RU87586U1 - INVERTER WITH BRIDGE SWITCH WITH TRANSFORMER PROTECTION AGAINST SINGLE-SIDED SATURATION - Google Patents

INVERTER WITH BRIDGE SWITCH WITH TRANSFORMER PROTECTION AGAINST SINGLE-SIDED SATURATION Download PDF

Info

Publication number
RU87586U1
RU87586U1 RU2009101630/22U RU2009101630U RU87586U1 RU 87586 U1 RU87586 U1 RU 87586U1 RU 2009101630/22 U RU2009101630/22 U RU 2009101630/22U RU 2009101630 U RU2009101630 U RU 2009101630U RU 87586 U1 RU87586 U1 RU 87586U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
bridge
cycle
transformer
voltage
Prior art date
Application number
RU2009101630/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
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 RU2009101630/22U priority Critical patent/RU87586U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU87586U1 publication Critical patent/RU87586U1/en

Links

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Мостовой инвертор - преобразователь постоянного напряжения в переменное с предотвращением одностороннего насыщения выходного трансформатора, содержащий мостовой коммутатор для преобразования постоянного напряжения источника питания в переменное, выполненный в виде четырехплечего моста с управляемыми ключами в плечах, в котором вершины первой диагонали подсоединены к выводам для источника питания, а к вершинам второй диагонали моста подсоединена первичная обмотка выходного трансформатора; средство формирования первого полупериода выходного напряжения с заданными параметрами, выход которого связан с цепями управления коммутацией ключей первой пары противолежащих плеч моста; средство выявления и запоминания среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, и хранения запомненного напряжения до завершения формирования второго полупериода; средство формирования второго полупериода выходного напряжения со средним значением напряжения, равным запомненному среднему значению напряжения, сформированного в первый полупериод, вход которого подсоединен к выходу средства выявления и запоминания среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, а выход связан с цепями управления коммутацией ключей второй пары противолежащих плеч моста; тактовый генератор прямоугольных импульсов с периодом, равным периоду выходного напряжения мостового инвертора, подсоединенный выходами к цепям управления периодичностью работы средств формирования первого и второго полупериодов; средство короткого замыкания первичной обмотки трансформатора в паузах между формируемыми импульA bridge inverter is a DC-to-AC converter preventing one-sided saturation of the output transformer, comprising a bridge switch for converting the DC voltage of the power source to AC, made in the form of a four-arm bridge with controlled keys in the shoulders, in which the vertices of the first diagonal are connected to the terminals for the power source, and the primary winding of the output transformer is connected to the vertices of the second diagonal of the bridge; means for generating the first half-cycle of the output voltage with the specified parameters, the output of which is connected to the key switching control circuits of the first pair of opposite shoulders of the bridge; means for detecting and storing the average voltage value generated in the first half-cycle, and storing the stored voltage until completion of the formation of the second half-period; means for generating a second half-cycle of the output voltage with an average voltage value equal to the stored average voltage value generated in the first half-cycle, the input of which is connected to the output of the means for detecting and storing the average voltage value generated in the first half-cycle, and the output is connected to the key switching circuits of the second pair opposite shoulders of the bridge; a clock of rectangular pulses with a period equal to the period of the output voltage of the bridge inverter, connected by the outputs to the control circuits of the frequency of operation of the means of forming the first and second half-periods; means for short-circuiting the transformer primary winding in pauses between generated pulses

Description

Настоящее решение относится к области электротехники и предназначено для использования в преобразователях постоянного напряжения в переменное.This 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 the disadvantage 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 трансформатора тока. Контроль начала насыщения магнитопровода осуществляется путем контроля напряжения на выходе трансформатора тока и определения второй производной оттока в выходном трансформаторе [1]. При наступающем насыщении принимаются меры защиты. В преобразователе постоянного напряжения в переменное для такого решения необходимы отдельный трансформаторный датчик тока и сложные быстродействующие средства контроля второй производной, что усложняет конструкцию.Known devices for eliminating this drawback by using means for detecting magnetic saturation of the magnetic core of the output transformer with a voltage control at the output of the current transformer additionally introduced into the circuit. The control of the saturation start 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 outflow in the output transformer [1]. With the coming saturation, protective measures are taken. 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 защиты от асимметричного насыщения магнитопровода силового трансформатора с компенсацией насыщения противоположно направленным воздействием, с дополнительным питанием обмотки трансформатора током противоположной полярности [2].Known protection schemes for 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 также устройство предотвращения насыщения трансформатора в инверторе для работы с емкостной нагрузкой [3]. Инвертор содержит схемы контроля постоянной и переменной составляющих при управлении транзисторными ключами и средства защиты от насыщения трансформатора. Недостатком является неудовлетворительные массогабаритные показатели и сложность конструкции.A device is also known to prevent saturation of the transformer in the inverter for operation with capacitive load [3]. The inverter contains control circuits for the constant and variable components when controlling transistor switches and means of protection against transformer saturation. 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 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].

