RU92260U1 - BRIDGE INVERTER WITH TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION - Google Patents

BRIDGE INVERTER WITH TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION Download PDF

Info

Publication number
RU92260U1
RU92260U1 RU2009131899/22U RU2009131899U RU92260U1 RU 92260 U1 RU92260 U1 RU 92260U1 RU 2009131899/22 U RU2009131899/22 U RU 2009131899/22U RU 2009131899 U RU2009131899 U RU 2009131899U RU 92260 U1 RU92260 U1 RU 92260U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
voltage
cycle
bridge switch
transformer
Prior art date
Application number
RU2009131899/22U
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 RU2009131899/22U priority Critical patent/RU92260U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU92260U1 publication Critical patent/RU92260U1/en

Links

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Мостовой инвертор с защитой трансформатора от одностороннего насыщения, содержащий мостовой коммутатор для преобразования постоянного напряжения в переменное, имеющий первый и второй управляющие входы, служащие для управления замыканием и размыканием коммутирующих элементов мостового коммутатора при формировании выходных напряжений первого и второго полупериодов; выходной трансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к выходу мостового коммутатора; тактовый генератор, задающий период выходного напряжения с длительностью генерируемых выходных импульсов, равной половине периода, и имеющий первый и второй выходы со сдвигом выходных импульсов второго выхода на половину периода относительно импульсов на первом выходе; первый канал формирования напряжения первого полупериода с установленной для него величиной действующего значения напряжения; второй канал формирования напряжения второго полупериода со средним значением напряжения, равным среднему значению напряжения первого полупериода; средство выявления измерительного напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора в первый и второй полупериоды, подсоединенное выходом ко входам первого и второго каналов формирования напряжений первого и второго полупериодов, отличающийся тем, что первый управляющий вход мостового коммутатора через первый нормально замкнутый электронный ключ соединен с первым выходом тактового генератора; второй управляющий вход мостового коммутатора через второй нормально замкнутый электронный ключ соединен со вторым выходом тактового генератора; управляющий вхо�A bridge inverter with protection of the transformer from one-sided saturation, comprising a bridge switch for converting direct voltage to alternating current, having first and second control inputs, used to control the closure and opening of the switching elements of the bridge switch when generating the output voltages of the first and second half-cycles; output transformer, the primary winding of which is connected to the output of the bridge switch; a clock that sets the period of the output voltage with a duration of the generated output pulses equal to half the period, and having 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; the first voltage generating channel of the first half-cycle with the value of the effective voltage value set for it; a second voltage generation channel of the second half-cycle with an average voltage value equal to the average voltage value of the first half-cycle; means for detecting a measuring voltage proportional to the magnetizing EMF of the magnetic circuit of the output transformer in the first and second half-periods, connected by an output to the inputs of the first and second channels of voltage generation of the first and second half-periods, characterized in that the first control input of the bridge switch is connected to the first via a normally closed electronic key clock output; the second control input of the bridge switch through the second normally closed electronic key is connected to the second output of the clock generator; control input

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 инверторы для преобразования постоянного напряжения в переменное с предотвращением одностороннего насыщения выходного трансформатора и с раздельным формированием первого и второго полупериодов [1], [2]. Они имеют недостаток - в схемы выходного функционального узла с мостовым коммутатором входят раздельные цепи управления как замыканием, так и размыканием ключей мостового коммутатора сигналами, поступающими с тактового генератора и формирователей полупериодов, и потому содержат завышенное число межкаскадных соединений, что усложняет конструкцию.Inverters are known for converting dc voltage to ac with preventing one-sided saturation of the output transformer and with the separate formation of the first and second half-cycles [1], [2]. They have a drawback - separate functional control circuits for both closing and opening the bridge switch keys with signals coming from the clock generator and half-period drivers are part of the output functional node circuit with a bridge switch, and therefore contain an overestimated number of interstage connections, which complicates the design.

Ближайшим известным аналогом является на патент РФ [3], в котором описано устройство инвертора. Инвертор напряжения с предотвращением одностороннего насыщения трансформатора [3] выполнен следующим образом.The closest known analogue is the patent of the Russian Federation [3], which describes the inverter device. The voltage inverter with the prevention of one-sided saturation of the transformer [3] is made as follows.

Он содержит преобразователь постоянного тока в переменный, к управляющим входам которого подсоединены выходы тактового генератора и двух каналов формирования первого и второго полупериодов напряжения. К выходу преобразователя постоянного тока в переменный подсоединен выходной трансформатор. Тактовый генератор, задающий период выходного напряжения, имеет два выхода со сдвигом выходных импульсов второго выхода на половину периода относительно импульсов на первом выходе. Также содержатся средства стабилизации действующего значения выходного напряжения и предотвращения одностороннего насыщения выходного трансформатора.It contains a DC-to-AC converter, to the control inputs of which the outputs of the clock generator and two channels for forming the first and second half-periods of voltage are connected. An output transformer is connected to the output of the DC / AC converter. The clock generator that sets the output voltage period has two outputs with a shift of the output pulses of the second output by half the period relative to the pulses at the first output. Also contains means to stabilize the current value of the output voltage and prevent one-sided saturation of the output transformer.

