the switch and key management means 11.

Источник опорного напряжения 15 задает величину действующего значения напряжения, которое должно быть сформировано в первый полупериод. Его выход соединен с первым входом средства сравнения 17 действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением источника опорного напряжения. На второй вход этого средства сравнения 17 поступает сигнал со средства 16 вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод в первой обмотке 6, и выполняется сравнение измеренного действующего значения напряжения на выходе средства 16 с опорным сигналом. При достижении равенства действующего значения напряжения с опорным с выхода средства сравнения 17 на первый управляющий вход средства 11 управления коммутаторами и ключами поступает сигнал на прекращение формирования напряжения; происходит завершение измерений и установка в исходное состояние готовности к очередным измерениям.The reference voltage source 15 sets the value of the effective voltage value, which should be generated in the first half-cycle. Its output is connected to the first input of the means of comparison 17 of the effective value of the current voltage of the first half-cycle with the reference voltage of the reference voltage source. The second input of this comparison means 17 receives a signal from the means 16 for calculating the effective voltage value generated in the first half-period in the first winding 6, and a comparison of the measured effective voltage value at the output of the means 16 with the reference signal is performed. Upon reaching the equality of the effective voltage value with the reference signal from the output of the comparison means 17, a signal is sent to the first control input of the switch and key management means 11 to stop the generation of voltage; the measurements are completed and the readiness for the next measurements is set to the initial state.

Процессы измерений средством 18 вычисления среднего значения напряжения первого полупериода, формируемого в первой обмотке 6, и средством 16 вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод в первой обмотке 6, начинаются и завершаются одновременно.Measurement processes by means 18 for calculating the average voltage value of the first half-cycle generated in the first winding 6, and means 16 for calculating the effective voltage value generated in the first half-cycle in the first winding 6, begin and end at the same time.

Измеренное среднее значение напряжения с выхода упомянутого средства вычисления 16 поступает на первый вход содержащегося в канале 14 средства 20, запоминающего среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод, где оно хранится по меньшей мере до завершения процесса формирования напряжения второго полупериода. Когда измеряемые сигналы второго полупериода с выходного измерительного вывода коммутатора 10 поступают на вход средства вычисления среднего значения напряжения 19, последний начинает выполнять вычисления с момента поступления начала сигнала. Напряжение с выхода средства вычисления 19, пропорциональное среднему значению напряжения, сформированного во второй полупериод, поступает на первый вход средства 21 сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода; на его второй вход с выхода запоминающего средства 20 подается напряжение, пропорциональное среднему значению напряжения, сформированного в первый полупериод. При равенстве этих напряжений на выходе средства 21 сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода формируется сигнал, который поступает на второй вход средства 11 управления коммутаторами и ключами, и формирование напряжения второго полупериода завершается. Одновременно с выхода упомянутого средства сравнения 21 сигнал подается также на второй вход запоминающего средства 20, устанавливая его в исходное состояние готовности к очередному запоминанию.The measured average voltage value from the output of the aforementioned calculation means 16 is fed to the first input of the means 20 contained in the channel 14, which stores the average voltage value generated in the first half-cycle, where it is stored at least until the completion of the voltage generation process of the second half-cycle. When the measured signals of the second half-cycle from the output of the measuring output of the switch 10 are input to the means for calculating the average voltage value 19, the latter begins to perform calculations from the moment the signal starts. The voltage from the output of the calculation means 19, proportional to the average value of the voltage generated in the second half-cycle, is supplied to the first input of the means 21 for comparing the average value of the current voltage of the second half-period with the stored average voltage value of the first half-period; a voltage proportional to the average value of the voltage generated in the first half-cycle is supplied to its second input from the output of the storage means 20. If these voltages are equal, at the output of the means 21 for comparing the average value of the current voltage of the second half-cycle with the stored average voltage value of the first half-cycle, a signal is generated that is fed to the second input of the switch and switch control means 11, and the voltage generation of the second half-cycle is completed. Simultaneously with the output of the said comparison means 21, the signal is also supplied to the second input of the storage means 20, setting it in the initial state of readiness for the next storage.

Равенство вольт-секундных площадей первого и второго полупериода, которое обеспечивается при формировании второго полупериода, предотвращает возникновение и накапливание одностороннего насыщения магнитопровода трансформатора.The equality of the volt-second areas of the first and second half-periods, which is ensured by the formation of the second half-period, prevents the occurrence and accumulation of one-sided saturation of the transformer magnetic circuit.