Известно также решение для борьбы с насыщением трансформатора по патенту РФ [5].There is also known a solution to combat saturation of the transformer according to the patent of the Russian Federation [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.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 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 such a device is the complexity of the practical implementation of such a solution in the design, since to perform measurements and control the magnetic field in the magnetic circuit, a complex construction of the transformer magnetic circuit is required, in which it is necessary to isolate a part of the magnetic circuit, to create a short-circuited coil covering this selected part of the transformer magnetic circuit, and connect current measuring instruments to it, which complicates the design of both the magnetic circuit itself and the transducer as a whole.

Ближайшим известным аналогом является патент РФ [6].The closest known analogue is a patent of the Russian Federation [6].

Инвертор [6] 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 силового 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 трансформатора параллельно первичной обмотке трансформатора подсоединен управляемый ключ для короткого замыкания этой обмотки при одновременно разомкнутых коммутаторах питания обмоток, когда они отключены от источника питания. Использование в этом патенте комплексное решение обеспечивает надежное предотвращение одностороннего насыщения, а не устранение возникающего или возникшего насыщения, как в других известных предшествующих решениях. Однако такой инвертор имеет неудовлетворительные массогабаритные показатели из-за громоздкого трансформатора с двумя мощными первичными обмотками, что является недостатком. А применение дополнительного ключа для короткого замыкания этой обмотки при одновременно разомкнутых коммутаторах питания обмоток усложняет схемы управления и защиты ключей от сквозных токов.The inverter [6] contains means providing at its output stabilization of the effective voltage value in a given range of permissible values. 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 a power 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 transformer magnetic core parallel to the primary winding of the transformer, a controlled key is connected to short-circuit this winding when the power switches of the windings are open when they are disconnected from the power source. The use of a comprehensive solution in this patent provides reliable prevention of one-sided saturation, rather than eliminating the occurrence or occurrence of saturation, as in other known prior solutions. However, such an inverter has unsatisfactory weight and size indicators due to a bulky transformer with two powerful primary windings, which is a drawback. And the use of an additional key for short-circuiting this winding with simultaneously open switches of power supply to the windings complicates the control and protection circuits of the keys from through currents.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в предотвращении одностороннего насыщения выходного трансформатора инвертора с применением обмотки трансформатора без отводов, вместо громоздкой обмотки с отводом от середины по патенту РФ [6]. Предлагаемое решение упрощает конструкцию и приводит к улучшению массогабаритных показателей инвертора.The problem to which the invention is directed is to prevent one-sided saturation of the inverter output transformer using a transformer winding without taps, instead of a bulky winding with a tap from the middle according to the RF patent [6]. The proposed solution simplifies the design and leads to improved overall dimensions of the inverter.

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

Инвертор с мостовым коммутатором с защитой трансформатора от одностороннего насыщения содержит средства создания на его выходе требуемого напряжения. При этом одностороннее насыщение предотвращается средствами, обеспечивающими равенство средних значений напряжений, т.е. вольт-секундных площадей в положительный и отрицательный полупериоды формируемого напряжения, и, следовательно, равенство создаваемых магнитных потоков в магнитопроводе выходного трансформатора. А вместо отдельного ключа короткого замыкания первичной обмотки трансформатора использованы ключи, присутствующие в мостовом коммутаторе. Это упрощает схемы защиты силовых ключей от сквозных токов.An inverter with a bridge switch with transformer protection against one-sided saturation contains means for creating the required voltage at its output. In this case, one-sided saturation is prevented by means ensuring the equality of the average voltage values, i.e. volt-second areas in the positive and negative half-periods of the generated voltage, and, therefore, the equality of the generated magnetic fluxes in the magnetic circuit of the output transformer. And instead of a separate short-circuit key of the primary winding of the transformer, the keys are used that are present in the bridge switch. This simplifies the circuit protection of power switches from through-currents.

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

Инвертор с мостовым коммутатором с защитой трансформатора от одностороннего насыщения - преобразователь постоянного напряжения в переменное, с предотвращением одностороннего насыщения выходного трансформатора, содержит следующие известные технические решения.An inverter with a bridge switch with transformer protection against one-sided saturation - a DC-to-AC converter, preventing one-way saturation of the output transformer, contains the following well-known technical solutions.

Мостовой коммутатор для преобразования постоянного напряжения источника питания в переменное, выполненный в виде четырехплечего моста с управляемыми ключами в плечах, в котором вершины первой диагонали подсоединены к выводам для источника питания,A bridge switch for converting a constant voltage of a power source into an alternating current, made in the form of a four-armed bridge with controlled keys in the shoulders, in which the vertices of the first diagonal are connected to the terminals for the power source,

а к вершинам второй диагонали моста подсоединена первичная обмотка выходного трансформатора.and the primary winding of the output transformer is connected to the vertices of the second diagonal of the bridge.