Недостаток данного инвертора напряжения с предотвращением одностороннего насыщения трансформатора заключается в следующем.The disadvantage of this voltage inverter with the prevention of one-sided saturation of the transformer is as follows.

Функциональный узел - преобразователь постоянного тока в переменный, - помимо выполнения основной функции, т.е. коммутации больших токов, включает в себя средства для раздельного управления включением и управления выключением силовых коммутирующих элементов, например, ключей мостового коммутатора. Поэтому он содержит завышенное количество управляющих входных выводов и цепей связи с формирователями полупериодов. Так как в сильноточный охлаждаемый узел встроены управляющие схемы и соответственно увеличено количество линий связи с остальными схемами формирователей, усложняется конструкция, ухудшаются массогабаритные показатели конструкции.A functional unit is a DC-to-AC converter, in addition to performing the main function, i.e. switching high currents, includes means for separately controlling the on and off control of power switching elements, for example, keys of a bridge switch. Therefore, it contains an overestimated amount of control input pins and communication circuits with half-period formers. Since control circuits are built into the high-current cooled unit and the number of communication lines with the other shaper circuits is accordingly increased, the design is complicated, the overall dimensions of the design are deteriorated.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в упрощении конструкции.The problem to which the claimed technical solution is directed is to simplify the design.

Для этого применена измененная схема управления силовыми коммутирующими элементами преобразователя постоянного тока в переменный, выполненного с мостовым коммутатором, что позволило уменьшить число линий связи между силовой частью и управляющими схемами.For this, a modified control circuit for the power switching elements of the DC / AC converter, made with a bridge switch, was applied, which made it possible to reduce the number of communication lines between the power part and the control circuits.

Предложенное решение представляет собой мостовой инвертор с защитой трансформатора от одностороннего насыщения, выполненный следующим образом.The proposed solution is a bridge inverter with transformer protection from one-sided saturation, made as follows.

Мостовой инвертор с защитой трансформатора от одностороннего насыщения содержит следующие известные технические решения.A bridge inverter with transformer protection against one-sided saturation contains the following well-known technical solutions.

Мостовой коммутатор для преобразования постоянного напряжения в переменное, имеющий первый и второй управляющие входы, служащие для управления замыканием и размыканием коммутирующих элементов мостового коммутатора при формировании выходных напряжений первого второго полупериодов.A bridge switch for converting DC voltage to AC, having first and second control inputs, used to control the closure and opening of the switching elements of the bridge switch when generating the output voltages of the first second half-cycles.

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, с длительностью генерируемых выходных импульсов равной половине периода, и имеющий первый и второй выходы со сдвигом выходных импульсов второго выхода на половину периода относительно импульсов на первом выходе.A clock that sets the period of the output voltage, with a duration of the generated output pulses equal to half the period, and having 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.

Первый канал формирования напряжения первого полупериода с установленной для него величиной действующего значения напряжения.The first voltage generation channel of the first half-cycle with the value of the effective voltage value set for it.

Второй канал формирования напряжения второго полупериода со средним значением напряжения равным среднему значению напряжения первого полупериода.The second voltage generation channel of the second half-cycle with an average voltage value equal to the average voltage value of the first half-cycle.

Средство контроля степени магнитного насыщения магнитопровода выходного трансформатора, подсоединенное выходом к входам первого и второго каналов формирования напряжений первого и второго полупериодов.Means of controlling the degree of magnetic saturation of the magnetic core of the output transformer, connected by the output to the inputs of the first and second channels of voltage formation 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.

Первый управляющий вход мостового коммутатора через первый нормально замкнутый электронный ключ соединен с первым выходом тактового генератора.The first control input of the bridge switch through the first normally closed electronic key is connected to the first output of the clock generator.

Второй управляющий вход мостового коммутатора через второй нормально замкнутый электронный ключ соединен со вторым выходом тактового генератора.The second control input of the bridge switch through the second normally closed electronic key is connected to the second output of the clock generator.

Управляющий вход первого электронного ключа соединен с выходом первого канала формирования напряжения первого полупериода.The control input of the first electronic key is connected to the output of the first voltage generating channel of the first half-cycle.

Управляющий вход второго электронного ключа соединен с выходом второго канала формирования напряжения второго полупериода.The control input of the second electronic key is connected to the output of the second voltage generating channel of the second half-cycle.

Схема мостового инвертора с защитой трансформатора от одностороннего насыщения представлена на фиг.1, где приняты следующие обозначения элементов и узлов, из которых выполнен мостовой инвертор.The circuit of a bridge inverter with transformer protection from one-sided saturation is shown in FIG. 1, where the following designations of the elements and assemblies of which the bridge inverter is made are adopted.

