RU78381U1 - BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PROTECTION OF THE OUTPUT TRANSFORMER FROM ONE-SIDED SATURATION - Google Patents
BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PROTECTION OF THE OUTPUT TRANSFORMER FROM ONE-SIDED SATURATION Download PDFInfo
- Publication number
- RU78381U1 RU78381U1 RU2008125492/22U RU2008125492U RU78381U1 RU 78381 U1 RU78381 U1 RU 78381U1 RU 2008125492/22 U RU2008125492/22 U RU 2008125492/22U RU 2008125492 U RU2008125492 U RU 2008125492U RU 78381 U1 RU78381 U1 RU 78381U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- voltage
- cycle
- transformer
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к защите от одностороннего насыщения трансформатора преобразователя постоянного напряжения в переменное со стабилизацией действующего значения выходного напряжения в электрических преобразователях постоянного напряжения в переменное. Инвертор содержит следующие средства. Мостовой коммутатор для преобразования постоянного напряжения в переменное и выходной трансформатор с ключом короткого замыкания первичной обмотки при разомкнутом мостовом коммутаторе.The utility model relates to protection against unilateral saturation of a transformer of a DC / AC converter with stabilization of the effective value of the output voltage in electric DC / AC converters. The inverter contains the following tools. A bridge switch for converting direct voltage to alternating current and an output transformer with a short circuit key of the primary winding with an open bridge switch.
Тактовый генератор с двумя выходами, со сдвигом тактовых импульсов на половину, для управления периодичностью формирования первого и второго полупериодов. Средства формирования в первый полупериод требуемого действующего значений напряжения.A clock with two outputs, with a half clock shift, to control the frequency of formation of the first and second half-cycles. Means of formation in the first half-cycle of the required effective voltage values.
Средства формирования во второй полупериод среднего значений напряжения, равного среднему значению напряжения первого полупериода.Means of formation in the second half-cycle of the average voltage values equal to the average voltage value of the first half-cycle.
Для устранения остаточного намагничивания магнитопровода трансформатора, параллельно его первичной обмотке подсоединен управляемый ключ короткого замыкания этой обмотки, со средствами для замыкания ключа только при разомкнутом мостовом коммутаторе. Для этого введено несколько средств задержки для сигналов, управляющих мостовым коммутатором и ключом короткого замыкания обмотки трансформатора. При работе для измерения действующего и среднего значений напряжений используется текущее напряжение, пропорциональное ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора, которое снимают с отдельной измерительной обмотки выходного трансформатора, и формируются полу периоды напряжения, управляющие мостовым коммутатором. Через время t1 после формирования каждого полупериода замыкается ключ короткого замыкания обмотки трансформатора. После появления с тактового генератора тактового импульса очередного полупериода через время (t1+t2) размыкается ключ короткого замыкания, а через время (2t1+t2) после этого же импульса с тактового генератора To eliminate the residual magnetization of the magnetic core of the transformer, a controlled short-circuit key of this winding is connected parallel to its primary winding, with means for closing the key only when the bridge switch is open. For this, several delay means have been introduced for the signals controlling the bridge switch and the short-circuit key of the transformer winding. During operation, the current voltage, which is proportional to the magnetization EMF of the transformer magnetic core, is used to measure the current and average voltage values, which is removed from a separate measuring winding of the output transformer and half-voltage periods are generated that control the bridge switch. After time t1 after the formation of each half-cycle, the short-circuit key of the transformer winding closes. After the appearance of the next half-cycle from the clock generator, after a time (t1 + t2) the short circuit key is opened, and after a time (2t1 + t2) after the same pulse from the clock generator
начинается работа формирователя соответствующего полупериода. Это предотвращает сквозные токи. Обеспечивается равенство вольт-секундных площадей обоих полупериодов формируемых напряжений и магнитных потоков в магнитопроводе, что защищает от одностороннего насыщения магнитопровода трансформатора; и ключ короткого замыкания обмотки в паузах повышает эффективность этой защиты.the shaper of the corresponding half-cycle begins. This prevents through currents. Equality of volt-second areas of both half-periods of generated voltages and magnetic fluxes in the magnetic circuit is ensured, which protects against unilateral saturation of the transformer magnetic circuit; and the winding short circuit key in pauses increases the effectiveness of this protection.
Description
Настоящее техническое решение относится к области электротехники и предназначено для использования в преобразователях постоянного напряжения в переменное.This technical solution 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 выходного трансформатора, с выхода которого снимают переменное напряжение для подключения нагрузки. Они имеют недостаток - возникновение одностороннего насыщения магнитопровода выходного трансформатора при изменениях входного напряжения, асимметрии нагрузки или элементов схемы.Known devices for converting DC voltage to AC by periodically switching the polarity of the voltage supplied to the primary windings of the output transformer, from the output of which the AC voltage is removed to connect the load. They have a drawback - the appearance of one-sided saturation of the output transformer magnetic circuit with changes in input voltage, load asymmetry, or circuit elements.
Известны устройства с устранением этого недостатка путем применения средств обнаружения магнитного насыщения магнитопровода выходного трансформатора с контролем напряжения на выходе дополнительно введенного в схему выходного трансформатора тока. В частности, контроль начала насыщения магнитопровода осуществляется путем контроля напряжения на выходе выходного трансформатора тока и определения второй производной от тока в Known devices for eliminating this drawback by using means for detecting magnetic saturation of the magnetic core of the output transformer with voltage control at the output of an additional current transformer introduced into the circuit. 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 output current transformer and determining the second derivative of the current in
выходном 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.output 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 выходного трансформатора с компенсацией насыщения противоположно направленным воздействием, с дополнительным питанием обмотки выходного трансформатора током противоположной полярности [2].Known schemes for preventing asymmetric saturation of the magnetic circuit of the output transformer with saturation compensation in the opposite direction, with additional power supply to the output 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 выходного трансформатора - инвертор для работы с емкостной нагрузкой - люминесцентной лампой [3].A device for preventing saturation of the output transformer is an inverter for working with capacitive load - a fluorescent lamp [3].
Инвертор содержит схемы контроля постоянной и переменной составляющих при управлении транзисторными ключами и средства предотвращения насыщения выходного трансформатора. Недостатком является 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 output transformer. The disadvantage is the unsatisfactory weight and size indicators and the complexity of the design.
Известно также использование двух датчиков насыщения для борьбы с насыщением выходного трансформатора, однако это существенно усложняет конструкцию [4].It is also known the use of two saturation sensors to combat saturation of the output transformer, however, this significantly complicates the design [4].
Известно также решение для борьбы с насыщением выходного трансформатора по патенту РФ [5].There is also known a solution to combat saturation of the output transformer according to the patent of the Russian Federation [5].
В этом устройстве выполняется ограничение одностороннего насыщения выходного трансформатора импульсного преобразователя напряжения с использованием средств выявления сигнала, пропорционального току намагничивания выходного трансформатора, средств сравнения его с заданным опорным сигналом, пропорциональным максимальному допустимому току намагничивания, и средств формирования управляющего сигнала, корректирующего режим перемагничивания выходного трансформатора.This device restricts the one-sided saturation of the output transformer of a pulse voltage converter using means for detecting a signal proportional to the magnetization current of the output transformer, comparing it with a predetermined reference signal proportional to the maximum allowable magnetization current, and means for generating a control signal that corrects the magnetization mode of the magnetization of the output transformer.
Недостаток такого устройства заключается в сложности практической реализации такого решения в конструкции, так как для этого необходимы средства выявления сигнала, пропорционального току намагничивания выходного трансформатора, а также, для выполнения измерений и контроля магнитного поля в магнитопроводе, необходима сложная конструкция магнитопровода выходного трансформатора, в котором требуется выделить часть магнитопровода, создать короткозамкнутый виток, охватывающий эту выделенную часть магнитопровода выходного трансформатора, и к нему подключать средства измерения тока, что усложняет конструкцию как самого магнитопровода, так и преобразователя в целом.The disadvantage of such a 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 output transformer, and also, to perform measurements and control the magnetic field in the magnetic circuit, a complex construction of the magnetic circuit of the output transformer is required, in which it is required to isolate a part of the magnetic circuit, to create a short-circuited coil covering this selected part of the magnetic circuit of the output transformer pa, and thereto connect current measuring means, which complicates the design of both the magnetic circuit and the converter as a whole.