Средство формирования первого полупериода выходного напряжения с заданными параметрами, выход которого связан с цепями управления коммутацией ключей первой пары противолежащих плеч моста.Means of forming the first half-cycle of the output voltage with the specified parameters, the output of which is connected to the key switching control circuits of the first pair of opposite shoulders of the bridge.

Средство выявления и запоминания среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, и хранения запомненного напряжения до завершения формирования второго полупериода.Means for detecting and storing the average value of the voltage generated in the first half-cycle, and storing the stored voltage until completion of the formation of the second half-period.

Средство формирования второго полупериода выходного напряжения со средним значением напряжения, равным запомненному среднему значению напряжения, сформированного в первый полупериод, вход которого подсоединен к выходу средства выявления и запоминания среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, а выход связан с цепями управления коммутацией ключей второй пары противолежащих плеч моста.Means for generating a second half-cycle of the output voltage with an average voltage value equal to the stored average voltage value generated in the first half-cycle, the input of which is connected to the output of the means for detecting and storing the average voltage value generated in the first half-cycle, and the output is connected to the key switching circuits of the second pair opposite shoulders of the bridge.

Тактовый генератор прямоугольных импульсов с периодом, равным периоду выходного напряжения мостового инвертора, подсоединенный выходами к цепям управления периодичностью работы средств формирования первого и второго полупериодов. Средство короткого замыкания первичной обмотки трансформатора в паузах между формируемыми импульсами первого и второго полупериодов.A clock of rectangular pulses with a period equal to the period of the output voltage of the bridge inverter, connected by the outputs to the control circuits of the frequency of operation of the means of forming the first and second half-periods. Means of short circuit of the primary winding of the transformer in the pauses between the generated pulses of the first and second half-periods.

Признаки, отличающие предложенное решение от известных, следующие.The signs that distinguish the proposed solution from the known, the following.

Средство короткого замыкания первичной обмотки выходного трансформатора в паузах между формируемыми импульсами первого и второго полупериодов образовано управляемыми ключами тех двух смежных плеч упомянутого четырехплечего моста, концы которых являются вершинами второй диагонали этого моста с подсоединенной первичной обмоткой выходного трансформатора. Причем ключи этих смежных плеч имеют двустороннюю проводимость, и входные цепи каждого из этих ключей выполнены в виде двухвходовой схемы ИЛИ.The means of short-circuiting the primary winding of the output transformer in the pauses between the generated pulses of the first and second half-periods are formed by the controlled keys of those two adjacent shoulders of the four-armed bridge, the ends of which are the vertices of the second diagonal of this bridge with the primary winding of the output transformer connected. Moreover, the keys of these adjacent arms have two-sided conductivity, and the input circuit of each of these keys is made in the form of a two-input OR circuit.

Первые входы этих схем ИЛИ соединены с входами ключей противолежащих плеч моста, и подсоединены к выходам соответствующих формирователей полупериодов.The first inputs of these OR circuits are connected to the key inputs of the opposite shoulders of the bridge, and connected to the outputs of the corresponding half-period formers.

А вторые входы этих схем ИЛИ соединены между собой и с выходом дополнительной двухвходовой схемы ИЛИ-НЕ, подключенной входами к выходам формирователей полупериодов.And the second inputs of these OR circuits are interconnected and with the output of an additional two-input OR-NOT circuit connected by inputs to the outputs of the half-period formers.

Причем первичная обмотка выходного трансформатора выполнена из нескольких коммутируемых обмоток, с возможностью изменения числа витков в зависимости от номинального постоянного напряжения источника питания, к которому подключен мостовой инвертор.Moreover, the primary winding of the output transformer is made of several switched windings, with the possibility of changing the number of turns depending on the rated constant voltage of the power source to which the bridge inverter is connected.

Предложенное решение иллюстрируется фиг.1, где представлена схема мостового инвертора - преобразователя постоянного напряжения в переменное с предотвращением одностороннего насыщения выходного трансформатора и показаны основные функциональные узлы и элементы.The proposed solution is illustrated in figure 1, which shows a diagram of a bridge inverter - a DC-to-AC converter with the prevention of one-sided saturation of the output transformer and shows the main functional units and elements.

Схема поясняет устройство мостового инвертора и его работу.The diagram explains the structure of the bridge inverter and its operation.

На фиг.1 приняты следующие обозначения.Figure 1 adopted 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…7 - ключи мостового коммутатора;4 ... 7 - keys of the bridge switch;

8 - выходной трансформатор;8 - output transformer;

9 - первичная обмотка выходного трансформатора, с отводами;9 - primary winding of the output transformer, with taps;

10 - вторичная обмотка выходного трансформатора;10 - secondary winding of the output transformer;

11, 12 - выходные выводы;11, 12 - output conclusions;

13 - тактовый генератор;13 - clock generator;

14 - средство формирования напряжения первого полупериода;14 - means for generating voltage of the first half-cycle;

15 - средство, запоминающее среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод;15 is a tool that stores the average value of the voltage generated in the first half-cycle;

16 - средство формирования напряжения второго полупериода;16 - means for generating voltage of the second half-cycle;

17 - логический элемент ИЛИ-НЕ.17 - a logical element OR-NOT.