1, 2 - вход;1, 2 - input;

3, 4 - выход;3, 4 - output;

5 - мостовой коммутатор;5 - bridge switch;

6 - выходной трансформатор;6 - output transformer;

7 - первичная обмотка;7 - primary winding;

8 - выходная обмотка;8 - output winding;

9 - обмотка измерения ЭДС намагничивания;9 - winding measuring the EMF magnetization;

10 - средство выявления измерительного напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора в первый и второй полупериоды;10 - means for detecting the measuring voltage proportional to the EMF magnetization of the magnetic circuit of the output transformer in the first and second half-periods;

11 - тактовый генератор импульсов, задающий период выходного напряжения;11 is a clock pulse generator that sets the period of the output voltage;

12 - первый канал формирования напряжения первого полупериода;12 - the first channel of voltage formation of the first half-cycle;

13 - второй канал формирования напряжения второго полупериода;13 - the second channel of the voltage formation of the second half-cycle;

14 - вычислитель действующего значения напряжения первого полупериода;14 - calculator of the effective voltage value of the first half-cycle;

15 - вычислитель среднего значения напряжения первого полупериода;15 - calculator of the average voltage value of the first half-cycle;

16 - вычислитель среднего значения напряжения второго полупериода;16 - calculator of the average voltage value of the second half-cycle;

17 - запоминающее устройство;17 - storage device;

18 - компаратор сравнения текущего среднего напряжения второго полупериода со средним значением напряжения первого полупериода.18 is a comparator comparing the current average voltage of the second half-cycle with the average voltage value of the first half-cycle.

19 - первый нормально замкнутый электронный ключ;19 - the first normally closed electronic key;

20 - второй нормально замкнутый электронный ключ.20 - the second normally closed electronic key.

Мостовой инвертор с защитой трансформатора от одностороннего насыщения выполнен следующим образом.A bridge inverter with transformer protection against one-sided saturation is made as follows.

В схеме инвертора фиг.1 входные выводы 1, 2 предназначены для подачи на инвертор постоянного напряжения с источника питания, а выходные выводы 3, 4 предназначены для подключения к инвертору нагрузки. К выводам 1, 2 подсоединен мостовой коммутатор 5 для преобразования постоянного напряжения в переменное, имеющий первый и второй управляющие входы, служащие для управления замыканием и размыканием коммутирующих элементов мостового коммутатора при формировании выходных напряжений первого второго полупериодов.In the inverter circuit of Fig. 1, input terminals 1, 2 are intended for supplying a constant voltage to the inverter from a power source, and output terminals 3, 4 are intended for connection to a load inverter. The pins 1, 2 are connected bridge switch 5 for converting DC voltage to AC, having the first and second control inputs, used to control the closure and opening of the switching elements of the bridge switch when generating the output voltages of the first second half-cycles.

Выходной трансформатор 6 первичной обмоткой 7 подсоединен к выходу мостового коммутатора 5. Выходной трансформатор 6 содержит выходную обмотку 8, подсоединенную к выводам 1, 2, и измерительную обмотку 9, которая используется как датчик при выявлении напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора. Выходная обмотка 8 трансформатора 6 соединена с выходными выводами 3, 4 для подключения нагрузки. Выходные выводы 3, 4 мостового инвертора предназначены для подачи на внешнюю нагрузку переменного напряжения, стабилизированного по величине действующего значения с заданной погрешностью, и находящегося в диапазоне от минимального до максимального значения.The output transformer 6 is connected by the primary winding 7 to the output of the bridge switch 5. The output transformer 6 contains an output winding 8 connected to the terminals 1, 2, and a measuring winding 9, which is used as a sensor in detecting a voltage proportional to the EMF of the magnetization of the transformer magnetic circuit. The output winding 8 of the transformer 6 is connected to the output terminals 3, 4 for connecting the load. The output terminals 3, 4 of the bridge inverter are designed to supply an external load with an alternating voltage, stabilized by the value of the effective value with a given error, and in the range from minimum to maximum value.

К измерительной обмотке 9 подсоединено средство 10 выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора 6; это средство 10 имеет выход для напряжения, пропорционального формируемому в первый и во второй полупериоды. Тактовым генератором 11 задается период выходного напряжения; длительность генерируемых выходных импульсов равна половине периода. Тактовый генератор 11 имеет первый и второй выходы, со сдвигом выходных импульсов второго выхода на половину периода относительно импульсов на первом выходе.To the measuring winding 9 is connected a means 10 for detecting a voltage proportional to the EMF magnetization of the magnetic circuit of the output transformer 6; this means 10 has an output for a voltage proportional to that generated in the first and second half-cycles. The clock generator 11 sets the period of the output voltage; the duration of the generated output pulses is equal to half the period. The clock generator 11 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.

Для управления запуском мостового коммутатора 5 в начале формирования каждого полупериода введены электрические связи для передачи запускающих импульсов с выходов тактового генератора 11: на первый управляющий вход мостового коммутатора 5 - с первого выхода тактового генератора 11 (для первого полупериода), и на второй управляющий вход мостового коммутатора 5 - с со второго выхода тактового генератора 11 (для второго полупериода).To control the launch of the bridge switch 5 at the beginning of the formation of each half-cycle, electrical connections were introduced to transmit the triggering pulses from the outputs of the clock generator 11: to the first control input of the bridge switch 5 from the first output of the clock generator 11 (for the first half-cycle), and to the second control input of the bridge switch 5 - s from the second output of the clock generator 11 (for the second half-cycle).

Первый канал 12 формирования напряжения первого полупериода с установленной для него величиной действующего значения напряжения, и второй канал 13 формирования напряжения второго полупериода со средним значением напряжения равным среднему значению напряжения первого полупериода, входами подключены к выходу средства 10 выявления измерительного напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора в первый и второй полупериоды.The first channel 12 of the voltage generation of the first half-cycle with a value of the effective voltage value set for it, and the second channel 13 of the voltage generation of the second half-cycle with an average voltage equal to the average voltage of the first half-cycle, the inputs are connected to the output of the means for detecting the measuring voltage proportional to the magnetization EMF of the output magnetic circuit transformer in the first and second half-periods.