Ближайшим известным аналогом является патент РФ [6].The closest known analogue is a patent of the Russian Federation [6].
Инвертор содержит средства, обеспечивающие на его выходе стабилизацию действующего значения напряжения в заданном диапазоне допустимых величин. Одностороннее насыщение предотвращается применением средств, которые обеспечивают равенство вольт-секундных площадей в положительный и отрицательный полупериоды формируемого напряжения, и равенство магнитных потоков в магнитопроводе выходного трансформатора, выполненного с двумя одинаковыми последовательно соединенными первичными силовыми обмотками, точка соединения которых подключена к одному полюсу источника питания, а концы обмоток через управляемые коммутаторы подсоединены ко второму полюсу источника питания. Кроме того, для устранения остаточного намагничивания магнитопровода выходного трансформатора параллельно первичной обмотке выходного трансформатора подсоединен управляемый ключ для короткого замыкания этой обмотки при одновременно разомкнутых коммутаторах питания обмоток, когда они отключены от источника питания. Однако он имеет неудовлетворительные массогабаритные показатели из-за громоздкого выходного трансформатора с двумя мощными первичными обмотками, и, кроме того, на границах диапазона регулирования возможны сбои и протекание сквозных The inverter contains means providing at its output stabilization of the effective voltage value in a given range of permissible values. Unilateral 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 circuit of the output transformer, made with two identical primary power windings connected in series, the connection point of which is connected to one pole of the power source, and the ends of the windings through controlled switches are connected to the second pole of the power source. In addition, to eliminate the residual magnetization of the magnetic core of the output transformer, a controlled key is connected parallel to the primary winding of the output transformer for short-circuiting this winding when the power switches of the windings are open when they are disconnected from the power source. However, it has unsatisfactory weight and size indicators due to the bulky output transformer with two powerful primary windings, and, in addition, failures and leakage through
токов через коммутаторы инвертора и ключ короткого замыкания обмоток, что является недостатком.currents through the inverter switches and the short circuit key of the windings, which is a disadvantage.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в стабилизации действующего значения напряжения с предотвращением одностороннего насыщения выходного трансформатора инвертора, в предотвращении одновременного протекания сквозных токов через силовые коммутаторы инвертора и ключ короткого замыкания первичной обмотки. И, кроме того, в применении при этом простой обмотки выходного трансформатора, без отводов, вместо обмотки с отводом от середины. Это приводит к улучшению массогабаритных показателей инвертора и повышению надежности за счет предотвращения сквозных токов через силовые коммутирующие элементы.The problem to which the claimed invention is directed is to stabilize the current voltage value with the prevention of one-sided saturation of the inverter output transformer, in preventing the simultaneous flow of through currents through the inverter power switches and the primary short-circuit key. And, in addition, in applying this simple winding of the output transformer, without taps, instead of a winding with a tap from the middle. This leads to an improvement in the overall dimensions of the inverter and an increase in reliability by preventing through-currents through power switching elements.
Для решения поставленной задачи предложено следующее техническое решение.To solve this problem, the following technical solution is proposed.
Мостовой инвертор напряжения содержит совокупность средств, обеспечивающих на его выходе стабилизацию действующего значения напряжения в заданном диапазоне допустимых величин. При этом одностороннее насыщение предотвращается средствами, обеспечивающими равенство вольт-секундных площадей в положительный и отрицательный полупериоды формируемого The bridge voltage inverter contains a set of 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 means ensuring the equality of volt-second areas in the positive and negative half-periods of the generated
напряжения, и равенство магнитных потоков в магнитопроводе выходного трансформатора, имеющего только одну первичную обмотку с двумя выводами и без отводов.voltage, and the equality of magnetic fluxes in the magnetic circuit of the output transformer having only one primary winding with two leads and without taps.
На управляемых входах ключа короткого замыкания первичной обмотки выходного трансформатора в паузах между формируемыми напряжениями имеются средства задержки сигналов, управляющих замыканием и размыканием ключа с предотвращением протекания сквозных токов через силовые ключи.At the controlled inputs of the short circuit key of the primary winding of the output transformer in the pauses between the generated voltages, there are means for delaying the signals that control the closing and opening of the key to prevent the passage of through currents through the power switches.
Предложенное решение характеризуется следующими признаками.The proposed solution is characterized by the following features.
Мостовой инвертор - преобразователь постоянного напряжения в переменное со стабилизацией действующего значения выходного напряжения и с защитой выходного трансформатора от одностороннего насыщения содержит известные технические решения и совокупность новых технических решений.A bridge inverter - a DC-to-AC converter with stabilization of the effective value of the output voltage and with the protection of the output transformer from one-sided saturation, contains well-known technical solutions and a set of new technical solutions.
Мостовой инвертор содержит следующие известные технические решения.The bridge inverter contains the following well-known technical solutions.
Мостовой коммутатор для преобразования входного постоянного напряжения в переменное, подсоединенный к выводам для источника питания.A bridge switch for converting input DC voltage to AC, connected to the terminals for a power source.
Выходной трансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к выходу мостового коммутатора.The output transformer, the primary winding of which is connected to the output of the bridge switch.
Тактовый генератор, задающий период выходного напряжения.A clock that sets the period of the output voltage.
Ключ короткого замыкания первичной обмотки выходного трансформатора при разомкнутом мостовом коммутаторе.Short circuit key of the primary winding of the output transformer with an open bridge switch.
Признаки, отличающие предложенное решение от известных, следующие.The signs that distinguish the proposed solution from the known, the following.
Тактовый генератор имеет первый и второй выходы тактовых импульсов, со сдвигом выходных тактовых импульсов второго выхода на половину периода относительно тактовых импульсов на первом выходе.The clock generator has first and second outputs of clock pulses, with a shift of the output clock pulses of the second output by half the period relative to the clock pulses at the first output.
Ключ короткого замыкания содержит первый вход, предназначенный для замыкания этого ключа, и второй вход, предназначенный для размыкания упомянутого ключа.The short circuit key contains a first input designed to close this key, and a second input designed to open said key.
К первому входу ключа короткого замыкания подсоединены выходы средств формирования импульсов, задержанных на время t1 относительно момента завершения формирования каждого полупериода, причем t1 больше времени спада импульсов при размыкании любого из ключей мостового коммутатора и ключа короткого замыкания.To the first input of the short circuit key are connected the outputs of the pulse generating means delayed by the time t1 relative to the moment the formation of each half-cycle is completed, and t1 is longer than the pulse decay time when any of the bridge switch keys and the short circuit key are opened.
Ко второму входу ключа короткого замыкания подсоединены выходы средств формирования импульсов, задержанных относительно тактовых импульсов с выходов тактового генератора на время (t1+t2), где t2 - минимально допустимое заданное время замкнутого состояния электронного ключа короткого замыкания первичной обмотки выходного трансформатора.The outputs of pulse generating devices delayed relative to clock pulses from the outputs of the clock generator for a time (t1 + t2) are connected to the second input of the short circuit key, where t2 is the minimum permissible specified closed time of the electronic short circuit key of the primary winding of the output transformer.
Кроме того, для управления запуском начала формирования каждого полупериода введены средства формирования импульсов, задержанных на время (2t1+t2) относительно тактовых импульсов с выходов тактового генератора.In addition, to control the start of the formation of each half-cycle, means were introduced for generating pulses delayed for a time (2t1 + t2) relative to the clock pulses from the outputs of the clock generator.