18, 19 - логические элементы ИЛИ. В схеме инвертора фиг.1 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. Мостовой коммутатор 3 содержит управляемые ключи 4…7, причем ключи 5 и 6 имеют двустороннюю проводимость.18, 19 - logical elements OR. 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. A bridge switch 3 is connected to them to convert the input DC voltage to AC. The bridge switch 3 contains managed keys 4 ... 7, and the keys 5 and 6 have two-way conductivity.

Вершины первой диагонали моста (точки соединения ключей 5, 6 и точки соединения ключей 4, 7) подсоединены к выводам 1, 2 для источника питания;The vertices of the first diagonal of the bridge (key connection points 5, 6 and key connection points 4, 7) are connected to terminals 1, 2 for the power source;

к вершинам второй диагонали моста (точки соединения ключей 4, 5 и точки соединения ключей 6, 7) подключен выходной трансформатор 8 первичной обмоткой 9.the output transformer 8 is connected to the vertices of the second diagonal of the bridge (the connection points of the keys 4, 5 and the connection points of the keys 6, 7) by the primary winding 9.

Вторичная обмотка 10 трансформатора 8 соединена с выходными выводами 11, 12 для подключения нагрузки.The secondary winding 10 of the transformer 8 is connected to the output terminals 11, 12 for connecting the load.

В качестве средства короткого замыкания первичной обмотки 9 в паузах между формируемыми импульсами первого и второго полупериодов использованы элементы мостового коммутатора 3 - ключи 5, 6 с двусторонней проводимостью.As a means of short circuiting the primary winding 9 in the pauses between the generated pulses of the first and second half-periods, the elements of the bridge switch 3 are used - keys 5, 6 with two-sided conductivity.

Тактовый генератор 13, которым задается период выходного напряжения, выполнен как генератор прямоугольных импульсов с периодом, равным заданному периоду выходного напряжения мостового инвертора. Тактовый генератор 13 имеет два выхода, причем выходные импульсы на втором выходе смещены на половину периода относительно выходных импульсов на первом выходе. Первый и второй выходы тактового генератора 13 предназначены для управления периодичностью формирования первого и второго полупериодов.The clock generator 13, which sets the period of the output voltage, is designed as a rectangular pulse generator with a period equal to a given period of the output voltage of the bridge inverter. The clock generator 13 has two outputs, and the output pulses at the second output are offset by half the period relative to the output pulses at the first output. The first and second outputs of the clock generator 13 are designed to control the frequency of formation of the first and second half-cycles.

Первый выход тактового генератора 13 подсоединен к цепям управления периодичностью работы средства 14 формирования первого полупериода выходного напряжения. Выход формируемого напряжения средства 14 соединен с теми цепями управления мостовым коммутатором 3, которые предназначены для создания в первичной обмотке 9 трансформатора 8 напряжения первого полупериода. К средству 14 формирования первого полупериода также подсоединен вход средства 15 выявления и запоминания среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод.The first output of the clock generator 13 is connected to the control circuits of the frequency of operation of the means 14 for forming the first half-cycle of the output voltage. The output of the generated voltage means 14 is connected to those control circuits of the bridge switch 3, which are designed to create in the primary winding 9 of the transformer 8 voltage of the first half-cycle. To the means 14 for forming the first half-cycle, the input of the means 15 for detecting and storing the average voltage value generated in the first half-period is also connected.

Второй выход тактового генератора 13 подсоединен к цепям управления периодичностью работы средства 16 формирования второго полупериода выходного напряжения со средним значением напряжения, равным запомненному среднему значению напряжения первого полупериода.The second output of the clock generator 13 is connected to the frequency control circuits of the means 16 for generating the second half-cycle of the output voltage with an average voltage value equal to the stored average voltage value of the first half-cycle.

К выходу средства 15 выявления и запоминания среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, и хранящему запомненное среднее значение сформированного в первый полупериод напряжения, подсоединен вход средства 16 формирования второго полупериода.To the output of the means 15 for detecting and storing the average value of the voltage generated in the first half-cycle, and storing the stored average value of the voltage generated in the first half-cycle, the input of the means for forming the second half-period is connected 16.