Первый канал 12 формирования напряжения первого полупериода содержит вычислитель 14 действующего значения напряжения первого полупериода и вычислитель 15 среднего значения напряжения первого полупериода.The first voltage generation channel 12 of the first half-cycle contains a calculator 14 of the effective voltage value of the first half-cycle and a calculator 15 of the average voltage value of the first half-cycle.

Второй канал 13 формирования напряжения второго полупериода содержит вычислитель 16 среднего значения напряжения второго полупериода, запоминающее устройство 17, и компаратор 18 сравнения текущего среднего напряжения второго полупериода со средним значением напряжения первого полупериода.The second voltage generating channel 13 of the second half-cycle contains a calculator 16 of the average voltage value of the second half-cycle, a storage device 17, and a comparator 18 comparing the current average voltage of the second half-cycle with the average voltage of the first half-cycle.

Входы обоих каналов 12 и 13 подсоединены к выходу средства 10 выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора 6.The inputs of both channels 12 and 13 are connected to the output of the means 10 for detecting the voltage proportional to the EMF magnetization of the magnetic core of the transformer 6.

Первый управляющий вход мостового коммутатора 5 через первый нормально замкнутый электронный ключ 19 соединен с первым выходом тактового генератора 11.The first control input of the bridge switch 5 through the first normally closed electronic key 19 is connected to the first output of the clock generator 11.

Второй управляющий вход мостового коммутатора 5 через второй нормально замкнутый электронный ключ 20 соединен со вторым выходом тактового генератора 11.The second control input of the bridge switch 5 through the second normally closed electronic key 20 is connected to the second output of the clock generator 11.

Управляющий вход первого нормально замкнутого электронного ключа 19 соединен с выходом первого канала 12 формирования напряжения первого полупериода, т.е. с выходом вычислителя 14 действующего значения напряжения первого полупериода.The control input of the first normally closed electronic key 19 is connected to the output of the first channel 12 for generating voltage of the first half-cycle, i.e. with the output of the calculator 14 of the effective voltage value of the first half-cycle.

Управляющий вход второго нормально замкнутого электронного ключа 20 соединен с выходом второго канала 13 формирования напряжения второго полупериода, т.е. с выходом компаратора 18.The control input of the second normally closed electronic switch 20 is connected to the output of the second voltage generating channel 13 of the second half-cycle, i.e. with the output of the comparator 18.

Выход вычислителя 14 действующего значения напряжения соединен с управляющим входом первого нормально замкнутого ключа 19.The output of the calculator 14 of the effective voltage value is connected to the control input of the first normally closed switch 19.

Вычислитель 15 среднего значения напряжения первого полупериода подсоединен измерительным входом к выходу средства 10 выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора 6. Выход вычислителя 15 вычисления среднего значения напряжения первого полупериода подсоединен к входу запоминающего устройства 17, запоминающего среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериодThe calculator 15 of the average voltage value of the first half-cycle is connected by a measuring input to the output of the means 10 for detecting the voltage proportional to the magnetization EMF of the magnetic circuit of the output transformer 6. The output of the calculator 15 for calculating the average voltage of the first half-cycle is connected to the input of the memory 17, which stores the average value of the voltage generated in the first half-cycle

Вычислитель 16 среднего значения напряжения второго полупериода, формируемого в первичной обмотке 7, подсоединен измерительным входом к выходу средства 10 выявления напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора 6. Выход вычислителя 16 среднего значения напряжения второго полупериода подсоединен к первому входу сравнения напряжений компаратора 18 сравнения текущего среднего напряжения второго полупериода со средним значением напряжения первого полупериода, хранящемся в запоминающем устройстве 17.The calculator 16 of the average voltage value of the second half-cycle generated in the primary winding 7 is connected by a measuring input to the output of the means 10 for detecting the voltage proportional to the magnetization EMF of the magnetic core of the transformer 6. The output of the calculator 16 of the average voltage of the second half-cycle is connected to the first voltage comparison input of the comparator 18 comparing the current average voltage of the second half-cycle with an average voltage value of the first half-cycle stored in the storage device 17.

Второй вход сравнения напряжений компаратора 18 подсоединен к выходу запоминающего устройства 17, запоминающего среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод.The second voltage comparison input of the comparator 18 is connected to the output of the storage device 17, which stores the average voltage value generated in the first half-cycle.

Выход компаратора 18 соединен с управляющим входом нормально замкнутого ключа 20.The output of the comparator 18 is connected to the control input of a normally closed key 20.

Схема по фиг.1 работает следующим образом.The circuit of figure 1 works as follows.

На входы 1, 2 с источника питания инвертора подают постоянное напряжение.At the inputs 1, 2 from the power source of the inverter serves a constant voltage.

С выходов 3, 4 снимают на нагрузку инвертора переменное напряжение, стабилизированное по величине действующего значения с заданной погрешностью, т.е., лежащее в диапазоне от минимального до максимального значения.From outputs 3, 4, an alternating voltage stabilized by the value of the effective value with a given error, i.e., lying in the range from minimum to maximum, is removed to the inverter load.