Выходной трансформатор содержит измерительную обмотку, к ней подсоединено входом средство выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода The output transformer contains a measuring winding, the means for detecting a voltage proportional to the magnetizing EMF of the magnetic circuit is connected to it by an input
выходного трансформатора, имеющее первый выход для первого полупериода, и второй выход для второго полупериода.an output transformer having a first output for a first half cycle and a second output for a second half cycle.
Средство вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, подсоединенное измерительным входом к первому выходу средства выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора, а входом для запуска начала измерений - к выходу средства формирования импульсов, задержанных относительно тактовых импульсов с первого выхода тактового генератора на время (2t1+t2).Means for calculating the effective value of the voltage generated in the first half-period connected by a measuring input to the first output of the means for detecting the voltage proportional to the magnetizing EMF of the magnetic circuit of the output transformer, and input to start the measurement to the output of the pulse generating means delayed relative to clock pulses from the first output of the clock for the time (2t1 + t2).
Источник опорного напряжения, пропорционального заданной величине действующего значения напряжения, которое должно быть сформировано в первый полупериод.The reference voltage source is proportional to the specified value of the effective voltage value, which should be generated in the first half-cycle.
Средство сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением источника опорного напряжения, подсоединенное входами сравнения напряжений к источнику опорного напряжения и к выходу средства вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, и выход этого средства Means for comparing the effective value of the current voltage of the first half-cycle with the reference voltage of the reference voltage source connected to the voltage comparison inputs to the voltage reference source and to the output of the means for calculating the effective voltage value generated in the first half-cycle, and the output of this means
сравнения соединен с тем входом мостового коммутатора, который предназначен для формирования напряжения первого полупериода.comparison is connected to the input of the bridge switch, which is designed to generate voltage of the first half-cycle.
Средство вычисления среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, подсоединенное измерительным входом к первому выходу средства выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора, а входом для запуска начала измерений - к выходу средства формирования импульсов, задержанных относительно тактовых импульсов с первого выхода тактового генератора на время (2t1+t2).Means for calculating the average value of the voltage generated in the first half-period connected by a measuring input to the first output of the means for detecting the voltage proportional to the magnetizing EMF of the magnetic circuit of the output transformer, and by the input to start the measurement - to the output of the pulse generating means delayed relative to clock pulses from the first output of the clock for the time (2t1 + t2).
Средство, запоминающее среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод, подсоединенное входом к выходу средства вычисления среднего значения напряжения первого полупериода.Means for storing the average value of the voltage generated in the first half-period, connected by an input to the output of the means for calculating the average voltage value of the first half-period.
Средство вычисления среднего значения напряжения второго полупериода, формируемого в первичной обмотке, подсоединенное измерительным входом ко второму выходу средства выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора, а входом для запуска начала измерений - к выходу средства формирования импульсов, Means for calculating the average voltage value of the second half-cycle generated in the primary winding, connected by a measuring input to the second output of the means for detecting the voltage proportional to the magnetizing EMF of the magnetic circuit of the output transformer, and the input to start the measurement to the output of the pulse generating means,
задержанных относительно тактовых импульсов со второго выхода тактового генератора на время (2t1+t2).delayed relative to clock pulses from the second output of the clock generator for a time (2t1 + t2).
Средство сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода, подсоединенное входами сравнения напряжений к выходу средства вычисления среднего значения текущего напряжения второго полупериода, и к выходу средства, запоминающего среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод, а выход этого средства сравнения соединен с тем входом мостового коммутатора, который предназначен для формирования напряжения второго полупериода.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 to the voltage comparison inputs to the output of the means for calculating the average value of the current voltage of the second half-cycle, and to the output of the means storing the average value of the voltage generated in the first half-cycle, and the output of this means comparison is connected to the input of the bridge switch, which is designed to generate voltage of the second half-cycle.
Ключ короткого замыкания первичной обмотки выходного трансформатора подсоединен первым входом через средства формирования импульсов для запуска замыкания этого ключа, задержанных на время t1 относительно момента завершения формирования каждого полупериода напряжения, к выходу средства сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением источника опорного напряжения, и к выходу средства сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода, с возможностью The short circuit key of the primary winding of the output transformer is connected to the first input through pulse generating means to start the circuit of this key, delayed by time t1 relative to the moment of formation of each half-cycle of voltage, to the output of the means for comparing the effective value of the current voltage of the first half-cycle with the reference voltage of the voltage reference source, and to the output of the means for comparing the average value of the current voltage of the second half-cycle with the stored average value at first half-cycle, with the possibility of
запуска замыкания ключа короткого замыкания первичной обмотки выходного трансформатора задержанными на время t1 импульсами с выходов любого из этих средств сравнения, а вторым входом - к выходу средства задержки на время (t1+t2) импульсов с выходов тактового генератора, с возможностью размыкания ключа короткого замыкания первичной обмотки выходного трансформатора задержанными на время (t1+t2) импульсами как первого, так и второго выходов тактового генератора.start the short circuit of the short circuit key of the primary winding of the output transformer by pulses delayed at time t1 from the outputs of any of these means of comparison, and the second input to the output of the delay means for the time (t1 + t2) of pulses from the outputs of the clock generator, with the possibility of opening the short circuit key of the primary windings of the output transformer pulses delayed for a time (t1 + t2) as the first and second outputs of the clock generator.
При этом настоящее техническое решение реализовано с учетом следующих математических соотношений.Moreover, the present technical solution is implemented taking into account the following mathematical relationships.
Величина действующего значения напряжения Ed1 за отдельно взятый первый полупериод T1 определяется в соответствии с общей формулой:The value of the effective voltage value E d1 for a single first half period T1 is determined in accordance with the general formula:
где е1 - текущее напряжение первого полупериода,where e 1 is the current voltage of the first half-cycle,
t - время.t is time.
Среднее значение Es1 напряжения за отдельно взятый первый полупериод T1 выражается формулой:The average voltage value E s1 for a single first half period T1 is expressed by the formula:
Среднее значение Es2 напряжения за отдельно взятый второй полупериод Т2 выражается формулой:The average voltage value E s2 for a single second half-period T2 is expressed by the formula:
где e2 - текущее напряжение второго полупериода.where e 2 is the current voltage of the second half-cycle.
С учетом влияния введенных задержек при вычислениях общая формула (1) для действующего значение напряжения Ed1 за первый полупериод Т1 приводится к видуGiven the effect of the introduced delays in the calculations, the general formula (1) for the current voltage value of E d1 for the first half-period T1 is reduced to
Формула (2) для среднего значения Es1 напряжения первого полупериода Т1 при этом также изменяется:Formula (2) for the average voltage value E s1 of the first half-period T1 also changes:
И, с учетом изложенного, среднее значение Es2 напряжения второго полупериода Т2 выражается формулой:And, taking into account the foregoing, the average voltage value E s2 of the second half-period T2 is expressed by the formula:
Таким образом, максимально возможная длительность формируемого сигнала в каждый полупериод меньше длительности полупериода Т1 или Т2 Т1 тактового генератора. Для вычисления этих значений по формулам могут быть использованы как известные аналоговые, так и известные цифровые средства.Thus, the maximum possible duration of the generated signal in each half-cycle is less than the duration of the half-period T1 or T2 T1 of the clock generator. To calculate these values by formulas, both known analog and known digital tools can be used.
В первый полупериод формируют напряжение Ed1 в соответствии с формулой (4) для действующего значения, и, кроме того, вычисляют среднее значение в соответствии с формулой (5) и запоминают результат, Es1.In the first half-cycle, the voltage E d1 is generated in accordance with formula (4) for the effective value, and, in addition, the average value is calculated in accordance with formula (5) and the result is stored, E s1 .