Средства вычисления 16, 18, 19 после каждого завершения измерений за соответствующий полупериод автоматически устанавливаются в исходное состояние готовности к очередным измерениям.The calculation tools 16, 18, 19 after each completion of the measurements for the corresponding half-cycle are automatically set to the initial state of readiness for the next measurements.

Средства выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, содержатся в каналах 13 и 14, но в других вариантах исполнения средства выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, могут быть установлены в других местах, например в коммутаторах 9, 10, а не в каналах 13 и 14.Means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core are contained in channels 13 and 14, but in other embodiments, means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core can be installed in other places, for example, in switches 9, 10, and not in the channels 13 and 14.

В схеме инвертора фиг.2 применен сдвоенный ключ 22, подсоединенный к концам последовательно соединенных обмоток 6, 7. Это уменьшает коммутируемые напряжения на ключах. При отключенных коммутаторами 9, 10 от источника питания обмотках 6, 7 ключом 22 осуществляется короткое замыкание каждой из обмоток 6, 7. В остальном устройство и работа аналогичны фиг.1.In the circuit of the inverter of figure 2, a double switch 22 is applied, connected to the ends of series-connected windings 6, 7. This reduces the switching voltage on the keys. When the windings 6, 7 are disconnected by the switches 9, 10 from the power source with a key 22, each of the windings 6, 7 is short-circuited. Otherwise, the device and operation are similar to FIG.

В схеме инвертора фиг.3 введены средства 23 и 24, которые входят в состав каналов 13 и 14.In the circuit of the inverter of figure 3 introduced means 23 and 24, which are part of the channels 13 and 14.

Первое средство 23 предназначено для выделения с второй обмотки 7 напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора при формировании в первой обмотке 6 первого полупериода напряжения. Второе средство 24 предназначено для выделения с первой обмотки 6 напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора при формировании во второй обмотке 7 второго полупериода напряжения. Средства 23, 24 подсоединены входами непосредственно к обмоткам 7 и 6 соответственно с первой обмотки 6 при формировании во второй обмотке 7 напряжения второго полупериода. Средство 23 выполнено с возможностью воспринимать сигналы со второй обмотки 7 при формировании в первой обмотке 6 напряжения второго полупериода. Оба средства 23, 24 содержат схемы с полупроводниковыми ключами, которые управляются средством 11, и активные сопротивления, подсоединяемые как нагрузка к обмоткам. Активные сопротивления в частном случае могут быть подсоединены к обмоткам постоянно, а не через упомянутые ключи.The first means 23 is designed to isolate from the second winding 7 a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core when forming the first half-period of voltage in the first winding 6. The second means 24 is designed to isolate from the first winding 6 a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core when forming a second half-period of voltage in the second winding 7. Means 23, 24 are connected by inputs directly to windings 7 and 6, respectively, from the first winding 6 when a second half-cycle voltage is generated in the second winding 7. The tool 23 is configured to receive signals from the second winding 7 when forming in the first winding 6 the voltage of the second half-cycle. Both means 23, 24 contain circuits with semiconductor switches, which are controlled by means 11, and active resistances connected as a load to the windings. Active resistances in a particular case can be connected to the windings constantly, and not through the mentioned keys.

При формировании в первой обмотке 6 напряжения первого полупериода коммутатор 10 замкнут, а коммутатор 9 разомкнут, и ключ средства 23 замкнут, а ключ средства 24 разомкнут. По первой обмотке 6 протекает ток источника питания и формируется первый полупериод, а индуцируемые во второй обмотке 7 сигналы обрабатываются в канале 13. После завершения формирования первого полупериода коммутатор 10 разомкнут, а коммутатор 9 еще не замкнут; в этот промежуток времени замыкается ключ 22, который размыкается до замыкания коммутатора 9. Возможное остаточное намагничивание магнитопровода трансформатора при этом ликвидируется.When forming in the first winding 6 the voltage of the first half-period, the switch 10 is closed, and the switch 9 is open, and the key means 23 is closed, and the key means 24 is open. The power supply current flows along the first winding 6 and the first half-cycle is formed, and the signals induced in the second winding 7 are processed in the channel 13. After the formation of the first half-cycle, the switch 10 is open, and the switch 9 is not yet closed; during this period of time, the key 22 closes, which opens until the switch 9 closes. The possible residual magnetization of the transformer magnetic circuit is eliminated.