Постоянное напряжение, поступающее на входы 1, 2 с источника питания, мостовой коммутатор 5 преобразует в переменное напряжение с заданным периодом. Переменное напряжение с выхода мостового коммутатора 5 подается на выходной трансформатор 6 через первичную обмотку 7.The DC voltage supplied to the inputs 1, 2 from the power source, the bridge switch 5 converts into alternating voltage with a predetermined period. Alternating voltage from the output of the bridge switch 5 is supplied to the output transformer 6 through the primary winding 7.

Выходная обмотка 8 трансформатора 6 соединена с выходными выводами 3, 4 инвертора, через которые на нагрузку поступает сформированное инвертором напряжение.The output winding 8 of the transformer 6 is connected to the output terminals 3, 4 of the inverter, through which the voltage generated by the inverter is supplied to the load.

С обмотки 9 измерения ЭДС намагничивания снимаются сигналы для измерения текущего значения напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора.From the winding 9 of the measurement of the electromotive force EMF signals are taken to measure the current value of the voltage proportional to the EMF magnetization of the transformer core.

Подсоединенное к обмотке 9 средство 10 выявления измерительного напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора в первый и второй полупериоды, содержит активное сопротивление нагрузки обмотки 9, выпрямитель первого и второго полупериодов формируемого напряжения, и согласующий усилитель. Средство 10 выявления измерительного напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора в первый и второй полупериоды имеет один общий выход на оба канала 12 и 13. С этого выхода измерительное напряжение постоянно подается на входные цепи каналов 12 и 13, предназначенных для измерения текущих значений напряжений и вычислений вычислителями 13, 14 и 15. По результатам этих вычислений осуществляется управление раздельным формированием напряжений в первый и второй полупериоды в мостовом коммутаторе 5 путем размыкания в нужный момент соответствующего нормально замкнутого электронного ключа 19 или 20.Connected to the winding 9 means 10 for detecting the measuring voltage proportional to the EMF of magnetization of the transformer magnetic circuit in the first and second half-periods, contains the load resistance of the winding 9, a rectifier of the first and second half-periods of the generated voltage, and a matching amplifier. The means 10 for detecting the measuring voltage proportional to the magnetizing EMF of the transformer magnetic circuit in the first and second half-periods has one common output on both channels 12 and 13. From this output, the measuring voltage is constantly supplied to the input circuits of channels 12 and 13, intended for measuring current voltage values and calculations calculators 13, 14 and 15. According to the results of these calculations, the separate formation of voltages in the first and second half-periods in the bridge switch 5 is controlled by opening at the right time of the corresponding normally closed electronic key 19 or 20.

Период выходного напряжения инвертора задается тактовым генератором 11 периодических импульсов, и генерируемые им выходные сигналы управляют мостовым коммутатором 5. Длительность выходных импульсов на обоих выходах тактового генератора 11 равна полпериода. В частных случаях исполнения длительность выходных импульсов на обоих выходах тактового генератора 11 может быть несколько отличной от полупериода, но практически равной полпериода, если выходной сигнал тактового генератора 11 не меандр. Формирование напряжения первого полупериода начинается с поступлением импульса с первого выхода тактового генератора 11 через первый нормально замкнутый электронный ключ 19 на первый вход мостового коммутатора 5. При этом ток с источника питания протекает через мостовой коммутатор 5 и первичную обмотку 7 выходного трансформатора 6, и на выходной обмотке 8 появляется формируемое напряжение первого полупериода.The period of the output voltage of the inverter is set by the clock generator 11 of the periodic pulses, and the output signals generated by it control the bridge switch 5. The duration of the output pulses at both outputs of the clock generator 11 is equal to half a period. In special cases of execution, the duration of the output pulses at both outputs of the clock generator 11 may be somewhat different from a half-period, but practically equal to half a period if the output signal of the clock generator 11 is not a meander. The voltage generation of the first half-cycle begins with the arrival of a pulse from the first output of the clock generator 11 through the first normally closed electronic switch 19 to the first input of the bridge switch 5. In this case, the current from the power source flows through the bridge switch 5 and the primary winding 7 of the output transformer 6, and to the output winding 8 appears the generated voltage of the first half-cycle.

Формирование напряжения первого полупериода завершается при поступлении управляющего сигнала с выхода канала 12, т.е. с выхода вычислителя 14, на управляющий вход первого нормально замкнутого электронного ключа 19. Ключ 19 размыкается и размыкаются коммутирующие элементы мостового коммутатора 5. При этом прекращается протекание тока с источника питания через мостовой коммутатор 5 и первичную обмотку 7 выходного трансформатора 6, и завершается первый полупериод напряжения на выходной обмотке 8.The voltage generation of the first half-cycle is completed upon receipt of a control signal from the output of channel 12, i.e. from the output of the calculator 14, to the control input of the first normally closed electronic key 19. The key 19 opens and the switching elements of the bridge switch 5 open. The current flow from the power source through the bridge switch 5 and the primary winding 7 of the output transformer 6 is stopped, and the first half-cycle is completed voltage at the output winding 8.