Во второй полупериод формируют напряжение в соответствии с формулой (6), и удовлетворяющее условию для среднего значения таким образом, чтобы оно было равно ранее запомненной величине Es1 среднего значения напряжения первого полупериода, т.е.,In the second half-cycle, a voltage is generated in accordance with formula (6), and satisfying the condition for the average value so that it is equal to the previously stored value E s1 of the average voltage value of the first half-cycle, i.e.,
В последующие периоды операции повторяют.In subsequent periods, the operation is repeated.
Вычисления фактически ведутся не за период выходного напряжения, как обычно принято, а отдельно за каждый полупериод, с соответственно заданными пределами интегрирования.The calculations are actually carried out not for the period of the output voltage, as is usually accepted, but separately for each half-period, with correspondingly set integration limits.
Предложенное решение иллюстрируется фиг.1, фиг.2 и фиг.3.The proposed solution is illustrated in figure 1, figure 2 and figure 3.
Схема мостового инвертора напряжения - преобразователя постоянного напряжения в переменное со стабилизацией действующего значения выходного напряжения и с защитой выходного трансформатора от одностороннего насыщения представлена на фиг.1.A diagram of a bridge voltage inverter - a DC-to-AC converter with stabilization of the effective value of the output voltage and with the protection of the output transformer from one-sided saturation is shown in Fig. 1.
На фиг.1 изображена схема инвертора, поясняющая его устройство и работу. На схеме показаны основные функциональные узлы и элементы: средства выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора, средства вычисления действующего и среднего значений формируемых напряжений, ключ для короткого замыкания первичной обмотки выходного трансформатора в паузах между формируемыми напряжениями, средства формирования задержанных на определенное время импульсов, управляющих замыканием и размыканием ключа, и другие элементы схемы. Средства сброса измерительных схем в исходное состояние после Figure 1 shows a diagram of an inverter explaining its device and operation. The diagram shows the main functional units and elements: means for detecting a voltage proportional to the EMF magnetization of the magnetic circuit of the output transformer, means for calculating the current and average values of the generated voltages, a key for short circuiting the primary winding of the output transformer in the pauses between the generated voltages, means for generating pulses delayed for a certain time , controlling the closing and opening of the key, and other elements of the circuit. Means for resetting measuring circuits to their initial state after
завершения измерений и формирования полупериодов на схеме не показаны.completion of measurements and the formation of half-periods are not shown in the diagram.
На фиг.2 показан вариант установки схем в исходное состояние готовности к очередным измерениям и вычислениям после завершения формирования каждого полупериода.Figure 2 shows the option of setting the circuits in the initial state of readiness for the next measurements and calculations after completion of the formation of each half-cycle.
На фиг.3 показаны графики, поясняющие последовательность прохождения сигналов при работе схем. Номера соответствуют номерам на схемах фиг.1 и фиг.2. Первый и второй выходы тактового генератора 12 обозначены 12-1 и 12-2.Figure 3 shows graphs explaining the sequence of passage of signals during operation of the circuits. The numbers correspond to the numbers in the diagrams of figure 1 and figure 2. The first and second outputs of the clock 12 are designated 12-1 and 12-2.
На фиг.1, 2 приняты следующие обозначения.In figure 1, 2 the following notation.
1, 2 - входные выводы питания;1, 2 - input power pins;
3 - мостовой коммутатор для преобразования входного постоянного напряжения в переменное;3 - bridge switch for converting the input DC voltage to AC;
4 - выходной трансформатор;4 - output transformer;
5 - первичная обмотка выходного трансформатора;5 - primary winding of the output transformer;
6 - измерительная обмотка выходного трансформатора;6 - measuring winding of the output transformer;
7 - выходная обмотка выходного трансформатора;7 - output winding of the output transformer;
8, 9 - выходные выводы;8, 9 - output conclusions;
10 - ключ короткого замыкания первичной обмотки выходного трансформатора;10 - key short circuit of the primary winding of the output transformer;
11 - средство выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора;11 - means for detecting a voltage proportional to the EMF magnetization of the magnetic circuit of the output transformer;
12 - тактовый генератор;12 - clock generator;
13 - средство формирования импульсов, задержанных на время t1 относительно момента завершения формирования каждого полупериода;13 is a means of generating pulses delayed by time t1 relative to the moment the formation of each half-cycle is completed;
14 - первая схема ИЛИ;14 is a first OR scheme;
15 - средство формирования импульсов, задержанных на время (t1+t2) относительно импульсов с выходов тактового генератора;15 - means for generating pulses delayed for a time (t1 + t2) relative to pulses from the outputs of the clock generator;
16, 17 - первое и второе средства формирования задержанных на время (2t1+t2) импульсов с выходов тактового генератора;16, 17 - the first and second means of forming pulses delayed for a time (2t1 + t2) from the outputs of the clock generator;
18 - средство вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод;18 - means for calculating the effective value of the voltage generated in the first half-cycle;
19 - источник опорного напряжения, пропорционального заданной величине действующего значения напряжения первого полупериода;19 is a reference voltage source proportional to a given value of the effective voltage value of the first half-cycle;
20 - средство сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением;20 - means for comparing the current value of the current voltage of the first half-period with the reference voltage;
21 - вторая схема ИЛИ;21 is a second OR circuit;
22 - средство вычисления среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод;22 - means for calculating the average value of the voltage generated in the first half-cycle;
23 - средство, запоминающее среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод;23 is a tool that stores the average value of the voltage generated in the first half-cycle;
24 - средство вычисления среднего значения напряжения, формируемого во второй полупериод;24 - means for calculating the average voltage generated in the second half-cycle;
25 - средство сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода.25 is a means of comparing the average value of the current voltage of the second half-cycle with the stored average voltage value of the first half-cycle.
В схемах инвертора фиг.1, 2 входные выводы 1, 2 предназначены для подачи на инвертор постоянного напряжения с источника питания. К ним подсоединен мостовой коммутатор 3 для преобразования входного постоянного напряжения в переменное. Выходной трансформатор 4 первичной обмоткой 5 подсоединен к выходу мостового коммутатора 3. Выходной трансформатор 4 содержит измерительную обмотку 6, которая используется при выявлении напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора. Выходная обмотка 7 выходного трансформатора 4 соединена с выходными выводами 8, 9 для подключения нагрузки. Выходные выводы 8, 9 инвертора предназначены для подачи на внешнюю нагрузку переменного напряжения, стабилизированного по величине действующего In the inverter circuits of FIGS. 1, 2, input terminals 1, 2 are intended for supplying a constant voltage to the inverter from a power source. A bridge switch 3 is connected to them to convert the input DC voltage to AC. The output transformer 4 by the primary winding 5 is connected to the output of the bridge switch 3. The output transformer 4 contains a measuring winding 6, which is used to detect the voltage proportional to the EMF magnetization of the magnetic circuit of the output transformer. The output winding 7 of the output transformer 4 is connected to the output terminals 8, 9 for connecting the load. The output terminals 8, 9 of the inverter are designed to supply an external load of an alternating voltage stabilized by the value of the current
значения с заданной погрешностью, и находящегося в диапазоне от минимального до максимального значения.values with a given error, and in the range from the minimum to the maximum value.
Параллельно первичной обмотке 5 выходного трансформатора 4 подсоединен ключ 10 короткого замыкания первичной обмотки 5 при разомкнутом мостовом коммутаторе 3. Ключ 10 выполнен как функциональный узел с двумя входами с импульсным управлением замыканием и размыканием аналогично R-S триггеру.Parallel to the primary winding 5 of the output transformer 4, a short circuit key 10 of the primary winding 5 is connected with an open bridge switch 3. The key 10 is designed as a functional unit with two inputs with pulse control of closing and opening similar to the R-S trigger.
