Спосіб регулювання вихідних параметрів послідовно-резонансного перетворювача постійної напруги

Спосіб регулювання вихідних параметрів послідовно-резонансного перетворювача постійної 3 45315 4 ням на фільтруючих елементах, згідно з пропозиПРП із релейним способом регулювання вихіцією, регулювання вихідних параметрів послідовдних параметрів у загальному вигляді може бути но-резонансного перетворювача постійної напруги поданий як сукупність джерела ЕРС 1, підключеноздійснюють за допомогою мікроконтролерної сисго до керованого транзисторного моста інвертора теми управління шляхом циклічної зміни елемен2, резонансного контура, сформованого послідовтарних алгоритмів комутації силових ключів синним з'єднанням резонансної індуктивності 3 та хронно із переходом резонансного струму через резонансної ємності 4 з включеним послідовно нуль при частоті комутації силових ключів, рівній датчиком резонансного струму 9, підключеного резонансній частоті контуру. послідовно до транзисторного моста 2 та діодного Регулювання вихідних параметрів зміною моста випрямляча 5, фільтруючої ємності 6 та елементарних алгоритмів комутації дозволяє донавантаження 7, з'єднаних паралельно, датчика сягнути лінійності регулювальних характеристик, напруги на навантаженні 8, та мікроконтролерної оскільки керуюча величина в даному випадку несистеми управління, яка містить мікроконтролер залежна від параметрів перетворювальної систе10, пристрій синхронізації (ПС) 11, піковий детекми. Зміна елементарних алгоритмів комутації витор (ПД) 12. ключно при нульових значеннях резонансного Для експериментального пристрою обраний струму забезпечує оптимальні умови комутації мікроконтролер АТМеgа16 сімейства AVR фірми силових ключів ПРП, що істотно зменшує динамічAtmel, в якості пристрою синхронізації використані втрати потужності на ключах, а, отже, збільшує ний ТТ-тригер типу SN74L126, піковий детектор ККД ПРП та дає можливість збільшити частоту виконаний на компараторі LM 361 фірми National перетворення ПРП. Застосування мікроконтролеSemiconductor, в мостах застосовані силові IGВТрної системи управління дозволяє уникнути усклатранзистори типу IRG4BC30UD із зворотніми діоднення конструкції силової частини перетворювадами та драйверами в інтегральному виконанні, ча, що спрощує його впровадження на силові діоди КД29981, резонансна ємність набрана виробництві. При застосуванні запропонованого з силових конденсаторів КВИ-3. способу регулювання в залежності від вхідної наЗапропонований спосіб полягає у тому, що попруги джерела, величини навантаження та необстійну напругу, яка подається від джерела 1 інверхідної напруги на навантаженні визначається кільтують на транзисторному мості 2 із підключеним кість та тривалість дії елементарних алгоритмів послідовно резонансним контуром, утвореним покомутації транзисторів протягом періоду перетвослідовним з'єднанням резонансної індуктивності 3 рення. При першому алгоритмі комутації енергія та ємності 4, потім випрямляють на діодному мості відбирається від джерела електроживлення через 5 та згладжують на фільтруючій ємності 6. Мікроінвертор, при другому - джерело електроживлення контролер 10 попередньо встановлює керуючий не бере участь у енергообміні, при третьому - енесигнал Uкep, за допомогою якого пристрій синхроніргія надходить до джерела електроживлення. Час, зації 11 визначає елементарний алгоритм комутапротягом якого діє перший алгоритм назвемо фації силових ключів і змінює керуючі сигнали для зою перетворення Fr, час, протягом якого діє друключів інвертора при зміні полярності резонансногий алгоритм - фазою перетворення Ds, а час, го струму. Комутація відбувається за сигналом протягом якого діє третій алгоритм - фазою пересинхронізації Uсинхр, який виробляє пристрій синтворення Rv. Синхронна із переходом резонанснохронізації 11 у момент переходу струму через го струму через нуль зміна елементарних алгоринуль. тмів комутації транзисторів досягається За алгоритмом, поданим на Фіг.2, на початку синхронною із даним переходом зміною керуючих роботи відбувається примусовий запуск перетвосигналів. Реакція системи управління