Мостовой инвертор с защитой выходного трансформатора от одностороннего насыщения

Решение относится к защите от одностороннего насыщения трансформатора мостового инвертора - преобразователя постоянного напряжения в переменное со стабилизацией действующего значения выходного напряжения в электрических преобразователях постоянного напряжения в переменное.

Преобразователь содержит два канала вычислений и формирования первого и второго полупериодов. Первый канал для измерения текущих значений напряжений первого полупериода и вычисления действующего и среднего значений напряжения в первый полупериод, и формирования напряжения, действующее значение которого выполняют равным заданной опорной величине. Второй канал для измерения текущих значений напряжений второго полупериода и вычисления среднего значения напряжения во второй полупериод, и формирования напряжения, среднее значение которого выполняют равным среднему значению напряжения в первый полупериод. При этом вычислитель среднего значения

напряжения первого полупериода и запоминающее устройство измеряют и запоминают среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод.

Вычислитель среднего-значения напряжения второго полупериода во второй полупериод формирует напряжение, среднее значение которого равно запомненному среднему значению напряжения, сформированного в предшествующий ему первый полупериод.

Для измерения действующего и среднего значений напряжений используют текущее напряжение, пропорциональное ЭДС намагничивания сердечника трансформатора, которое снимают с двух отдельных измерительных обмоток выходного трансформатора - для каждого полупериода отдельная обмотка.

Это обеспечивает равенство вольт-секундных площадей обоих полупериодов формируемых напряжений и магнитных потоков в магнитопроводе, благодаря чему исключается одностороннее насыщение магнитопровода трансформатора.

И, кроме того, с целью устранения остаточного намагничивания магнитопровода трансформатора, параллельно первичной обмотке трансформатора подсоединен управляемый электронный ключ для короткого замыкания этой обмотки в паузах между формируемыми импульсами.

Настоящее техническое решение относится к области электротехники, и предназначено преимущественно для применения в преобразователях постоянного напряжения в переменное.

Известны инверторы - устройства для преобразования постоянного напряжения в переменное посредством периодического переключения полярности напряжения, подаваемого на первичную обмотку 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. Известны устройства с устранением этого недостатка с обнаружением магнитного насыщения магнитопровода выходного трансформатора при помощи контроля выходного напряжения дополнительно введенным в схему трансформатором тока. В частности, контроль начала насыщения магнитопровода

осуществляется путем контроля напряжения на выходе трансформатора тока и определения второй производной от тока в выходном трансформаторе [1]. Однако в преобразователе постоянного напряжения в переменное для такого решения необходимы отдельный трансформаторный датчик тока и сложные быстродействующие средства контроля второй производной.

Известны схемы предотвращения асимметричного насыщения магнитопровода выходного трансформатора путем компенсации тока насыщения противоположно направленным воздействием с дополнительным питанием обмотки трансформатора током противоположной полярности [2]. Однако это приводит к усложнению конструкции, и в мощных преобразователях напряжения приводит ухудшению массогабаритных показателей.

Известен вариант предотвращения насыщения трансформатора, реализованный в преобразователе напряжения для работы с емкостной нагрузкой - люминесцентной лампой [3]. Преобразователь напряжения содержит схемы контроля постоянной и переменной составляющих при управлении транзисторными ключами и средства предотвращения насыщения трансформатора. Недостаток - это сложность конструкции и неудовлетворительные массогабаритные

показатели.

Известно также использование двух датчиков насыщения для борьбы с насыщением трансформатора, однако это существенно усложняет конструкцию [4].

Известно также ограничение одностороннего насыщения трансформатора импульсного преобразователя напряжения, патент РФ [5], когда выявляют сигнал, пропорциональный току намагничивания трансформатора, сравнивают его с заданным опорным сигналом, пропорциональным максимальному допустимому току намагничивания, и формируют управляющий сигнал, корректирующий режим перемагничивания трансформатора.

Недостаток данного решения заключается в сложности реализации, так как необходим специальный датчик сигнала, пропорционального току намагничивания трансформатора, требуется выполнять измерение тока в короткозамкнутом витке, охватывающем часть магнитопровода трансформатора, что усложняет конструкцию преобразователя напряжения.