К измерительной обмотке 6 подсоединено средство 11 выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора 4; это средство имеет первый выход для напряжения, пропорционального формируемому в первый полупериод, и второй выход для напряжения, пропорционального формируемому во второй полупериод. Тактовым генератором 12 задается период выходного напряжения. Тактовый генератор 12 имеет первый и второй выходы, со сдвигом выходных импульсов второго выхода на половину периода относительно импульсов на первом выходе.A means 11 for detecting a voltage proportional to the magnetization EMF of the output transformer 4 magnetic circuit is connected to the measuring winding 6; this means has a first output for voltage proportional to that generated in the first half-cycle, and a second output for voltage proportional to generated in the second half-cycle. Clock generator 12 sets the period of the output voltage. The clock generator 12 has first and second outputs, with a shift of the output pulses of the second output by half the period relative to the pulses at the first output.
К первому входу ключа 10 короткого замыкания подсоединен выход средства 13 формирования импульсов, задержанных на время t1 относительно момента завершения формирования каждого полупериода. Время задержки t1 больше времени спада импульсов при размыкании любого из ключей мостового коммутатора 3, To the first input of the short circuit key 10 is connected the output of the pulse generating means 13, delayed by the time t1 relative to the moment the formation of each half-cycle is completed. The delay time t1 is greater than the pulse decay time when opening any of the keys of the bridge switch 3,
благодаря чему ключ 10 короткого замыкания может замыкаться только после полного завершения размыкания ключей мостового коммутатора 3.due to which the short circuit key 10 can only be closed after the keys of the bridge switch 3 are fully unlocked.
Первый и второй выходы тактового генератора 12 через схему ИЛИ 14 и средство 15 формирования импульсов, задержанных на время (t1+t2) относительно импульсов с каждого из выходов тактового генератора 12, подсоединены ко второму входу ключа 10 короткого замыкания.The first and second outputs of the clock generator 12 through the OR circuit 14 and means 15 for generating pulses delayed for a time (t1 + t2) relative to the pulses from each of the outputs of the clock generator 12 are connected to the second input of the short circuit key 10.
Причем, в средстве 15 формирования задержанных импульсов время задержки (t1+t2) больше суммы времени спада импульсов в мостовом коммутаторе 3 и минимального допустимого времени замкнутого состояния электронного ключа 10 короткого замыкания первичной обмотки 5 выходного трансформатора 4, что гарантирует как предотвращение сквозных токов, так и уверенное короткое замыкание ключа 10.Moreover, in the means 15 for the formation of delayed pulses, the delay time (t1 + t2) is greater than the sum of the decay time of the pulses in the bridge switch 3 and the minimum permissible closed time of the electronic switch 10 of the short circuit of the primary winding 5 of the output transformer 4, which guarantees both the prevention of through currents and sure short circuit of the key 10.
Для управления запуском начала формирования каждого полупериода имеются средства 16, 17 формирования задержанных на время (2t1+t2) импульсов с выходов тактового генератора 12.To control the start of the start of formation of each half-cycle, there are means 16, 17 of the formation of pulses delayed for a time (2t1 + t2) from the outputs of the clock generator 12.
Средство 18 вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, подсоединено измерительным входом к первому выходу средства 11 выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора 4, а входом для запуска начала The means 18 for calculating the effective value of the voltage generated in the first half-cycle is connected by a measuring input to the first output of the means 11 for detecting the voltage proportional to the magnetization EMF of the magnetic circuit of the output transformer 4, and the input to start the start
измерений - к выходу средства 16 формирования задержанных на время (2t1+t2) импульсов, поступающих с первого выхода тактового генератора 12.measurements - to the output of the means 16 of the formation of pulses delayed for a time (2t1 + t2) coming from the first output of the clock generator 12.
Источник опорного напряжения 19, пропорционального заданной величине действующего значения напряжения, которое должно быть сформировано в первый полупериод, и выход средства 18 вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, подсоединены на входы сравнения напряжений средства 20 сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением. Выход формируемого напряжения средства сравнения 20 соединен с тем входом мостового коммутатора 3, который предназначен для формирования напряжения первого полупериода. Двухвходовая схема ИЛИ 21 служит для реализации возможности осуществления замыкания ключа 10 короткого замыкания первичной обмотки 5 задержанными на время t1 импульсами завершения формирования как первого, так и второго полупериодов.The reference voltage source 19, which is proportional to the specified value of the effective voltage value, which must be generated in the first half-cycle, and the output of the means for calculating the effective voltage value 18, formed in the first half-cycle, are connected to the voltage comparison inputs of the means 20 for comparing the effective value of the current voltage of the first half-cycle with the reference voltage. The output of the generated voltage of the comparator 20 is connected to that input of the bridge switch 3, which is designed to generate the voltage of the first half-cycle. The two-input circuit OR 21 serves to realize the possibility of short-circuiting the key 10 of the short circuit of the primary winding 5 with pulses delayed by the time t1 to complete the formation of both the first and second half-cycles.
Средство 22 вычисления среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, подсоединено измерительным входом к первому выходу средства 11 выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора 4, а входом для запуска начала The means 22 for calculating the average value of the voltage generated in the first half-period is connected by a measuring input to the first output of the means 11 for detecting a voltage proportional to the magnetization EMF of the magnetic circuit of the output transformer 4, and the input for starting the start
измерений - к выходу средства 16 формирования задержанных на время (2t1+t2) импульсов, поступающих с первого выхода тактового генератора 12. Выход средства 22 вычисления среднего значения напряжения первого полупериода подсоединен к входу средства 23, запоминающего среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод.measurements - to the output of the means 16 for forming a delayed (2t1 + t2) pulses from the first output of the clock generator 12. The output of the means 22 for calculating the average voltage value of the first half-period is connected to the input of the means 23, which stores the average value of the voltage generated in the first half-period.
Средство 24 вычисления среднего значения напряжения второго полупериода, формируемого в первичной обмотке 5, подсоединено измерительным входом ко второму выходу средства 11 выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора 4; а входом для запуска начала измерений - к выходу средства 17 формирования задержанных на время (t1+t2) импульсов, поступающих со второго выхода тактового генератора 12. Выход средства 24 вычисления среднего значения текущего напряжения второго полупериода подсоединен к первому входу сравнения напряжений средства 25 сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средним значением напряжения первого полупериода. Второй вход сравнения напряжений в средстве 25 подсоединен к выходу средства 23, запоминающего среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод. Выход формируемого напряжения средства сравнения 25 соединен с тем входом Means 24 for calculating the average voltage value of the second half-cycle generated in the primary winding 5 is connected by a measuring input to the second output of the means 11 for detecting a voltage proportional to the magnetization EMF of the magnetic circuit of the output transformer 4; and the input for starting the start of measurements - to the output of the means 17 for forming a delayed time (t1 + t2) pulses from the second output of the clock generator 12. The output of the means 24 for calculating the average value of the current voltage of the second half-period is connected to the first input of the voltage comparison of the means 25 for comparing the average the value of the current voltage of the second half-cycle with the stored average voltage value of the first half-cycle. The second voltage comparison input in the means 25 is connected to the output of the means 23, which stores the average value of the voltage generated in the first half-cycle. The output of the generated voltage of the comparator 25 is connected to that input
мостового коммутатора 3, который предназначен для формирования напряжения второго полупериода. Кроме того, к выходу средства 25 сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с запомненным средством 23 средним значением напряжения первого полупериода подсоединен второй вход двухвходовой схемы ИЛИ 21, для замыкания ключа 10 через средство задержки 13 задержанными на время t1 импульсами завершения формирования второго полупериода. При этом реализована возможность замыкания ключа 10 задержанными на время t1 импульсами завершения формирования, как первого, так и второго полупериода, поступающими с выходов любого из средств сравнения 20 или 25.bridge switch 3, which is designed to generate voltage of the second half-cycle. In addition, the second input of the two-input circuit OR 21 is connected to the output of the means 25 for comparing the average value of the current voltage of the second half-cycle with the stored value of 23 the average value of the voltage of the first half-cycle, for closing the key 10 through the delay means 13, pulses for completing the formation of the second half-cycle delayed by time t1. At the same time, it is possible to close the key 10 with pulses of the completion of formation of both the first and second half-periods delayed by time t1 and coming from the outputs of any of the comparison tools 20 or 25.