Формирование напряжения второго полупериода начинается с поступлением импульса со второго выхода тактового генератора 11 через второй нормально замкнутый электронный ключ 20 на второй вход мостового коммутатора 5. При этом ток с источника питания протекает через мостовой коммутатор 5 и первичную обмотку 7 выходного трансформатора 6, и на выходной обмотке 8 появляется формируемое напряжение второго полупериода.The voltage generation of the second half-cycle begins with a pulse from the second output of the clock generator 11 through the second normally closed electronic switch 20 to the second input of the bridge switch 5. In this case, the current from the power source flows through the bridge switch 5 and the primary winding 7 of the output transformer 6, and to the output winding 8 appears the generated voltage of the second half-cycle.

Формирование напряжения второго полупериода завершается при поступлении управляющего сигнала с выхода канала 13, т.е. с выхода компаратора 18, на управляющий вход второго нормально замкнутого электронного ключа 20. Ключ 20 размыкается, и размыкаются коммутирующие элементы мостового коммутатора 5. При этом прекращается протекание тока с источника питания через мостовой коммутатор 5 и первичную обмотку 7 выходного трансформатора 6, и завершается второй полупериод напряжения на выходной обмотке 8.The voltage generation of the second half-cycle is completed when a control signal is received from the output of channel 13, i.e. from the output of the comparator 18, to the control input of the second normally closed electronic key 20. The key 20 opens, and the switching elements of the bridge switch 5 open. This stops the current flowing from the power source through the bridge switch 5 and the primary winding 7 of the output transformer 6, and the second half period of voltage at the output winding 8.

С началом формирования напряжений первого и второго полупериодов через обмотку 7 трансформатора начинает протекать ток.With the beginning of the formation of voltages of the first and second half-periods, a current flows through the transformer winding 7.

При этом с измерительной обмотки 9 снимаются сигналы для измерения текущего значения напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, которые поступают на вход формирователя измерительного напряжения 10, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора в первый и второй полупериоды.At the same time, signals are measured from the measuring winding 9 for measuring the current value of the voltage proportional to the magnetizing EMF of the transformer core, which are fed to the input of the measuring voltage shaper 10, which is proportional to the magnetizing EMF of the transformer magnetic circuit in the first and second half-periods.

С выхода схемы 10 выходные сигналы подаются на каналы 12 и 13, в которых осуществляются вычислительные операции и формируется необходимая длительность импульсов первого и второго полупериодов.From the output of circuit 10, the output signals are fed to channels 12 and 13, in which computational operations are carried out and the necessary pulse duration of the first and second half-periods is formed.

Выходные сигналы во время первого полупериода с выхода средства 10 выявления измерительного напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора поступают на канал 12, содержащий два вычислительных средства - 14 и 15 вычисления параметров текущего напряжения, формируемого в первый полупериод:The output signals during the first half-cycle from the output of the means 10 for detecting the measuring voltage, which is proportional to the magnetization EMF of the magnetic circuit of the output transformer, are fed to channel 12, which contains two computing means - 14 and 15 for calculating the parameters of the current voltage generated in the first half-cycle:

- на измерительный вход вычислителя 14 действующего значения напряжения первого полупериода,- to the measuring input of the calculator 14 of the current voltage value of the first half-cycle,

- на измерительный вход вычислителя 15 среднего значения напряжения первого полупериода.- to the measuring input of the calculator 15 of the average voltage value of the first half-cycle.

Результирующий сигнал вычислителя 14 действующего значения напряжения первого полупериода подается с выхода вычислителя 14 на управляющий вход первого нормально замкнутого электронного ключа 19, переводя этот ключ в разомкнутое состояние, и этим завершая первый полупериод.The resulting signal of the calculator 14 of the effective voltage value of the first half-cycle is supplied from the output of the calculator 14 to the control input of the first normally closed electronic key 19, translating this key into an open state, and thereby completing the first half-cycle.

Результирующий сигнал вычислителя 15 среднего значения напряжения первого полупериода подается с выхода вычислителя 15 на вход запоминающего устройства 17, где запоминается и хранится до завершения второго полупериода.The resulting signal of the calculator 15 of the average voltage of the first half-cycle is supplied from the output of the calculator 15 to the input of the storage device 17, where it is stored and stored until the completion of the second half-cycle.

Вычислители 14, 15, 16 начинают выполнять вычисления с момента начала сигнала, поступающего с выхода средства 10 выявления измерительного напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора в первый и второй полупериоды.The calculators 14, 15, 16 begin to perform calculations from the moment the signal arriving from the output of the means 10 for detecting the measuring voltage is proportional to the EMF of the magnetization of the transformer magnetic circuit in the first and second half-periods.

Вычислители 14, 15, 16 после каждого завершения вычислений за соответствующий полупериод автоматически устанавливаются в исходное состояние готовности к очередным вычислениям, например, сигналами с тактового генератора 11, или сигналами управления ключами 19 и 20, или иным способом.The calculators 14, 15, 16 after each completion of the calculations for the corresponding half-cycle are automatically set to the initial state of readiness for the next calculations, for example, by signals from the clock generator 11, or by key control signals 19 and 20, or in another way.

