Спосіб управління однотактним багатокомірковим перетворювачем

Спосіб управління однотактним багатокомірковим перетворювачем, що складається з послідовно з'єднаних на виході комірок, побудованих на базі транзисторних інверторів, який полягає в тому, що формують основну і додаткову напругу, причому додаткову напругу використовують для Корисна модель відноситься до електротехніки, а саме до способів управління джерелами вторинного електроживлення (ДВЕЖ) підвищеної напруги, побудованими за модульним принципом з послідовним з'єднанням виходів комірок. Відомо спосіб (А.св. 1477180. 4G05F1/46 Опубл. БВ №16 1989), в якому на вхід силової частини перетворювача надходять широтномодульовані імпульси, що сформувалися з урахуванням динаміки вихідної напруги за допомогою зворотного зв'язку. Використання принципу широтно-імпульсної модуляції при управлінні перетворювачами підвищує ККД приладу, покращує масогабаритні показники. Ознаками, які збігаються з суттєвими ознаками способу, що заявляється, є використання принципу широтно-імпульсної модуляції при управлінні перетворювачами і урахування динаміки вихідної напруги за допомогою зворотного зв'язку. Причиною, яка перешкоджає отриманню очікуваного технічного результату є те, що при багатокомірковій структурі ДВЕЖ синхронне управління, що використовується звичайно, не забезпечує контроль параметрів кожної комірки окремо, управляючи по сумарному вихідному параметру. При послідовному сполученні перетворювальних комірок на базі однотактних транзисторних інверторів напруга на одній комірці може зрости вище вирівнювання вихідних напруг комірок між собою, який відрізняється тим, що засобами системи управління на базі однокристального мікроконтролера додаткову напругу формують пропорційно вихідній напрузі кожної комірки, подають її на вхід транзисторного інвертора комірки і при збільшенні додаткової напруги знижують амплітуду базового струму транзисторного інвертора і зменшують відносну тривалість tj = TJ імпульсу на виході транзисторного інвертора даної комірки, де TJ тривалість імпульсу, Т к - період комутації силового ключа комірки. за напругу іншої комірки, що може призвести до виходу цієї комірки з ладу. Тому при управлінні однотактним багатокомірковим перетворювачем з послідовним підімкненням виходів виникає необхідність контролювати і стабілізувати вихідну напругу кожної комірки окремо. Найбільш близьким за технічною суттю до корисної моделі, що заявляється, є спосіб (А.св. 706911. 2Н02М7/535 Опубл. БВ №48 1979), у якому для кожної комірки багатокоміркового перетворювача формують додаткову напругу, пропорційну вихідній напрузі силового трансформатора, і, використовуючи властивість віднімання магнітних потоків при зустрічно-послідовному включенні обмотки додаткового вирівнювального трансформатора і первинної обмотки підвищувального трансформатора комірки, стабілізують напругу на виході кожної комірки при одночасній рівності напруг на послідовно з'єднаних комірках. Ознаками, що збігаються з суттєвими ознаками способу, що заявляється, є такі: спосіб управління однотактним багатокомірковим перетворювачем, що складається з послідовно з'єднаних на виході комірок, побудованих на базі транзисторних інверторів, полягає в тому, що формують основну і додаткову напруги, при цьому додаткову напругу використовують для вирівнювання вихідних напруг комірок між собою. сч 4120 Причиною, що перешкоджає отриманню очікуваного технічного результату в зазначенім вище способі, є те, що за даним способом зрівнювання напруг в системі знижується ефективність перетворення енергії за рахунок додаткових витрат енергії на перемагнічування в колі зворотного зв'язку, а також істотне збільшення масо-габаритів пристрою, що реалізує даний спосіб, через необхідність вводити в систему вирівнювальні трансформатори числом на одиницю менше за КІЛЬКІСТЬ комірок в ДВЕЖ В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу управляння однотактним багатокомірковим перетворювачем, що забезпечить підвищення енергетичних показників ДВЕЖ багатокоміркової структури шляхом зниження витрат в колі управління Суть способу, який заявляється, полягає в тому, що у відомому способі управління однотактним багатокомірковим перетворювачем, який складається з послідовно з'єднаних на виході комірок, побудованих на базі транзисторних інверторів, формують основну і додаткову напругу, причому додаткову напругу використовують для вирівнювання вихідних напруг комірок між собою, згідно винаходу засобами системи управління на базі однокристального мікроконтролера додаткову напругу формують пропорційно ВИХІДНІЙ напрузі кожної комірки, подають й на вхід транзисторного інвертора комірки і при збільшенні додаткової напруги знижують амплітуду базового струму транзисторного інвертора і зменшують відносну тривалість т*=т,/Тк імпульсу на виході транзисторного інвертора даної комірки, де х, - тривалість імпульсу, Тк - період комутації силового ключа комірки Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак способу, що заявляється і технічним результатом, якого можна досягти, необхідно відзначити, що додаткову напругу формують пропорційно ВИХІДНІЙ напрузі кожної комірки, подають на вхід транзисторного інвертора комірки і при збільшенні додаткової напруги знижують амплітуду базового струму транзисторного інвертора і зменшують відносну тривалість і, імпульсу на виході транзисторного інвертора даної комірки, і таким чином здійснюють корекцію скважності роботи силового ключа даної