Инвертор по фиг.1 работает следующим образом.The inverter of figure 1 works as follows.
Постоянное напряжение поступает с источника питания на входные выводы 1, 2 и подается на силовые выводы мостового коммутатора 3, преобразующего постоянное напряжение в переменное. При замкнутом мостовом коммутаторе 3 в выходном трансформаторе 4 по первичной обмотке 5 протекает ток. Напряжение с измерительной обмотки 6 поступает далее в схему на активное сопротивление для измерений, а с выходной обмотки 7, подсоединенной к выходным выводам 8, 9, подается на нагрузку. В средстве 11, содержащем упомянутое активное сопротивление, A constant voltage is supplied from the power source to the input terminals 1, 2 and is supplied to the power terminals of the bridge switch 3, which converts the constant voltage into alternating voltage. With a closed bridge switch 3 in the output transformer 4, primary current flows through the primary winding 5. The voltage from the measuring winding 6 then goes to the active resistance circuit for measurements, and from the output winding 7 connected to the output terminals 8, 9, it is supplied to the load. In the tool 11 containing said active resistance,
являющееся нагрузкой измерительной обмотки 6, происходит выявление напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора 4, и распределение результирующих напряжений на первый выход - для первого полупериода, и на второй выход - для второго полупериода.being the load of the measuring winding 6, the voltage proportional to the EMF of the magnetization of the magnetic circuit of the output transformer 4 is detected, and the resulting voltages are distributed to the first output for the first half-cycle and to the second output for the second half-cycle.
Тактовый генератор 12 генерирует импульсы для управления периодом формируемого напряжения; с первого и второго выходов снимаются импульсы с установленным периодом, со сдвигом выходных импульсов второго выхода на половину периода относительно выходных импульсов на первом выходе. Первый выход тактового генератора 12 используется при формировании первого полупериода, а второй выход - при формировании второго полупериода.The clock 12 generates pulses to control the period of the generated voltage; pulses with a set period are removed from the first and second outputs, with a shift of the output pulses of the second output by half the period relative to the output pulses at the first output. The first output of the clock generator 12 is used in the formation of the first half-cycle, and the second output in the formation of the second half-cycle.
В начале каждого первого полупериода импульс с первого выхода тактового генератора 12 через последовательно соединенные схему ИЛИ 14 и средство 15 формирования импульсов, задержанных на время t2 относительно импульсов с выходов тактового генератора 12 поступает на второй вход ключа 10 короткого замыкания. В результате ключ 10 короткого замыкания переходит из замкнутого состояния, если он был замкнут, в разомкнутое состояние. После этого через средство 16 формирования задержанных на время (2t1+t2) импульсов с выхода тактового генератора 12 поступает импульс запуска начала At the beginning of each first half-cycle, a pulse from the first output of the clock generator 12 through a series-connected OR circuit 14 and means 15 for generating pulses delayed by time t2 relative to the pulses from the outputs of the clock generator 12 is supplied to the second input of the short circuit key 10. As a result, the short circuit key 10 transitions from the closed state, if it was closed, to the open state. After that, through the means 16 of the formation of pulses delayed for a time (2t1 + t2) from the output of the clock generator 12, a start trigger pulse is received
вычислений на средство 18 вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, и также на средство 22 вычисления среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод. При этом с выхода средства 18 начинает поступать сигнал на средство 20 сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением источника 19 опорного напряжения, и далее с выхода средства 20 начинает поступать сигнал на мостовой коммутатор 3, в котором замыкаются соответствующие коммутирующие элементы. Начинается формирование первого полупериода, в первичной обмотке 5 протекает ток первого полупериода. С первого выхода средства 11 выявления на обмотке 6 напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора 4, это напряжение поступает на вход средства 18 вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, и одновременно на вход средства 22 вычисления среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, где начинаются измерения и вычисления соответствующих значений текущего напряжения.computing means 18 for calculating the effective voltage value generated in the first half-cycle, and also on means 22 for calculating the average voltage value generated in the first half-cycle. In this case, from the output of the means 18, a signal begins to arrive at the means 20 for comparing the effective value of the current voltage of the first half-cycle with the reference voltage of the reference voltage source 19, and then, from the output of the means 20, a signal begins to arrive at the bridge switch 3, in which the corresponding switching elements are closed. The formation of the first half-cycle begins, in the primary winding 5, the current of the first half-cycle flows. From the first output of the means 11 for detecting on the winding 6 a voltage proportional to the magnetization EMF of the magnetic circuit of the output transformer 4, this voltage is supplied to the input of the means 18 for calculating the effective voltage value generated in the first half-cycle, and simultaneously to the input of the means 22 for calculating the average voltage value generated in the first half period where measurements and calculations of the corresponding values of the current voltage begin.
При достижении равенства действующего значения текущего напряжения первого полупериода с опорным напряжением источника 19 опорного напряжения в средстве 20 сравнения действующего значения текущего напряжения первого полупериода Upon reaching equality of the effective value of the current voltage of the first half-cycle with the reference voltage of the reference voltage source 19 in the means 20 for comparing the effective value of the current voltage of the first half-cycle
с опорным напряжением завершается формирование первого полупериода, и с прекращением поступления выходного сигнала со средства 20 одновременно размыкается мостовой коммутатор 3. Кроме того, на первый вход ключа 10 с импульсного выхода средства 20 через схему ИЛИ 21 и средство 13 формирования импульсов, задержанных на время t1 относительно момента завершения формирования первого полупериода, передается импульсный сигнал о завершении формирования первого полупериода, и ключ 10 замыкается. При этом между спадом импульса при размыкании мостового коммутатора 3 и фронтом импульса замыкания ключа 10 имеется гарантированная пауза.with the reference voltage, the formation of the first half-cycle is completed, and when the output signal from the means 20 ceases, the bridge switch 3 is simultaneously opened. In addition, the first input of the key 10 from the pulse output of the means 20 through the OR circuit 21 and the pulse generating means 13, delayed by time t1 relative to the moment of completion of the formation of the first half-cycle, a pulse signal is transmitted to complete the formation of the first half-cycle, and the key 10 is closed. At the same time, there is a guaranteed pause between the decay of the pulse when the bridge switch 3 is opened and the pulse closure front of the key 10.
Помимо этого, одновременно с началом работы средства 18 вычисления действующего значения, с выхода средства 16 поступает импульс запуска начала вычислений на средство 22 вычисления среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод. Средство вычисления среднего значения напряжения 22 вычисляет среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод; вычисления прекращаются с прекращением сигнала с выхода средства 11. С выхода средства вычисления среднего значения напряжения 22 результат вычислений среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, подается на вход запоминающего средства 23, In addition, simultaneously with the beginning of the operation of the means 18 for calculating the actual value, the output of the means 16 receives an impulse to start the start of calculations on the means 22 for calculating the average voltage value generated in the first half-cycle. The means for calculating the average voltage value 22 calculates the average value of the voltage generated in the first half-cycle; the calculations cease with the cessation of the signal from the output of the means 11. From the output of the means for calculating the average voltage value 22, the calculation result of the average voltage value generated in the first half-cycle is fed to the input of the storage means 23,
где этот результат запоминается на время, необходимое для формирования второго полупериода.where this result is stored for the time required to form the second half-cycle.
Далее со второго выхода тактового генератора 12 через средства 14 и 15 задержанный на время (t1+t2) импульсный сигнал передается на второй вход размыкания ключа 10. Одновременно с началом задержки импульса в средстве 15, в средстве 17 формирования задержанных импульсов начинается задержка на время (2t1+t2) импульса со второго выхода тактового генератора 12.Then, from the second output of the clock generator 12, through the means 14 and 15, the pulse signal delayed for a while (t1 + t2) is transmitted to the second input of the opening of the key 10. Simultaneously with the start of the pulse delay in the means 15, in the means 17 for the formation of the delayed pulses, a time delay ( 2t1 + t2) of the pulse from the second output of the clock generator 12.