Выход формируемого напряжения средства 16 формирования второго полупериода соединен с теми цепями управления мостовым коммутатором 3, которые предназначены для создания в первичной обмотке 9 трансформатора 8 напряжения второго полупериода. Управляющий вход ключа 4 мостового коммутатора 3 подсоединен непосредственно к выходу формируемого напряжения первого полупериода средства 14 формирования первого полупериода. Управляющий вход ключа 6 мостового коммутатора 3 через логический элемент ИЛИ 18 также подсоединен к выходу формируемого напряжения первого полупериода средства 14 формирования первого полупериода.The output of the generated voltage of the means for forming the second half-cycle is connected to those control circuits of the bridge switch 3, which are designed to create the voltage of the second half-period in the primary winding 9 of the transformer 8. The control input of the key 4 of the bridge switch 3 is connected directly to the output of the generated voltage of the first half-cycle of the means 14 for forming the first half-cycle. The control input of the key 6 of the bridge switch 3 through the OR gate 18 is also connected to the output of the generated voltage of the first half-cycle of the means 14 for forming the first half-cycle.

Управляющий вход ключа 7 мостового коммутатора 3 подсоединен непосредственно к выходу формируемого напряжения второго полупериода средства 16 формирования второго полупериода. Управляющий вход ключа 5 мостового коммутатора 3 через логический элемент ИЛИ 19 также подсоединен к выходу формируемого напряжения второго полупериода средства 16 формирования второго полупериода.The control input of the key 7 of the bridge switch 3 is connected directly to the output of the generated voltage of the second half-cycle of the means 16 for forming the second half-cycle. The control input of the key 5 of the bridge switch 3 through the OR gate 19 is also connected to the output of the generated voltage of the second half-period of the means 16 for forming the second half-period.

Управляющие входы ключей 5 и 6 для осуществления короткого замыкания первичной обмотки 9 трансформатора 8 в паузах между формируемыми импульсами первого и второго полупериодов подсоединены к выходам обоих средств 14 и 16 формирования первого и второго полупериодов через двухвходовую логическую схему 17 - схему ИЛИ-НЕ, и двухвходовые логические схемы 18, 19 - схемы ИЛИ; в замкнутом состоянии ключи 5 и 6 при этом оказываются только при одновременном отсутствии формируемых импульсов на выходах обоих средств 14 и 16 формирования первого и второго полупериодов.The control inputs of the keys 5 and 6 for short-circuiting the primary winding 9 of the transformer 8 in the pauses between the generated pulses of the first and second half-periods are connected to the outputs of both means 14 and 16 of the formation of the first and second half-periods through a two-input logic circuit 17 - an OR-NOT circuit, and two-input logic circuits 18, 19 - OR circuits; in the closed state, the keys 5 and 6 are only with the simultaneous absence of generated pulses at the outputs of both means 14 and 16 of the formation of the first and second half-periods.

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 мостовой коммутатор 3, преобразующий постоянное напряжение в переменное.A constant voltage is supplied from the power source to the input terminals 1, 2 and is supplied to the bridge switch 3, which converts the constant voltage into alternating voltage.

При периодической коммутации ключей 4, 6 и 5, 7 противолежащих плеч моста постоянное напряжение питания преобразуется в переменное, и при этом создаются, соответственно, первые и вторые полупериоды выходного переменного напряжения, поступающие в первичную обмотку 9 трансформатора 8. Со вторичной обмотки 10 трансформатора 8, соединенной с выходными выводами 11, 12, на подключенную нагрузку подается переменное напряжение. В паузах между формируемыми импульсами первого и второго полупериодов ключи 5 и 6 в смежных плечах моста замыкаются. Тактовый генератор 13 генерирует прямоугольные импульсы для управления периодом формируемого напряжения; с первого и второго выходов снимаются прямоугольные импульсы с заданным периодом, причем выходные импульсы второго выхода смещены на половину периода относительно выходных импульсов на первом выходе.With periodic switching of the keys 4, 6 and 5, 7 of the opposite shoulders of the bridge, the constant supply voltage is converted to alternating, and in this case, the first and second half-periods of the output alternating voltage are created, which enter the primary winding 9 of the transformer 8. From the secondary winding 10 of the transformer 8 connected to the output terminals 11, 12, an alternating voltage is applied to the connected load. In the pauses between the generated pulses of the first and second half-periods, the keys 5 and 6 in the adjacent shoulders of the bridge are closed. The clock generator 13 generates rectangular pulses to control the period of the generated voltage; rectangular pulses with a given period are taken from the first and second outputs, and the output pulses of the second output are offset by half the period relative to the output pulses at the first output.

Первый выход тактового генератора 13 используется при формировании первого полупериода, а второй выход - при формировании второго полупериода.The first output of the clock generator 13 is used in the formation of the first half-cycle, and the second output in the formation of the second half-cycle.