При формировании во второй обмотке 7 напряжения второго полупериода коммутатор 9 замкнут, а коммутатор 10 разомкнут, и ключ средства 24 замкнут, а ключ средства 23 разомкнут. По второй обмотке 7 протекает ток источника питания и формируется второй полупериод, а индуцируемые в первой обмотке 6 сигналы обрабатываются в канале 14. После завершения формирования коммутатор 9 разомкнут, а коммутатор 10 еще не замкнут; в этот промежуток времени замыкается ключ 22, который размыкается до замыкания коммутатора 10.When the voltage of the second half-cycle is generated in the second winding 7, the switch 9 is closed, and the switch 10 is open, and the key of the means 24 is closed, and the key of the means 23 is open. The current of the power source flows through the second winding 7 and a second half-cycle is formed, and the signals induced in the first winding 6 are processed in the channel 14. After the formation is completed, the switch 9 is open, and the switch 10 is not yet closed; at this time, the key 22 closes, which opens until the switch 10 closes.

Затем циклы повторяются.Then the cycles are repeated.

В остальном устройство и работа аналогичны фиг.1.The rest of the device and operation are similar to figure 1.

В частном случае коммутаторы 9, 10 могут быть в виде ключей, например, транзисторных, а схемы для измерения напряжений подключены к выводам обмоток постоянно и содержат средства управления их работой в требуемые промежутки времени, а также средства защиты их от перегрузок по входу при подаче питания на обмотки. Возможны и другие способы и средства передачи сигналов на нужное средство в нужное время.In a particular case, the switches 9, 10 can be in the form of keys, for example, transistor ones, and the circuits for measuring voltages are constantly connected to the terminals of the windings and contain means for controlling their operation at the required intervals, as well as means for protecting them from input overloads when power is applied on the windings. There are other possible ways and means of transmitting signals to the right tool at the right time.

Кроме того, в частном случае возможно объединение каналов 13, 14 и выполняемых ими функций в одно средство, реализованное с возможностью выполнения в первый полупериод функций одного канала, а во второй полупериод - второго.In addition, in the particular case, it is possible to combine the channels 13, 14 and the functions performed by them into one means, implemented with the ability to perform the functions of one channel in the first half-period, and the second in the second half-period.

Поочередное использования одних и тех же обмоток трансформатора в качестве силовых и измерительных позволяет упростить конструкцию, оптимизировать размеры и массу магнитопроводов трансформаторов.The alternate use of the same transformer windings as power and measuring windings allows to simplify the design, optimize the size and weight of the transformer magnetic cores.

Предложенное решение с раздельным формированием напряжений в первый и второй полупериоды решает задачу стабилизации таким образом, что выходное напряжение за период находится в пределах заданных допусков. Для большинства практических приложений величины действующего напряжения на выходе инвертора по предложенному методу находятся в допустимых пределах.The proposed solution with separate formation of stresses in the first and second half-periods solves the stabilization problem in such a way that the output voltage for the period is within the specified tolerances. For most practical applications, the values of the effective voltage at the inverter output by the proposed method are within acceptable limits.

Для каждой пары импульсов за один период параметры первого импульса соответствуют установленной опорной величине, при которой гарантированно обеспечивается общее действующее значение выходного напряжения за первый и второй полупериоды в пределах требуемых допусков при изменениях входного напряжения в допустимых пределах.For each pair of pulses in one period, the parameters of the first pulse correspond to the established reference value, at which the total effective value of the output voltage for the first and second half-periods is guaranteed within the required tolerances when the input voltage changes within acceptable limits.

Например, при практической реализации данного решения отклонение на 20 процентов среднего значения входного напряжения во время формирования второго импульса по отношению к среднему значению входного напряжения во время формирования первого импульса действующее значение выходного напряжения отличается от заданной величины не более чем на 5 процентов.For example, in the practical implementation of this solution, the deviation by 20 percent of the average value of the input voltage during the formation of the second pulse relative to the average value of the input voltage during the formation of the first pulse, the effective value of the output voltage differs from the set value by no more than 5 percent.

Таким образом, предложенное решение позволяет без введения дополнительных конструктивных элементов исключить громоздкие и сложные функциональные узлы, средства контроля и управления, используемые в известных схемах инверторов для предотвращения одностороннего насыщения трансформатора.Thus, the proposed solution allows without the introduction of additional structural elements to exclude bulky and complex functional units, control and management tools used in known inverter circuits to prevent one-sided saturation of the transformer.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №6617839, Method for detecting current transformer saturation.1. US patent No. 6617839, Method for detecting current transformer saturation.

2. Патент США №4017786, Transformer saturation control circuit for a high frequency switching power supply.2. US Patent No. 4017786, Transformer saturation control circuit for a high frequency switching power supply.

3. Патент США №5317497, Internally excited, controlled transformer saturation, inverter circuitry.3. US Patent No. 5317497, Internally excited, controlled transformer saturation, inverter circuitry.