Через средство 17 формирования задержанных на время (2t1+t2) импульсов с выходов тактового генератора 12, поступает импульс запуска начала вычислений на средство 24 вычисления среднего значения напряжения, формируемого во второй полупериод, которое поступает со второго выхода средства 11. При этом с выхода средства 24 поступает сигнал на средство 25 сравнения среднего значения текущего напряжения второго полупериода с напряжением средства 23, запомнившего среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод, и далее с выхода средства 25 начинает поступать сигнал на мостовой коммутатор 3, в котором замыкаются соответствующие коммутирующие элементы. Начинается формирование второго полупериода, и в первичной обмотке 5 протекает ток второго полупериода. При этом вследствие применения задержки на Through the means 17 for forming pulses delayed for a period of time (2t1 + t2) from the outputs of the clock generator 12, the pulse of starting the start of calculations is sent to the means 24 for calculating the average voltage value generated in the second half-cycle, which comes from the second output of the means 11. In this case, from the output of the means 24, a signal is supplied to the means 25 for comparing the average value of the current voltage of the second half-cycle with the voltage of the means 23, which remembers the average value of the voltage generated in the first half-cycle, and then from the output of the means 25 and begins to receive the signal on the switch bridge 3, wherein the respective switching elements are closed. The formation of the second half-cycle begins, and the current of the second half-cycle flows in the primary winding 5. Moreover, due to the application of the delay by
(2t1+t2), между спадом импульса при размыкании ключа 10 и фронтом импульса замыкания мостового коммутатора 3 всегда имеется гарантированная пауза.(2t1 + t2), there is always a guaranteed pause between the decay of the pulse when the key 10 is opened and the pulse front of the closure of the bridge switch 3.
Применение задержки на (2t1+t2) обеспечивает гарантированную паузу и в предельном случае, когда формирование первого или второго полупериода заканчивается одновременно с завершением импульса соответственно первого или второго выхода тактового генератора. (Средства для предотвращения возможности завершения формирования полупериода во время, когда уже должен наступить следующий полупериод, на схеме не показаны; это могут быть известные схемы запрета, разрешения, синхронизации и другие). При этом после окончания полупериода сначала осуществляется задержка средством 13 на время t1, после чего замыкается ключ 10, что обеспечивает паузу межу окончанием спада импульса в мостовом коммутаторе и фронтом импульса в ключе 10. Затем происходит замыкание ключа 10; после этого - размыкание ключа К3 импульсом с тактового генератора 12 через дополнительную задержку этого импульса на время (t1+t2), с учетом минимального допустимого времени замкнутого состояния электронного ключа короткого замыкания.The application of a delay of (2t1 + t2) provides a guaranteed pause in the extreme case when the formation of the first or second half-cycle ends simultaneously with the completion of the pulse of the first or second output of the clock, respectively. (Means to prevent the possibility of completing the formation of a half-period at a time when the next half-period should already come are not shown in the diagram; these may be well-known prohibition, permission, synchronization, and other schemes). In this case, after the end of the half-cycle, the means 13 first delays by the time t1, after which the key 10 closes, which pauses between the end of the pulse decline in the bridge switch and the pulse front in the key 10. Then, the key 10 closes; after that - opening of the key K3 by a pulse from the clock generator 12 through an additional delay of this pulse for a time (t1 + t2), taking into account the minimum permissible closed time of the electronic key of the short circuit.
Со второго выхода средства 11 выявления на обмотке 6 напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания From the second output of the detection means 11 on the winding 6 of the voltage proportional to the magnetization EMF
магнитопровода выходного трансформатора 4, напряжение поступает на вход средства 24 вычисления среднего значения напряжения, формируемого во второй полупериод, где начинаются измерения и вычисления среднего значения текущего напряжения второго полупериода.the magnetic circuit of the output transformer 4, the voltage is supplied to the input of the means 24 for calculating the average value of the voltage generated in the second half-cycle, where measurements and calculations of the average value of the current voltage of the second half-cycle begin.
При достижении равенства среднего значения текущего напряжения второго полупериода с напряжением средства 23, запомнившего среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод, завершается формирование второго полупериода с одновременным размыканием мостового коммутатора 3. Кроме того, на первый вход ключа 10 через схему ИЛИ 21 и средство 13 формирования импульсов, задержанных на время t1 относительно момента завершения формирования второго полупериода, передается импульсный сигнал о завершении формирования второго полупериода, и ключ 10 замыкается.When the equality of the average value of the current voltage of the second half-cycle with the voltage of the means 23, having remembered the average value of the voltage generated in the first half-cycle, the formation of the second half-cycle with the simultaneous opening of the bridge switch 3. In addition, to the first input of the key 10 through the OR 21 circuit and means 13 the formation of pulses delayed by time t1 relative to the moment of completion of the formation of the second half-cycle, a pulse signal is transmitted to complete the formation of the second half-cycle ode, and key 10 closes.
Затем происходит очередное формирование первого полупериода. С первого выхода тактового генератора 12 поступает импульс на второй вход ключа 10 короткого замыкания через последовательно соединенные схему ИЛИ 14 и средство 15 формирования импульсов, задержанных на время (t1+t2) относительно импульсов с выходов тактового генератора 12. В результате ключ 10 короткого замыкания переходит из замкнутого состояния в разомкнутое состояние. После этого через средство 16 Then the next formation of the first half-cycle occurs. From the first output of the clock generator 12, a pulse is supplied to the second input of the short circuit key 10 through a series-connected OR circuit 14 and means 15 for generating pulses delayed for a time (t1 + t2) relative to the pulses from the outputs of the clock generator 12. As a result, the short circuit key 10 goes over from a closed state to an open state. After that, through means 16
формирования задержанных на время (t1+t2) импульсов с выходов тактового генератора 12, происходит запуск начала измерений и вычислений, и формирование напряжения первого полупериода.the formation of pulses delayed for a time (t1 + t2) from the outputs of the clock generator 12, the start of the measurement and calculation starts, and the voltage of the first half-cycle is generated.
Далее процессы формирования напряжений первого и второго полупериодов периодически повторяются аналогично изложенному выше.Further, the processes of voltage formation of the first and second half-periods are periodically repeated similarly to the above.
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 выходного трансформатора 5, подсоединенной к выходным выводам 3, 4.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 output transformer 5 connected to the output terminals 3, 4.
После завершения формирования каждого полупериода, коммутирующие элементы мостового коммутатора 3, используемые при формировании одного полупериода, уже разомкнуты, а используемые при формировании следующего полупериода, еще не замкнуты; в этот промежуток времени замыкается ключ 10, который размыкается до очередного замыкания коммутатора 3. При этом ликвидируется возможное остаточное намагничивание магнитопровода выходного трансформатора.After completion of the formation of each half-cycle, the switching elements of the bridge switch 3 used in the formation of one half-cycle are already open, and those used in the formation of the next half-cycle are not yet closed; during this period of time, the key 10 closes, which opens until the next closure of the switch 3. This eliminates the possible residual magnetization of the magnetic circuit of the output transformer.
Средства вычисления 18, 22, 24 начинают выполнять измерения практически с момента поступления задержанных на время (t1+t2) импульсов с соответствующих выходов тактового генератора 12.The calculation tools 18, 22, 24 begin to measure almost from the moment of receipt of pulses delayed for a while (t1 + t2) from the corresponding outputs of the clock generator 12.
После завершения измерений и вычислений происходит установка схем в исходное состояние готовности к очередным измерениям и вычислениям известными средствами, например, встроенными средствами автоматического сброса в исходное состояние.After the measurements and calculations are completed, the circuits are set to the initial state of readiness for the next measurements and calculations by known means, for example, built-in means of automatic reset to the initial state.