Каждое формирование первого полупериода начинается с поступлением импульса с первого выхода тактового генератора 13 на средство 14 формирования напряжения первого полупериода. Формируемое напряжение с выхода средства 14 формирования напряжения первого полупериода поступает на управляющий вход ключа 4 мостового коммутатора 3, а также через логический элемент ИЛИ 18 на управляющий вход ключа 6 мостового коммутатора 3, одновременно замыкаются ключи 4 и 6 моста, и первые полупериоды выходного переменного напряжения поступают в первичную обмотку 9 трансформатора 8.Each formation of the first half-cycle begins with the arrival of a pulse from the first output of the clock generator 13 to the voltage generating means 14 of the first half-cycle. The generated voltage from the output of the voltage generation means 14 of the first half-cycle is supplied to the control input of the key 4 of the bridge switch 3, as well as through the logic element OR 18 to the control input of the key 6 of the bridge switch 3, the keys 4 and 6 of the bridge are closed simultaneously, and the first half-periods of the output alternating voltage enter the primary winding 9 of the transformer 8.

При достижении требуемого заданного напряжения первого полупериода формирование первого полупериода завершается. Одновременно размыкаются ключи 4, 6 мостового коммутатора 3. После чего на входы логических элементов ИЛИ 18 и 19 с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 17 поступает сигнал, которым замыкаются ключи 5 и 6, и они остаются в замкнутом состоянии в течение всего времени, пока отсутствуют формируемые импульсы на выходах средств 14, 16 формирования первого и второго полупериода. Средство 15, запоминающее среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод, хранит запомненное среднее значение напряжения до завершения формирования второго полупериода, после чего автоматически устанавливается в исходное состояние готовности к очередному запоминанию. Каждое формирование второго полупериода начинается с поступления импульса со второго выхода тактового генератора 13 на вход средства 16 формирования напряжения второго полупериода. Формируемое напряжение с выхода средства 16 формирования напряжения второго полупериода поступает на мостовой коммутатор 3, одновременно замыкаются ключи 5 и 7 моста, и вторые полупериоды выходного переменного напряжения поступают в первичную обмотку 9 трансформатора 8. При достижении равенства среднего значения формируемого напряжения второго полупериода с запомненным напряжением первого полупериода средство 16 завершает формирование второго полупериода. Одновременно размыкаются ключи 5, 7 мостового коммутатора 3.When the desired predetermined voltage of the first half-cycle is reached, the formation of the first half-cycle is completed. At the same time, the keys 4, 6 of the bridge switch 3 open. Then, the inputs of the logical elements OR 18 and 19 from the output of the logical element OR-NOT 17 receive a signal that closes the keys 5 and 6, and they remain closed for the whole time, until there are no generated pulses at the outputs of the means 14, 16 of the formation of the first and second half-periods. The tool 15, which stores the average value of the voltage generated in the first half-cycle, stores the stored average value of the voltage until the completion of the formation of the second half-cycle, after which it is automatically set to the initial state of readiness for the next storage. Each formation of the second half-cycle begins with the arrival of a pulse from the second output of the clock generator 13 to the input of the voltage generating means 16 of the second half-cycle. The generated voltage from the output of the means for generating voltage of the second half-cycle is supplied to the bridge switch 3, the keys 5 and 7 of the bridge are closed at the same time, and the second half-periods of the output alternating voltage are supplied to the primary winding 9 of the transformer 8. When the average voltage value of the second half-cycle with the stored voltage is equal the first half-cycle means 16 completes the formation of the second half-cycle. At the same time, the keys 5, 7 of the bridge switch 3 open.

После этого, аналогично, как и после первого полупериода, замыкаются ключи 5 и 6, и остаются в замкнутом состоянии в течение всего времени, пока отсутствуют формируемые импульсы на выходах средств 14, 16 формирования первого и второго полупериода.After that, in the same way as after the first half-cycle, the keys 5 and 6 are closed, and remain in a closed state for the entire time until there are no generated pulses at the outputs of the means 14, 16 for forming the first and second half-periods.

Для защиты от сквозных токов через ключи моста могут применяться различные известные решения, например, с генерированием тактовым генератором импульсов не вида меандр, а с паузами между каждым полупериодом, или с применением средств задержек и защиты, встроенных в модуль мостового коммутатора.Various well-known solutions can be used to protect against pass-through currents through bridge keys, for example, with the generation of pulses by a clock generator not of a meander pattern, but with pauses between each half-cycle, or with the use of delay and protection means built into the bridge switch module.

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.

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.

Предложенное решение с раздельным формированием напряжений в первый и второй полупериоды решает различные задачи формирования требуемых напряжений таким образом, что выходное напряжение за период находится в пределах заданных допусков. Для каждой пары импульсов за один период параметры первого импульса соответствуют установленной величине, при которой с приемлемой погрешностью обеспечивается требуемое значение выходного напряжения за первый и второй полупериоды, в пределах требуемых допусков. И при этом предотвращается одностороннее насыщение.The proposed solution with separate formation of stresses in the first and second half-periods solves various problems of generating the required stresses in such a way that the output voltage for the period is within the specified tolerances. For each pair of pulses in one period, the parameters of the first pulse correspond to a set value at which the required value of the output voltage for the first and second half-periods is provided with an acceptable error, within the required tolerances. And at the same time, one-sided saturation is prevented.