Ближайшим известным аналогом является патент РФ [6], по которому инвертор напряжения с защитой трансформатора от одностороннего насыщения выходного трансформатор с двумя одинаковыми последовательно соединенными первичными обмотками, точка соединения которых подключена к одному выводу источника питания, а концы обмоток через управляемые

коммутаторы подсоединены ко второму выводу источника питания. Для управления поочередным подключением этих обмоток к источнику питания при формировании выходного напряжения служит средство управления коммутаторами. С целью устранения остаточного намагничивания магнитопровода трансформатора в схеме имеется управляемый средством управления коммутаторами ключ для короткого замыкания первичной обмотки трансформатора при одновременно разомкнутых коммутаторах питания первой и второй обмоток, когда эти обмотки отключены от источника питания. Совместное применение такого комплекса технических решений обеспечивает высокое качество преобразования напряжения, однако, массогабаритные показатели невысокие из-за громоздкого трансформатора, что является недостатком. Кроме того, недостатком является сложность конструкции трансформатора из-за необходимости обеспечения идентичности параметров первичных обмоток, используемых как при формировании требуемых напряжений, так и при измерениях напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в устранении указанных недостатков, в уменьшении габаритов и массы, предотвращении одностороннего насыщения выходного трансформатора

преобразователя напряжения, с защитой от остаточного намагничивание магнитопровода трансформатора.

Для этого использовано решение, обеспечивающее на выходе преобразователя напряжения приближенную стабилизацию действующего значения напряжения с заданными предельными значениями. Одностороннее насыщение предотвращается за счет равенства вольт-секундных площадей выходных напряжений в положительный и отрицательный полупериоды, и дополнительной защитой от остаточного намагничивание магнитопровода трансформатора. При этом выходной трансформатор выполнен с первичной обмоткой, имеющей только два вывода.

Настоящий мостовой инвертор с защитой выходного трансформатора от одностороннего насыщения предназначен для преобразования постоянного напряжения источника питания в переменное напряжение, со стабилизацией действующего значения выходного напряжения, выполнен следующим образом.

Мостовой инвертор содержит ряд известных технических решений.

Мостовой коммутатор для преобразования постоянного тока в переменный, подсоединенный к выводам для источника питания.

Выходной трансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к выходу мостового коммутатора.

Электронный ключ для короткого замыкания этой обмотки при разомкнутых ключах мостового коммутатора.

Тактовый генератор импульсов, задающий частоту формируемого выходного напряжения.

Признаки, отличающие данный мостовой инвертор от известных, содержатся в следующих решениях.

К ключам мостового коммутатора подсоединены входы средства обнаружения разомкнутого состояния всех ключей мостового коммутатора, а выход этого средства подсоединен к входу электронного ключа для короткого замыкания первичной обмотки трансформатора.

Выходной трансформатор содержит две идентичные измерительные обмотки, выполняющие функции датчиков ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора.

К первой измерительной обмотке подсоединено первое средство выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора в первый полупериод.

Ко второй измерительной обмотке подсоединено второе средство выявления напряжений, пропорциональных ЭДС

намагничивания магнитопровода трансформатора во второй полупериод.

Вычислитель действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, подсоединен к выходу первого средства выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора в первый полупериод.

Источник опорного напряжения, эквивалентного требуемой величине действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод.

Компаратор сравнения величины действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, с напряжением источника опорного напряжения, подсоединен входами к выходу вычислителя действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, и к выходу источника опорного напряжения.

Вычислитель среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, подсоединен к выходу первого средства выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора в первый полупериод.

Запоминающее устройство для запоминания величины среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, и хранения этой величины во время формирования второго полупериода, подсоединено к выходу вычислителя

среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод.

Вычислитель среднего значения напряжения, формируемого во второй полупериод, подсоединен к выходу второго средства выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора во второй полупериод.

Компаратор сравнения величины среднего напряжения, формируемого во второй полупериод, с запомненной величиной среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, подсоединен к выходу вычислителя среднего значения напряжения, формируемого во второй полупериод, и к выходу запоминающего устройства для запоминания величины среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод.

Выход компаратора сравнения величины действующего напряжения, формируемого в первый полупериод, с опорным напряжением соединен с теми входными цепями мостового коммутатора, которые служат для управления подключением первичной обмотки выходного трансформатора к источнику питания во время формирования первого полупериода.

Выход компаратора сравнения величины среднего напряжения, формируемого во второй полупериод, с запомненной величиной сформированного в первый полупериод среднего значения напряжения, соединен с теми входными цепями мостового

коммутатора, которые служат для управления ключами мостового коммутатора, подключающими первичную обмотку выходного трансформатора к источнику питания во время формирования второго полупериода.

На чертеже фиг.1 представлена схема предлагаемого мостового инвертора с защитой выходного трансформатора от одностороннего насыщения.

На чертеже приняты следующие обозначения элементов и узлов, из которых выполнен мостовой инвертор.