Вычислитель 14 действующего значения напряжения первого полупериода содержит встроенный источник опорного напряжения, которое задает требуемую величину действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод. Вычислитель 14 также содержит компаратор, который при достижении равенства действующего значения напряжения с опорным напряжением подает на управляющий вход нормально замкнутого ключа 19 сигнал на размыкание и завершения формирования первого полупериода.The calculator 14 of the effective voltage value of the first half-cycle contains an integrated reference voltage source, which sets the desired value of the effective value of the voltage generated in the first half-cycle. The calculator 14 also contains a comparator, which upon reaching the equality of the effective voltage value with the reference voltage provides a signal to the control input of the normally closed key 19 to open and complete the formation of the first half-cycle.

Процессы вычислений напряжений вычислителем среднего значения напряжения 15 и вычислителем действующего значения напряжения 14 начинаются и завершаются одновременно.The processes of calculating stresses by the average voltage calculator 15 and the current voltage calculator 14 begin and end at the same time.

Вычисленное среднее значение напряжения с выхода вычислителя 15 поступает на канал 13, на сигнальный вход средства запоминания среднего значения напряжения - запоминающего устройства 17, где эта величина хранится и используется во время процесса формирования напряжения второго полупериода.The calculated average voltage value from the output of the calculator 15 is sent to channel 13, to the signal input of the means for storing the average voltage value - memory 17, where this value is stored and used during the voltage generation process of the second half-cycle.

Когда выходные сигналы второго полупериода с выхода средства 10 выявления измерительного напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора, поступают на вход вычислителя среднего значения напряжения 16, последний начинает выполнять вычисления. С выхода вычислителя 16 напряжение, пропорциональное среднему значению напряжения, поступает на первый вход компаратора 18, а на его второй вход подается напряжение с выхода запоминающего устройства 17, которое пропорционально среднему значению напряжения, сформированного в первый полупериод. При достижении равенства этих напряжений на выходе компаратора 18 формируется сигнал, который поступает на управляющий вход нормально замкнутого ключа 20 - выключателя для завершения формирования второго полупериода, и этот ключ размыкается. Формирование напряжения второго полупериода завершается.When the output signals of the second half-cycle from the output of the means 10 for detecting the measuring voltage, which is proportional to the magnetization EMF of the transformer magnetic circuit, are fed to the input of the average voltage calculator 16, the latter starts to perform calculations. From the output of the calculator 16, a voltage proportional to the average voltage value is supplied to the first input of the comparator 18, and a voltage from the output of the storage device 17, which is proportional to the average voltage value generated in the first half-cycle, is supplied to its second input. When the equality of these voltages is achieved, a signal is generated at the output of the comparator 18, which is fed to the control input of a normally closed switch key 20 — a switch to complete the formation of the second half-cycle, and this switch opens. The voltage generation of the second half-cycle is completed.

При отсутствии управляющего сигнала на размыкание ключи 19, 20 устанавливаются в исходное замкнутое состояние. Ключи 19, 20 могут содержать управляющие цепи в виде RS-триггеров или иных схем, обеспечивающих их разомкнутое состояние после поступления на входы сигналов на размыкание и поддерживающих это состояние до завершения текущего сигнала с тактового генератора.In the absence of a control signal for opening, the keys 19, 20 are set to the initial closed state. The keys 19, 20 may contain control circuits in the form of RS-flip-flops or other circuits that ensure their open state after the input signals open and maintain this state until the current signal from the clock generator is completed.

При работе инвертора средние значения напряжения импульсов, сформированных в первый и во второй полупериоды, равны. Для каждой пары импульсов за один период параметры первого импульса точно соответствуют требуемой величине, при которой обеспечивается требуемое действующее значение. Описанные вычисления и операции могут выполняться средствами аналоговой или цифровой техники. При этом выходное напряжение находится в пределах заданных допусков. Выходное напряжение может иметь несимметричные допуски относительно задаваемого опорного напряжения, если на выходном трансформаторе имеется неравенство напряжений первого и второго полупериодов, которое вызвано либо источником питания и элементами схемы, либо нелинейной нагрузкой.When the inverter is operating, the average voltage values of the pulses generated in the first and second half-periods are equal. For each pair of pulses in one period, the parameters of the first pulse exactly correspond to the required value, at which the required effective value is provided. The described calculations and operations can be performed by means of analog or digital technology. In this case, the output voltage is within the specified tolerances. The output voltage may have asymmetrical tolerances with respect to the specified reference voltage if the output transformer has an voltage inequality of the first and second half-periods, which is caused either by the power source and circuit elements, or by a non-linear load.

Предложенное решение позволяет упростить конструкцию и улучшить массогабаритные показатели объекта за счет уменьшения числа соединений между формирователями полупериодов и функциональным узлом преобразования постоянного тока в переменный с мостовым коммутатором.The proposed solution allows us to simplify the design and improve the overall dimensions of the facility by reducing the number of connections between the half-period formers and the functional unit for converting direct current into alternating current with a bridge switch.

Источники информации.Information sources.

1. Патент РФ №2282934, Инвертор напряжения с защитой трансформатора от одностороннего насыщения.1. RF patent No. 2282934, Voltage inverter with transformer protection against one-sided saturation.

2. Патент РФ №84173, Мостовой инвертор с защитой выходного трансформатора от одностороннего насыщения.2. RF patent No. 84173, Bridge inverter with protection of the output transformer from one-sided saturation.

3. Патент РФ №2273087, Способ защиты от одностороннего насыщения трансформатора преобразователя напряжения.3. RF patent No. 2273087, Method of protection against unilateral saturation of a voltage transformer transformer.