В зависимости от конкретных применений формирование первого полупериода может осуществляться по разным законам, например, с требуемым действующим или средним значением напряжения, или по иным законам, но при формировании второго полупериода всегда на выходе обеспечивается равенство средних значений напряжений первого и второго полупериодов, что предотвращает одностороннее насыщение.Depending on the specific applications, the formation of the first half-cycle can be carried out according to different laws, for example, with the required effective or average voltage value, or according to other laws, but when the second half-cycle is formed, the average voltage values of the first and second half-periods are always equal at the output, which prevents one-sided saturation.

Исключен отдельный ключ короткого замыкания обмотки в паузах, что упрощает решение проблем защит от сквозных токов.The separate key of the winding short circuit in pauses is excluded, which simplifies the solution of problems of protection against through currents.

При этом питание инвертора возможно от источников с различным номинальным напряжением, например, 24 В, или 36 В, или 48 В. Для этого достаточно переключить отводы первичной обмотки. Унификация расширяет функциональные возможности при оперативном обеспечении питания разных потребителей, требуются меньшие запасы для резервирования, ремонта и новых потребителей.At the same time, the inverter can be powered from sources with different nominal voltages, for example, 24 V, or 36 V, or 48 V. For this, it is enough to switch the primary windings. Unification expands the functional capabilities of the operational power supply of different consumers; smaller reserves are required for backup, repair and new consumers.

Предложенное решение позволяет упростить применение инвертора. Благодаря предложенному решению улучшаются потребительские показатели инвертора, повышается уровень унификации.The proposed solution allows to simplify the use of the inverter. Thanks to the proposed solution, the inverter's consumer performance improves, the level of unification increases.

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 трансформатора импульсного преобразователя напряжения.5. RF patent No. 2035833, IPC Н02М 7/538, Method for limiting one-sided saturation of a transformer of a pulse voltage converter.

6. Патент РФ №2282934, МПК Н02М 7/42, Инвертор напряжения с защитой трансформатора от одностороннего насыщения.6. RF patent №2282934, IPC Н02М 7/42, Voltage inverter with transformer protection from one-sided saturation.

Claims (1)

Мостовой инвертор - преобразователь постоянного напряжения в переменное с предотвращением одностороннего насыщения выходного трансформатора, содержащий мостовой коммутатор для преобразования постоянного напряжения источника питания в переменное, выполненный в виде четырехплечего моста с управляемыми ключами в плечах, в котором вершины первой диагонали подсоединены к выводам для источника питания, а к вершинам второй диагонали моста подсоединена первичная обмотка выходного трансформатора; средство формирования первого полупериода выходного напряжения с заданными параметрами, выход которого связан с цепями управления коммутацией ключей первой пары противолежащих плеч моста; средство выявления и запоминания среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, и хранения запомненного напряжения до завершения формирования второго полупериода; средство формирования второго полупериода выходного напряжения со средним значением напряжения, равным запомненному среднему значению напряжения, сформированного в первый полупериод, вход которого подсоединен к выходу средства выявления и запоминания среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, а выход связан с цепями управления коммутацией ключей второй пары противолежащих плеч моста; тактовый генератор прямоугольных импульсов с периодом, равным периоду выходного напряжения мостового инвертора, подсоединенный выходами к цепям управления периодичностью работы средств формирования первого и второго полупериодов; средство короткого замыкания первичной обмотки трансформатора в паузах между формируемыми импульсами первого и второго полупериодов, отличающийся тем, что средство короткого замыкания первичной обмотки выходного трансформатора в паузах между формируемыми импульсами первого и второго полупериодов образовано управляемыми ключами тех двух смежных плеч четырехплечего моста, концы которых являются вершинами второй диагонали этого моста с подсоединенной первичной обмоткой выходного трансформатора, причем ключи этих смежных плеч имеют двустороннюю проводимость, входные цепи каждого из этих ключей выполнены в виде двухвходовой схемы ИЛИ, и первые входы этих схем ИЛИ соединены с входами ключей противолежащих плеч моста, и подсоединены к выходам соответствующих формирователей полупериодов, а вторые входы этих схем ИЛИ соединены между собой и с выходом дополнительной двухвходовой схемы ИЛИ-НЕ, подключенной входами к выходам формирователей полупериодов; причем первичная обмотка выходного трансформатора выполнена из нескольких коммутируемых обмоток с возможностью изменения числа витков в зависимости от номинального постоянного напряжения источника питания, к которому подключен мостовой инвертор.
Figure 00000001
A bridge inverter is a DC-to-AC converter preventing one-sided saturation of the output transformer, comprising a bridge switch for converting the DC voltage of the power source to AC, made in the form of a four-arm bridge with controlled keys in the shoulders, in which the vertices of the first diagonal are connected to the terminals for the power source, and the primary winding of the output transformer is connected to the vertices of the second diagonal of the bridge; means for generating the first half-cycle of the output voltage with the specified parameters, the output of which is connected to the key switching control circuits of the first pair of opposite shoulders of the bridge; means for detecting and storing the average voltage value generated in the first half-cycle, and storing the stored voltage until completion of the formation of the second half-period; means for generating a second half-cycle of the output voltage with an average voltage value equal to the stored average voltage value generated in the first half-cycle, the input of which is connected to the output of the means for detecting and storing the average voltage value generated in the first half-cycle, and the output is connected to the key switching circuits of the second pair opposite shoulders of the bridge; a clock of rectangular pulses with a period equal to the period of the output voltage of the bridge inverter, connected by the outputs to the control circuits of the frequency of operation of the means of forming the first and second half-periods; means for short-circuiting the primary winding of the transformer in pauses between the generated pulses of the first and second half-periods, characterized in that the means for short-circuiting the primary winding of the transformer in the pauses between the generated pulses of the first and second half-periods are formed by controlled keys of those two adjacent shoulders of the four-armed bridge, the ends of which are vertices the second diagonal of this bridge with the connected primary winding of the output transformer, and the keys of these adjacent shoulders have two-sided conductivity, the input circuits of each of these keys are made in the form of a two-input OR circuit, and the first inputs of these OR circuits are connected to the inputs of the keys of the opposite shoulders of the bridge, and connected to the outputs of the corresponding formers of half-periods, and the second inputs of these OR circuits are connected to each other and to the output an additional two-input OR-NOT circuit connected by inputs to the outputs of the half-period former; moreover, the primary winding of the output transformer is made of several switched windings with the possibility of changing the number of turns depending on the rated constant voltage of the power source to which the bridge inverter is connected.
Figure 00000001
RU2009101630/22U 2009-01-19 2009-01-19 INVERTER WITH BRIDGE SWITCH WITH TRANSFORMER PROTECTION AGAINST SINGLE-SIDED SATURATION RU87586U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009101630/22U RU87586U1 (en) 2009-01-19 2009-01-19 INVERTER WITH BRIDGE SWITCH WITH TRANSFORMER PROTECTION AGAINST SINGLE-SIDED SATURATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009101630/22U RU87586U1 (en) 2009-01-19 2009-01-19 INVERTER WITH BRIDGE SWITCH WITH TRANSFORMER PROTECTION AGAINST SINGLE-SIDED SATURATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU87586U1 true RU87586U1 (en) 2009-10-10