1, 2 - вход;

3, 4 - выход;

5 - мостовой коммутатор;

6 - выходной трансформатор;

7 - первичная обмотка;

8 - выходная обмотка;

9 - первая измерительная обмотка;

10 - вторая измерительная обмотка;

11 - первое средство выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода;

12 - второе средство выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода;

13 - электронный ключ для короткого замыкания первичной обмотки трансформатора;

14 - тактовый генератор импульсов;

15 - канал измерения текущих значений напряжений первого полупериода и вычисления действующего и среднего значений напряжения;

16 - канал измерения текущих значений напряжений второго полупериода и вычисления среднего значения напряжения;

17 - вычислитель действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод;

18 - вычислитель среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод;

19 - источник опорного напряжения;

20 - компаратор сравнения величины действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, с напряжением источника опорного напряжения;

21 - запоминающее устройство для запоминания величины среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод;

22 - вычислитель среднего значения напряжения, формируемого во второй полупериод;

23 - компаратор сравнения величины среднего напряжения, формируемого во второй полупериод, с запомненной величиной

среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод.

Мостовой инвертор с защитой выходного трансформатора от одностороннего насыщения при преобразовании постоянного напряжения в переменное со стабилизацией действующего значения выходного напряжения выполнен следующим образом.

На вход 1, 2 выводов для источника питания подсоединен мостовой коммутатор 5 для преобразования постоянного тока в переменный.

К выходу мостового коммутатора 5 подсоединена первичная обмотка 7 выходного трансформатора 6.

Ко входам запуска начала работы мостового коммутатора 5 при формировании первого и второго полупериодов подсоединен выходами тактовый генератор импульсов 14, задающий частоту формируемого выходного напряжения.

Параллельно обмотке 7 подсоединен электронный ключ 13 для короткого замыкания обмотки 7 при разомкнутых ключах мостового коммутатора 5.

К ключам мостового коммутатора 5 подсоединены входы встроенного в него средства обнаружения разомкнутого состояния всех ключей мостового коммутатора 5, и выход этого средства

подсоединен к входу электронного ключа 13 для короткого замыкания первичной обмотки 7 трансформатора 6.

Выходной трансформатор 6 содержит две идентичные измерительные обмотки 9 и 10, выполняющие функции датчиков ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора, - обмотка 9 для первого полупериода, а обмотка 10 - для второго полупериода.

К первой измерительной обмотке 9 подсоединено первое средство 11 выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора 6 в первый полупериод.

Ко второй измерительной обмотке 10 подсоединено второе средство 12 выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора 6 во второй полупериод.

К выходу первого средства 11 выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора 6 в первый полупериод, подсоединен вычислитель 17 действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод.

К выходу вычислителя 17 действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, и к выходу источника 19 опорного напряжения, эквивалентного требуемой величине действующего значения напряжения, формируемого в первый

полупериод подсоединен входами компаратор 20 сравнения величины действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, с напряжением источника 19 опорного напряжения.

К выходу первого средства 11 выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора 6 в первый полупериод, подсоединен вычислитель 18 среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод.

К выходу вычислителя 18 среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод подсоединено запоминающее устройство 21 для запоминания величины среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, и хранения этой величины во время формирования второго полупериода. К выходу второго средства 12 выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора 6 во второй полупериод подсоединен вычислитель 22 среднего значения напряжения, формируемого во второй полупериод.

К выходу вычислителя 22 среднего значения напряжения, формируемого во второй полупериод, и к выходу запоминающего устройства 18 для запоминания величины среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, подсоединен

компаратор 23 сравнения величины среднего напряжения, формируемого во второй полупериод, с запомненной величиной среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод.

Выход компаратора 20 сравнения величины действующего напряжения, формируемого в первый полупериод, с опорным напряжением соединен с теми входными цепями мостового коммутатора 6, которые служат для управления подключением первичной обмотки 7 выходного трансформатора 6 к источнику питания во время формирования первого полупериода.

выход компаратора 23 сравнения величины среднего напряжения, формируемого во второй полупериод, с запомненной величиной сформированного в первый полупериод среднего значения напряжения, соединен с теми входными цепями мостового коммутатора 6, которые служат для управления ключами мостового коммутатора, подключающими первичную обмотку 7 выходного трансформатора 6 к источнику питания во время формирования второго полупериода.

Средства 17, 18, 19, 20 образуют канал 15 измерения текущих значений напряжений первого полупериода и вычисления действующего и среднего значений напряжения.