4. Патент РФ №2027297, МПК Н 02 М 7/539, Преобразователь постоянного напряжения в переменное заданной формы.4. RF patent No. 2027297, IPC N 02 M 7/539, DC / AC Converter of a given shape.

5. Патент РФ №2035833, МПК Н 02 М 7/538, Способ ограничения одностороннего насыщения трансформатора импульсного преобразователя напряжения.5. RF patent No. 2035833, IPC N 02 M 7/538, Method for limiting one-sided saturation of a transformer for a pulse voltage converter.

Claims (1)

Инветор-преобразователь постоянного напряжения в переменное со стабилизацией действующего значения выходного напряжения, содержащий силовой трансформатор с первой и второй последовательно соединенными первичными обмотками, точка соединения которых подключена к одному выводу для источника питания, а концы первой и второй обмоток через управляемые коммутаторы подсоединены к второму выводу для источника питания; средство управления коммутаторами, предназначенное для поочередного подключения этих обмоток к второму выводу для источника питания с целью начала формирования первого полупериода переменного напряжения в первой обмотке, и начала формирования второго полупериода - во второй обмотке, тактовый генератор, выход которого подключен к средству управления коммутаторами, отличающийся тем, что дополнительно введены средствам выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, подсоединенные входами к первой и второй обмотками, и выполненные с возможностью воспринимать сигналы со второй обмотки при формировании в первой обмотке напряжения первого полупериода, и воспринимать сигналы с первой обмотки при формировании во второй обмотке напряжения второго полупериода; средство вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод в первой обмотке, подсоединенное входом к средству выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, снимаемого со второй обмотки трансформатора; источник опорного напряжения, пропорционального заданной величие действующего значения напряжения, которое должно быть сформировано в первый полупериод; средство сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением источника опорного напряжения, подсоединенное входами к источнику опорного напряжения и к выходу средства вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, и выход этого средства сравнения соединен с тем входом средства управления коммутаторами, который предназначен для прекращения формирования напряжения первого полупериода при достижении равенства действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением; средство вычисления среднего значения напряжения первого полупериода, формируемого в первой обмотке, подсоединенное входом к средству выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, снимаемого со второй обмотки; средство, запоминающее среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод, подсоединенное входом к выходу средства вычисления среднего значения сформированного напряжения первого полупериода; средство вычисления среднего значения напряжения второго полупериода, формируемого во второй обмотке, подсоединенное входом к средству выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, снимаемого с первой обмотки; средство сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода, подсоединенное входами к выходу средства вычисления среднего значения текущего напряженного полупериода, формируемого во второй обмотке, и к выходу средства, запоминающего среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод, а выход этого средства сравнения соединен с тем входом средства управления коммутаторами, который предназначен для прекращения формирования напряжения второго полупериода при равенстве среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода; и, кроме того, с целью устранения остаточного намагничивания магнитопровода трансформатора, параллельно по меньшей мере одной из обмоток трансформатора подсоединен управляемый средством управления коммутаторами ключ для короткого замыкания этой обмотки, выполненный с возможностью замыкать эту обмотку только при одновременно разомкнутых коммутаторах питания первой и второй обмоток, когда эти обмотки отключены от источника питания.An inverter-converter of direct voltage to AC with stabilization of the effective value of the output voltage, comprising a power transformer with first and second series-connected primary windings, the connection point of which is connected to one output terminal for the power source, and the ends of the first and second windings are connected to the second output through managed switches for a power source; switch management means for alternately connecting these windings to a second terminal for a power source in order to start forming a first half-period of alternating voltage in the first winding, and to start forming a second half-period in the second winding, a clock generator whose output is connected to the switch control means, different the fact that additional means are introduced for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer core, connected by inputs to th and second windings, and arranged to receive signals from the second winding when forming the first winding first voltage half-cycle, and sense signals from the first coil during the formation of the second winding of the second half-cycle voltage; means for calculating the effective value of the voltage generated in the first half-cycle in the first winding, connected by an input to a means for detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the core of the transformer removed from the second winding of the transformer; a reference voltage source proportional to a given magnitude of the effective value of the voltage that must be generated in the first half-cycle; means for comparing the actual value of the current voltage of the first half-period with the reference voltage of the reference voltage source, connected by inputs to the source of the reference voltage and to the output of the means for calculating the effective value of the voltage generated in the first half-period, and the output of this comparison means is connected to that input of the switch control device, which is intended to stop the formation of the voltage of the first half-cycle when the equality of the effective value of the current voltage of the first half-cycle of the reference voltage; means for calculating the average voltage value of the first half-cycle generated in the first winding, connected by an input to a means for detecting a voltage proportional to the magnetizing EMF of the transformer core removed from the second winding; means for storing the average value of the voltage generated in the first half-period connected to the input of the output of the means for calculating the average value of the generated voltage of the first half-period; means for calculating the average voltage value of the second half-cycle generated in the second winding, connected by an input to a means for detecting a voltage proportional to the magnetizing EMF of the transformer core, taken from the first winding; means for comparing the average value of the current voltage of the second half-cycle with the stored average value of the voltage of the first half-period, connected by the inputs to the output of the means for calculating the average value of the current half-voltage generated in the second winding, and to the output of the tool that stores the average value of the voltage generated in the first half-cycle, and the output This comparison tool is connected to the input of the switch management tool, which is designed to stop the formation of voltage th half cycle at equality of the average value of the current half-cycle voltage of the second voltage with the stored average value of the first half-cycle; and, in addition, in order to eliminate the residual magnetization of the transformer’s magnetic circuit, parallel to at least one of the transformer windings is connected a switch-controlled key for controlling this switch winding, configured to close this winding only when the power switches of the first and second windings are open at the same time, when these windings are disconnected from the power source.
RU2005103673/09A 2005-02-11 2005-02-11 Voltage inverter with protection of transformer from one-sided saturation RU2282934C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005103673/09A RU2282934C1 (en) 2005-02-11 2005-02-11 Voltage inverter with protection of transformer from one-sided saturation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005103673/09A RU2282934C1 (en) 2005-02-11 2005-02-11 Voltage inverter with protection of transformer from one-sided saturation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2282934C1 true RU2282934C1 (en) 2006-08-27