Family

ID=41261372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009101630/22U RU87586U1 (en) 2009-01-19 2009-01-19 INVERTER WITH BRIDGE SWITCH WITH TRANSFORMER PROTECTION AGAINST SINGLE-SIDED SATURATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU87586U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2648275C2 (en) Reactive energy compensator
RU84173U1 (en) BRIDGE INVERTER WITH OUTPUT TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION
WO2015198447A1 (en) Uninterruptible power supply
RU119544U1 (en) STATIC FREQUENCY CONVERTER FOR TESTING TRANSFORMER AND REACTOR EQUIPMENT
JP5148435B2 (en) Inrush current suppressing device for transformer and control method thereof
RU2671539C1 (en) Multi-phase emf system generator for mobile devices
RU2012131894A (en) METHOD FOR CONTROL OUTPUT SIGNALS OF UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY
RU2377712C1 (en) Bridge inverter with prevention of one-sided saturation of output transformer
RU2013138012A (en) METHOD AND DEVICE FOR MEASURING VARIABLE VOLTAGE
RU2655674C1 (en) Single-phase direct-coupling static frequency converter
RU2577551C1 (en) Device for testing electric meters
RU87586U1 (en) INVERTER WITH BRIDGE SWITCH WITH TRANSFORMER PROTECTION AGAINST SINGLE-SIDED SATURATION
RU2343623C1 (en) Bridge voltage inverter with transformer protection against unilateral saturation
RU75805U1 (en) BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PREVENTION OF ONE-SIDED SATURATION OF OUTPUT TRANSFORMER
KR20130016021A (en) Instrument transformer and ferroresonance suppression circuit
RU2002117960A (en) Uninterruptible power supply unit
RU2705586C1 (en) Three-phase static frequency converter with direct coupling
RU2510769C1 (en) Multilevel frequency converter with differential voltage levels and bypass semiconductor keys
RU2579529C1 (en) Device for controlling thyristors of bridge circuit of device for testing electric meters
RU78381U1 (en) BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PROTECTION OF THE OUTPUT TRANSFORMER FROM ONE-SIDED SATURATION
RU2280313C1 (en) Method for protecting voltage-inverter transformer from single-ended saturation
RU2609890C2 (en) Method and device for reducing power losses
RU92260U1 (en) BRIDGE INVERTER WITH TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION
RU87304U1 (en) VOLTAGE INVERTER WITH PREVENTION OF ONE-SIDED SATURATION OF TRANSFORMER
RU2273087C1 (en) Method for protecting voltage inverter transformer against single-ended saturation

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20110120