Средства 21, 22, 23 образуют канал 16 измерения текущих значений напряжений второго полупериода и вычисления среднего значения напряжения.

На выход 3, 4 подсоединена выходная обмотка 8 выходного трансформатора 6.

Принцип действия мостового инвертора с защитой от одностороннего насыщения выходного трансформатора при преобразовании постоянного напряжения в переменное, со стабилизацией действующего значения выходного напряжения, заключается в следующем.

Формируется напряжение первой полярности для первого полупериода. Затем формируется напряжение второй, противоположной, полярности, для второго полупериода.

Действующее значение напряжения, формируемого в первый полупериод, делается равным заданной опорной величине.

Кроме того, вычисляется и запоминается среднее значение напряжения, сформированного в первый полупериод.

Во второй полупериод формируется напряжение, среднее значение которого равно запомненному среднему значению напряжения, сформированного в предшествующий ему первый полупериод.

Причем при вычислениях действующего и среднего значений напряжений используется текущее напряжение, пропорциональное ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора, которые снимаются с двух отдельных измерительных обмоток выходного трансформатора, нагруженных на активные сопротивления. Это снижает погрешность измерений по сравнению с применением одной обмотки с дальнейшим двухполупериодным выпрямлением и распределением сигналов по каналам.

При этом обеспечивается равенство вольт-секундных площадей формируемых напряжений и исключается одностороннее насыщение магнитопровода трансформатора.

На сопротивлениях, подключенных к измерительным обмоткам выходного трансформатора, измеряют текущее напряжение, пропорциональное ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора, и далее формируют напряжения первого и второго полупериодов с первой полярностью.

Также измеряют текущее напряжение, пропорциональное ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора, вычисляют его действующее значение, сравнивают результат с упомянутой заданной величиной опорного сигнала, и по достижении равенства текущего значения с опорным завершают формирование напряжения первого полупериода с первой полярностью.

Кроме того, вычисляют среднее значение напряжения за первый полупериод, и результат сохраняют для использования в процессе формирования импульса напряжения второго полупериода с другой, противоположной полярностью.

Во второй полупериод формируют второй импульс напряжения, имеющий другую, противоположную полярность.

При формировании напряжения второго полупериода измеряют текущее напряжение, пропорциональное ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора, вычисляют его среднее значение, сравнивают результат с сохраненной величиной вычисленного среднего значения напряжения, сформированного за предшествующий первый полупериод, и по достижении равенства завершают формирование второго импульса.

При формировании импульсов последующих периодов все операции повторяют.

В результате этого выполняется равенство средних значений напряжений и вольт-секундных площадей формируемых импульсов первой и второй полярности в течение первого и второго полупериодов, и, следовательно, и магнитных потоков в магнитопроводе, что исключает опасность одностороннего насыщения магнитопровода трансформатора.

В первый полупериод формируют напряжение, удовлетворяющее условиям для действующего значения

напряжения, и, кроме того, вычисляют среднее значение напряжения и запоминают результат.

Во второй полупериод формируют напряжение, удовлетворяющее условиям для среднего значения, чтобы оно было равно ранее запомненной величине среднего значения напряжения первого полупериода.

В последующие периоды операции повторяют.

Реализующая изложенный принцип схема изображена на фиг.1, и работает следующим образом.

На входы 1, 2 с источника питания мостового инвертора подается постоянное напряжение.

Начинает работать тактовый генератор импульсов 14, задающий частоту формируемого выходного напряжения. Он подсоединен выходами к входам запуска начала работы мостового коммутатора 5 при формировании первого и второго полупериодов. Открываются соответствующие ключи мостового коммутатора 5 и через первичную обмотку 7 начинает протекать ток первого формируемого полупериода. Завершится первый формируемый полупериод при поступлении сигнала с канала 15 измерения текущих значений напряжений первого полупериода и вычисления действующего и среднего значений напряжения при

достижении требуемой величины действующего значения формируемого напряжения.

Второй полупериод затем начнется с приходом генерируемого тактовым генератором 14 импульса второго полупериода, и завершится при поступлении сигнала с канала 16 при достижении равенства величины среднего значения формируемого напряжения второго полупериода со средним значением напряжения первого полупериода, сформированного в канале 15.

Далее циклы повторяются.

При этом мостовой инвертор в целом и схемы в каналах 15 и 16 работают следующим образом.

С выходов 3, 4 мостового инвертора снимается на подключаемую внешнюю нагрузку переменное напряжение, стабилизированное по величине действующего значения с заданной погрешностью, и лежащее в допустимом диапазоне от минимального до максимального значения.