комірки відносно скважності, що визначається загальною для всього ДВЕЖ системою управління Це дозволяє стабілізувати напругу на кожній комірці ДВЕЖ, що приводить до підвищення ефективності перетворення енергії без додаткових витрат в колі управління і без зміни закону управління ДВЕЖ Корекції скважності у даному способі досягають зміною моменту часу запирання силового ключа транзисторного перетворювача шляхом зміни коефіцієнта насичення ключа в межах допустимих величин і/або зміною ступеня форсування запирання ключа Приклад здійснення способу ілюструється кресленням, де на Фіг 1 наведена структурна схема комірки, побудованої на базі однотактного транзисторного перетворювача, а на Фіг 2 - часові діаграми, що пояснюють реалізацію даного способу для комірки, що розглядається На Фіг 3 показана схема однокристального мікроконтролера (ОМК) ATMEL Структурна схема комірки включає послідовно з'єднані однотактний транзисторний інвертор 1 і випрямляюче-трансформаторний модуль (ВТМ) 2 (Фіг 1) Вихід ВТМ через блок зворотного зв'язку (33) 3 по напрузі підімкнено до входу системи управління на базі однокристального мікроконтролера 4, до другого входу якого підімкнено осцилятор мікроконтролера (ОМ) 5 Дана комірка ПІДІМКнена до ідентичним їй послідовно до виходу і паралельно до входу Управління комірками здійснюється від ОМ 5, що задає частоту Від ОМ 5 на вхід кожної комірки надходить двуполярна прямокутна напруга постійної частоти (Фіг 2, діаграма а), що на виході однотактного інвертора 1 за відсутності блоку 33 3 було б перетворено в послідовність однополярних прямокутних імпульсів рівної амплітуди і тривалості (діаграма б), відносна тривалість яких складає т*>0,5 за рахунок збільшення тривалості імпульсу т* більш половини періоду при незмінному Тк Зазначене збільшення т* необхідне для наступного корегування еквівалентної скважності роботи силового ключа інвертора комірки відносно вхідної скважності в функції від вихідної напруги комірки При цьому максимум еквівалентної скважності не може перевищувати скважність вхідного імпульсу Далі будемо називати скважність імпульсів, наведених на діаграмі б, зниженою На виході ВТМ 2 кожної комірки багатокоміркового перетворювача формуються основна напруга U і пропорційна їй додаткова напруга ІІ'вих, (діаграма в, пряма 1), що передається по зворотному зв'язку 33 по напрузі 3, по середньому рівню якої и'вихсер (діаграма в, пряма 2) засобами системи управління на базі однокристального мікроконтролера формують базовий струм силового ключа комірки (діаграма г), який буде являти собою ПОСЛІДОВНІСТЬ однополярних прямокутних імпульсів незмінної зниженої скважності, амплітуда яких у міру зростання I W комірки зменшується до мінімально допустимого рівня, ВІДПОВІДНОГО коефіцієнту насичення силового ключа Кнас=1 Максимум амплітуди базового струму відповідає Кнас=2 Розглянуті характеристики імпульсів струму накачки зумовлюють ампер-секундне перетворення (діаграма д) в базовій області кристалу силового ключа, що розкриває формування еквівалентної скважності останнього На наведеній діаграмі амплітуда сигналу характеризує струм відмикання силового ключа, а тривалість сигналу - час зникнення носив в базі ключа Прирощування струмовоі характеристики відносно початкового імпульсу і приводить до прирощування часової характеристики з дотриманням принципу рівності амперСекуНДНИХ ПЛОЩ ПрИЧОМу, При и'ВИхи'Вихсер негативне Тоді на виході однотактного транзисторного інвертора формуються імпульси однополярної напруги постійної амплітуди (діаграма є), відносна тривалість яких т* при підвищенні ІІВИх зменшується При цьому частота роботи транзисторного перетворювача залишається незмінною, бо період комутації Тк - постійний Спосіб, що заявляється, реалізовано на одно 4120 кого рівня Сигнали зворотного зв'язку (пропорційна основній напрузі U додаткова напруга ІІ'вих) з ВТМ 2 через блок зворотного зв'язку по напрузі З поступають на вхід системи управління на базі ОМК 4, яка у ВІДПОВІДНІСТЬ до наведеного вище способу формує керуючі імпульси, що подаються кристальному мікроконролері (ОМК) ATMEL (Фіг 3) В схемі використано такі елементи R1C1 - коло очистки ОМК при вмиканні живлення, С2, СЗ, Z1 коло установки тактової частоти роботи ОМК, DD1- ОМК, DD2 і DD3 - драйвери, діоди VD1, VD2 бутстрепної схеми живлення виходів драйверів DD2, DD3, С4, С6 - ємності бутстрепної схеми живлення високовольтного виходу драйверів DD2, DD3, С5, С7 - фільтрові ємності низьковольтного виходу драйверів DD2, DD3 Принцип дії схеми При поданні напруги живлення, активується ОМК, TTL - виходи якого позначені по входам драйверів DD2, DD3 Драйвери здійснюють гальванічну розв'язку і формування фронтів імпульсів керування транзисторами висо на ВІДПОВІДНІ драйвери DD2, DD3 Винахід, що заявляється, дозволяє підвищити енергетичні показники ДВЕЖ, побудованих по модульному принципу з послідовним сполученням виходів комірок за рахунок зменшення витрат в колі управління транзисторним перетворювачем кожної комірки і стабілізації напруги на кожній комірці ДВЕЖ без зміни закону управління джерелом живлення цілому 1 Оицілміор мікршюш ролера (ОМ) Система упрашшшх на базі однсжркстад шош м ікроконтродера S-Q тактики транше горной Випрямляюч&модуль (ВТМ) Зворотний і по напрузі №) Фіг. 1 Вихід для пмикашгя навантаження або інших комірок 4120 dri П Uс Фіг. 2 +I5B VOX +5B OUT1 RI -0 САГТІ Фіг. З Комп'ютерна верстка В Мацело Підписне Тираж 37 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601