на нульовий рювача. Потім згідно імпульсам синхронізації від рівень резонансного струму в цьому випадку подіпристрою синхронізації 11 мікроконтролер 10 вибна до реакції двопозиційного реле, тому для зруконує аналіз поточної фази перетворення за дочності запропонований спосіб було вирішено напомогою керуючого масиву, який сформовано на звати релейним способом регулювання вихідних основі різниці вихідної напруги перетворювача і параметрів ПРП. заданоїнапруги. На початку фази перетворення На Фіг.1 подано блок-схему перетворювальної Ds має відбутися запуск таймауту на nDs напівпесистеми на основі ПРП постійного струму із мікроріодів резонансних коливань. При завершенні контролерною системою управління, на Фіг.2 потаймауту буде виконуватися процедура примусодано алгоритм роботи системи управління, на вого запуску ПРП (для забезпечення стабільності Фіг.3 - осцилограми резонансного струму та керуроботи ПРП у зоні переривчастих струмів). Після ючої напруги для тринадцяти застосувань першого аналізу поточної фази перетворення мікроконтроелементарного алгоритму комутації (прг) за період лер 10 формує сигнал Uкер для пристрою синхроніперетворення (режим неперервних струмів), на зації 11 на наступний напівперіод резонансних Фіг.4 - осцилограми резонансного струму та керуколивань. Якщо досягнутий кінець масиву, то заючої напруги для дев'яти застосувань першого бороняється процедура завершення таймауту, елементарного алгоритму комутації (nFr) за період скидається піковий детектор 12, має виконуватися перетворення (режим уривчастих струмів), на Фіг.5 запуск процедури вимірювання напівперіода резо- регулювальні характеристики ПРП з частотним нансних коливань і перехід до початку нового песпособом регулювання, на Фіг.6 - регулювальні ріоду перетворення. Піковий детектор 12 формує характеристики ПРП з релейним способом регунапругу Umax відповідно до максимального значенлювання. ня резонансного струму. Якщо ця напруга перевищує заданий рівень, то має виконуватися про 5 45315 6 цедура аварійного завершення періоду перетвосинусоїдальний, або у деяких режимах кусковорення за допомогою переходу до фази перетвоекспоненціальний характер коливань. На Фіг.5 та рення Rv. Паралельно основному алгоритму має Фіг.6 подано відповідно регулювальні характерисвідбуватися вимірювання вихідної напруги перетики ПРП з частотним та релейним способами творювача і формування нового керуючого масирегулювання вихідних параметрів, отримані для ву. еквівалентних відносних навантажень (відношення Експериментальний зразок системи керуванеквівалентного навантаження до номінального ня, побудований на основі мікроконтролера АТнавантаження) RH*=0,2 (крива 1), RH*=0,9 (крива Меgа16 сімейства AVR, дозволив виконувати ко2) та RH*=1,2 (крива 3). мутацію ключів з частотою до 100кГц. Для Таким чином, застосування релейного способу підвищення частоти комутації можливо викорисрегулювання вихідних параметрів ПРП постійної тання двох мікроконтролерів: перший виконує фунапруги, реалізованого за допомогою мікроконтнкції керування інвертором, другий - функції авторолерної системи управління, дозволяє отримати матичного регулятора. На Фіг.3 та Фіг.4 подано практично лінійні регулювальні характеристики експериментальні осцилограми, отримані при напорівняно із суттєво нелінійними характеристикаступних параметрах: часова шкала - 20мкс/поділ., ми прототипа, як можемо бачити з порівняння резонансний струм - 5А/поділ., керуюча напруга Фіг.5 та Фіг.6. Експериментальний зразок також 2,5В/поділ., загальна кількість напівперіодів резопоказав високий ККД у 92%, що на 3-4% перевинансних коливань за період перетворення - n=18. щує показники прототипа, синусоїдальний харакЯк можемо бачити з вищевказаних фігур, коливантер резонансного струму протягом усього періоду ня резонансного струму мають синусоїдальний перетворення та виявився достатньо малогабарихарактер протягом усього періоду перетворення, тним. тоді як у прототипа спостерігався кусково 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 45315 8 Підписне Тираж 28 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 – 42, 01601