Family

ID=37061393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005103673/09A RU2282934C1 (en) 2005-02-11 2005-02-11 Voltage inverter with protection of transformer from one-sided saturation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2282934C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU84173U1 (en) BRIDGE INVERTER WITH OUTPUT TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION
KR980006770A (en) Power Inverter with Three or More Parallel-Driven PWM-Type Power Reversal Units
ITTO20110863A1 (en) DC-DC CONVERSION PROCEDURE WITH PHASE-SHIFT MODULATION AND ITS CONVERSION APPARATUS
RU180911U1 (en) Frequency stand device for Zeeman laser gyroscopes
RU2282934C1 (en) Voltage inverter with protection of transformer from one-sided saturation
JP5764517B2 (en) Switching power supply device and power supply system using the same
RU156560U1 (en) FREQUENCY STAND DEVICE FOR Zeeman LASER GYROSCOPES
RU2377712C1 (en) Bridge inverter with prevention of one-sided saturation of output transformer
RU2343623C1 (en) Bridge voltage inverter with transformer protection against unilateral saturation
RU2280313C1 (en) Method for protecting voltage-inverter transformer from single-ended saturation
RU2273087C1 (en) Method for protecting voltage inverter transformer against single-ended saturation
RU87304U1 (en) VOLTAGE INVERTER WITH PREVENTION OF ONE-SIDED SATURATION OF TRANSFORMER
US10379142B2 (en) Circuit assembly having a transformer with centre tapping and measuring of the output voltage
RU87586U1 (en) INVERTER WITH BRIDGE SWITCH WITH TRANSFORMER PROTECTION AGAINST SINGLE-SIDED SATURATION
RU78381U1 (en) BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PROTECTION OF THE OUTPUT TRANSFORMER FROM ONE-SIDED SATURATION
RU184404U1 (en) MICROCONTROLLER DEVICE OF DIAGNOSTICS OF INTERVOLTAGE INSULATION OF ELECTRIC MOTOR WINDOWS WITH MEGOMMETER FUNCTION
RU75805U1 (en) BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PREVENTION OF ONE-SIDED SATURATION OF OUTPUT TRANSFORMER
RU92260U1 (en) BRIDGE INVERTER WITH TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION
RU2579529C1 (en) Device for controlling thyristors of bridge circuit of device for testing electric meters
EP4075150B1 (en) Leakage current detection circuit and fluxgate driver
RU71446U1 (en) DEVICE FOR OPERATIONAL MONITORING THE STATE OF WINDING OF A SINGLE-PHASE TRANSFORMER WITH UNLOADED WINDING
JP2019146460A (en) Vehicle power supply system
RU2458450C2 (en) Method to control autonomous matched inverter with quasi-resonant switching
SU1663717A1 (en) Device for controlling dc voltage converter with thyristor inverter
SU100709A1 (en) Phase meter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110212