Claims (1)

Мостовой инвертор с защитой трансформатора от одностороннего насыщения, содержащий мостовой коммутатор для преобразования постоянного напряжения в переменное, имеющий первый и второй управляющие входы, служащие для управления замыканием и размыканием коммутирующих элементов мостового коммутатора при формировании выходных напряжений первого и второго полупериодов; выходной трансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к выходу мостового коммутатора; тактовый генератор, задающий период выходного напряжения с длительностью генерируемых выходных импульсов, равной половине периода, и имеющий первый и второй выходы со сдвигом выходных импульсов второго выхода на половину периода относительно импульсов на первом выходе; первый канал формирования напряжения первого полупериода с установленной для него величиной действующего значения напряжения; второй канал формирования напряжения второго полупериода со средним значением напряжения, равным среднему значению напряжения первого полупериода; средство выявления измерительного напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода выходного трансформатора в первый и второй полупериоды, подсоединенное выходом ко входам первого и второго каналов формирования напряжений первого и второго полупериодов, отличающийся тем, что первый управляющий вход мостового коммутатора через первый нормально замкнутый электронный ключ соединен с первым выходом тактового генератора; второй управляющий вход мостового коммутатора через второй нормально замкнутый электронный ключ соединен со вторым выходом тактового генератора; управляющий вход первого электронного ключа соединен с выходом первого канала формирования напряжения первого полупериода; управляющий вход второго электронного ключа соединен с выходом второго канала формирования напряжения второго полупериода.
Figure 00000001
A bridge inverter with protection of the transformer from one-sided saturation, comprising a bridge switch for converting direct voltage to alternating current, having first and second control inputs, used to control the closure and opening of the switching elements of the bridge switch when generating the output voltages of the first and second half-cycles; output transformer, the primary winding of which is connected to the output of the bridge switch; a clock that sets the period of the output voltage with a duration of the generated output pulses equal to half the period, and having 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; the first voltage generating channel of the first half-cycle with the value of the effective voltage value set for it; a second voltage generation channel of the second half-cycle with an average voltage value equal to the average voltage value of the first half-cycle; means for detecting a measuring voltage proportional to the magnetizing EMF of the magnetic circuit of the output transformer in the first and second half-periods, connected by an output to the inputs of the first and second channels of voltage generation of the first and second half-periods, characterized in that the first control input of the bridge switch is connected to the first via a normally closed electronic key clock output; the second control input of the bridge switch through the second normally closed electronic key is connected to the second output of the clock generator; the control input of the first electronic key is connected to the output of the first voltage generating channel of the first half-cycle; the control input of the second electronic key is connected to the output of the second voltage generating channel of the second half-cycle.
Figure 00000001
RU2009131899/22U 2009-08-24 2009-08-24 BRIDGE INVERTER WITH TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION RU92260U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009131899/22U RU92260U1 (en) 2009-08-24 2009-08-24 BRIDGE INVERTER WITH TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009131899/22U RU92260U1 (en) 2009-08-24 2009-08-24 BRIDGE INVERTER WITH TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU92260U1 true RU92260U1 (en) 2010-03-10

Family

ID=42135871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009131899/22U RU92260U1 (en) 2009-08-24 2009-08-24 BRIDGE INVERTER WITH TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU92260U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU84173U1 (en) BRIDGE INVERTER WITH OUTPUT TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION
US4996637A (en) Electrical converter utilizing switched uni-directional and bi-directional energy sources
Dutta et al. A method to measure the DC bias in high frequency isolation transformer of the dual active bridge DC to DC converter and its removal using current injection and PWM switching
RU119544U1 (en) STATIC FREQUENCY CONVERTER FOR TESTING TRANSFORMER AND REACTOR EQUIPMENT
JP6099896B2 (en) Exciting inrush current suppressing device and its suppressing method
JP2012043744A (en) Excitation inrush current suppressor
CN103236793B (en) The sample circuit of power converter
US11881702B2 (en) Switching module
RU92260U1 (en) BRIDGE INVERTER WITH TRANSFORMER PROTECTION FROM ONE-SIDED SATURATION
JP5444162B2 (en) Excitation current suppression device
RU2655674C1 (en) Single-phase direct-coupling static frequency converter
JP3142994B2 (en) Power calculation device
RU2343623C1 (en) Bridge voltage inverter with transformer protection against unilateral saturation
RU2377712C1 (en) Bridge inverter with prevention of one-sided saturation of output transformer
RU87304U1 (en) VOLTAGE INVERTER WITH PREVENTION OF ONE-SIDED SATURATION OF TRANSFORMER
CN103326585B (en) Measure the sample circuit of the reflected voltage of the transformer of power converter
RU78381U1 (en) BRIDGE VOLTAGE INVERTER WITH PROTECTION OF THE OUTPUT TRANSFORMER FROM ONE-SIDED SATURATION
RU154310U1 (en) STEP-BY-STEP SWITCH MANAGEMENT SYSTEM OF A PHASE-TURNING DEVICE SHUNT 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
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
RU2280313C1 (en) Method for protecting voltage-inverter transformer from single-ended saturation
US9584009B2 (en) Line current reference generator
JP2019146460A (en) Vehicle power supply system

Legal Events

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

Effective date: 20110825