На фиг.2 показан вариант исполнения на основе фиг.1, но с установкой схем в исходное состояние после завершения формирование каждого полупериода. При завершении формирования первого полупериода в средстве 20 формируется импульсный сигнал, поступающий, на дополнительные входы сброса в исходное состояние средств 18 и 22. Из этого состояния средства 18 и 22 выходят только с поступлением на входы запуска задержанных на время (t1+t2) импульсов, поступающих с первого выхода тактового генератора 12, и тогда начинается формирование первого полупериода.Figure 2 shows an embodiment based on figure 1, but with the installation of the circuits in the initial state after completion of the formation of each half-cycle. Upon completion of the formation of the first half-cycle in the means 20, a pulse signal is generated that arrives at the additional reset inputs to the initial state of the means 18 and 22. From this state, the means 18 and 22 exit only with the arrival of pulses delayed by the time (t1 + t2) to the start inputs, coming from the first output of the clock generator 12, and then the formation of the first half-cycle begins.
Средство 23 при этом продолжает хранить запомненный результат вычислений средства 22. В исходное состояние средство 23 устанавливается в момент завершения второго полупериода импульсом со средства сравнения 25.The tool 23 continues to store the stored result of the calculations of the tool 22. In the initial state, the tool 23 is installed at the end of the second half-cycle by the pulse from the means of comparison 25.
При завершении формирования второго полупериода в средстве 25 формируется импульсный сигнал, поступающий на дополнительный вход сброса в исходное состояние средства 24, и, Upon completion of the formation of the second half-cycle in the tool 25, a pulse signal is generated that is fed to the additional reset input in the initial state of the tool 24, and,
одновременно, средства 23. Из этого состояния средство 24 выходит только с поступлением на входы запуска задержанных на время (2t1+t2) импульсов, поступающих со второго выхода тактового генератора 12, и тогда начинается формирование второго полупериода.at the same time, means 23. From this state, means 24 exits only with the arrival of pulses from the second output of the clock generator 12 delayed by the time (2t1 + t2), and then the formation of the second half-cycle begins.
В остальном схема фиг.2 сходна со схемой фиг.1, и работа ее в основном аналогична работе схемы фиг.1.The rest of the circuit of FIG. 2 is similar to the circuit of FIG. 1, and its operation is basically similar to that of the circuit of FIG. 1.
Процессы измерений средством 22 вычисления среднего значения напряжения первого полупериода, и средством 18 вычисления действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, начинаются и завершаются одновременно.Measurement processes by means 22 for calculating the average voltage value of the first half-cycle, and means 18 for calculating the effective voltage value generated in the first half-cycle, begin and end simultaneously.
Измеренное среднее значение напряжения первого полупериода в средстве 23, запоминающем среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод, хранится, по меньшей мере, до завершения процесса формирования напряжения второго полупериода.The measured average voltage value of the first half-period in the means 23, which stores the average value of the voltage generated in the first half-period, is stored at least until the completion of the voltage generation process of the second half-period.
Равенство вольт-секундных площадей первого и второго полупериода, которое обеспечивается при формировании второго полупериода, предотвращает возникновение и накапливание 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
одностороннего насыщения магнитопровода выходного трансформатора.one-sided saturation of the magnetic circuit of the output transformer.
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 voltages 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.
Предложенное решение позволяет упростить конструкцию, оптимизировать размеры и массу магнитопроводов трансформаторов. Данное решение исключает громоздкие и конструктивно сложные трансформаторы, в которых сдвоенные мощные обмотки используются как в силовых коммутируемых цепях, так и в измерительных цепях, что приводит к погрешностям The proposed solution allows us to simplify the design, optimize the size and weight of the transformer magnetic cores. This solution eliminates bulky and structurally complex transformers in which dual powerful windings are used both in power switched circuits and in measuring circuits, which leads to errors
регулирования. Благодаря предложенному решению уменьшаются размеры первичной обмотки, магнитопровода, улучшаются массогабаритные показатели инвертора в целом.regulation. Thanks to the proposed solution, the dimensions of the primary winding and the magnetic circuit are reduced, and the overall dimensions of the inverter are improved.
Источники информации.Information 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 Н02М 7/539, Преобразователь постоянного напряжения в переменное заданной формы.4. RF patent No. 2027297, IPC Н02М 7/539, DC / AC converter of a given shape.
5. Патент РФ №2035833, МПК Н02М 7/538, Способ ограничения одностороннего насыщения выходного трансформатора импульсного преобразователя напряжения.5. RF patent No. 2035833, IPC Н02М 7/538, Method for limiting one-sided saturation of an output transformer of a pulse voltage converter.
6. Патент РФ №2282934, МПК Н02М 7/42, Инвертор напряжения с защитой выходного трансформатора от одностороннего насыщения.6. RF patent №2282934, IPC Н02М 7/42, Voltage inverter with protection of the output transformer from one-sided saturation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008125492/22U RU78381U1 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PROTECTION OF THE OUTPUT TRANSFORMER FROM ONE-SIDED SATURATION |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008125492/22U RU78381U1 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PROTECTION OF THE OUTPUT TRANSFORMER FROM ONE-SIDED SATURATION |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU78381U1 true RU78381U1 (en) | 2008-11-20 |
Family
ID=40241886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008125492/22U RU78381U1 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PROTECTION OF THE OUTPUT TRANSFORMER FROM ONE-SIDED SATURATION |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU78381U1 (en) |
-
2008
- 2008-06-23 RU RU2008125492/22U patent/RU78381U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU84173U1 (en) | BRIDGE INVERTER WITH OUTPUT TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION | |
| US9166470B2 (en) | Method and circuit for power factor correction | |
| JP5643951B2 (en) | DC power supply | |
| TW201208259A (en) | Regulator and synchronized pulse generator thereof | |
| TWI469491B (en) | Controllers | |
| RU2343623C1 (en) | Bridge voltage inverter with transformer protection against unilateral saturation | |
| RU2013138012A (en) | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING VARIABLE VOLTAGE | |
| RU2012131894A (en) | METHOD FOR CONTROL OUTPUT SIGNALS OF UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY | |
| RU2577551C1 (en) | Device for testing electric meters | |
| RU78381U1 (en) | BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PROTECTION OF THE OUTPUT TRANSFORMER FROM ONE-SIDED SATURATION | |
| JPH09211089A (en) | Circuit breaker and testing device thereof | |
| JP2009512406A5 (en) | ||
| RU2377712C1 (en) | Bridge inverter with prevention of one-sided saturation of output transformer | |
| RU2273087C1 (en) | Method for protecting voltage inverter transformer against single-ended saturation | |
| RU75805U1 (en) | BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PREVENTION OF ONE-SIDED SATURATION OF OUTPUT TRANSFORMER | |
| RU87304U1 (en) | VOLTAGE INVERTER WITH PREVENTION OF ONE-SIDED SATURATION OF TRANSFORMER | |
| RU2280313C1 (en) | Method for protecting voltage-inverter transformer from single-ended saturation | |
| RU92260U1 (en) | BRIDGE INVERTER WITH TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION | |
| RU2282934C1 (en) | Voltage inverter with protection of transformer from one-sided saturation | |
| RU87586U1 (en) | INVERTER WITH BRIDGE SWITCH WITH TRANSFORMER PROTECTION AGAINST SINGLE-SIDED SATURATION | |
| RU2572165C1 (en) | Device for testing of electric meters | |
| RU2582881C1 (en) | Bidirectional triode thyristor control device of bridge circuit for checking metering of electric power by inductive electric meters | |
| RU2458450C2 (en) | Method to control autonomous matched inverter with quasi-resonant switching | |
| RU2568936C1 (en) | Electric meters operation scientific instrument | |
| US9584009B2 (en) | Line current reference generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110624 |