Постоянное напряжение, поступающее на входы 1, 2 с источника питания, мостовой коммутатор 5 преобразует в переменное. Переменное напряжение с выхода мостового коммутатора 5 подается на выходной трансформатор 6 через первичную обмотку 7.

С выходной обмотки 8 выходного трансформатора 6 на выходные выводы 3, 4 поступает выходное напряжение мостового инвертора.

С первой измерительной обмотки 9, выполняющей функции датчика ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора снимаются сигналы, используемые для измерения текущего значения напряжения, пропорционального ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора 6 в первый полупериод.

Подсоединенное к первой измерительной обмотке 9 первое средство 11 выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора в первый полупериод, содержит активное сопротивление нагрузки обмотки 9, и выпрямитель, с которых и снимается текущее измерительное напряжение для вычислений. Сигналы с выхода средства 11 затем поступают на канал 15 измерения текущих значений напряжений первого полупериода и вычисления действующего и среднего значений напряжения, и выполняются вычисления. С вычислителя 17 действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, непрерывно поступает сигнал на один из входов компаратора 20 сравнения величины действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, с напряжением источника опорного напряжения 19. На второй вход компаратора 20 поступает опорный сигнал с источника

опорного напряжения 19, эквивалентного требуемой величине действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод. При достижении равенства сигналов, поступающих на вход компаратора 20, на его выходе появляется сигнал завершения формирования. Этот сигнал служит для размыкания ключей мостового коммутатора 5, и передается на те входные цепи мостового коммутатора 5, которые во время формирования первого полупериода служат для управления подключением первичной обмотки 7 выходного трансформатора 6 к выводам входа 1, 2 для источника питания.

Процессы вычислений напряжений вычислителем среднего значения напряжения 18 и вычислителем действующего значения напряжения 17 начинаются и завершаются одновременно.

Вычислители 17 и 18 после завершения вычислений встроенными средствами автоматически сбрасываются в исходное состояние готовности к следующим вычислениям.

Частота выходного напряжения преобразователя напряжения задается тактовым генератором 14 периодических импульсов, выходы которого управляют запуском замыкания ключей мостового коммутатора 5. Формирование напряжений первого и второго полупериодов начинается при поступлении импульсов с первого или второго выходов тактового генератора 14 на соответствующие входы мостового коммутатора

5, а завершается управляющими сигналами с выходов каналов 15 или 16. С началом формирования напряжений первого и второго полупериодов через обмотку 7 трансформатора 6 начинает протекать ток.

Выходные сигналы, относящиеся к первому полупериоду, с первого выхода средства 11 выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора подаются на канал 15 измерения текущих значений напряжений первого полупериода и вычисления действующего и среднего значений напряжения, содержащий два средства измерения текущего напряжения, формируемого в первый полупериод, и необходимых вычислений:

- на измерительный вход вычислителя 17 действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод,

- на измерительный вход вычислителя 18 среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод.

Выходные сигналы с выхода второго средства 12 выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода, относящиеся ко второму полупериоду, подаются на канал 16 измерения текущих значений напряжений второго полупериода и вычисления среднего значения напряжения - на вход вычислителя 22 среднего значения напряжения, формируемого во второй полупериод. Канал 16 содержит только

одно средство вычисления параметров текущего напряжения, формируемого во второй полупериод.

Вычисленное среднее значение напряжения первого полупериода с выхода вычислителя 18 поступает на канал 16, - на вход запоминающего устройства 21 для величины среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, где эта величина хранится до завершения процесса формирования напряжения второго полупериода и затем автоматически сбрасывается.

Вычислители 17, 18, а также 22, начинают выполнять вычисления с момента начала сигналов, поступающих на их входы, соответственно, с выходов первого 11 и второго 12 средств выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода.

Когда напряжение, относящееся ко второму полупериоду, поступает с выхода средства 12 выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора 6, на вход вычислителя среднего значения напряжения 22, последний начинает выполнять вычисления с момента начала сигнала. С выхода вычислителя 22 напряжение, пропорциональное среднему значению напряжения второго полупериода, поступает на первый вход компаратора 23 сравнения текущего среднего напряжения второго полупериода с напряжением

на выходе запоминающего устройства 21 для величины среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод. На второй вход компаратора 23 подается напряжение с выхода запоминающего устройства 21, которое пропорционально среднему значению напряжения, сформированного в первый полупериод. При равенстве этих напряжений на выходе компаратора 23 формируется сигнал завершения формирования, который поступает на второй вход мостового коммутатора 5, и формирование напряжения второго полупериода завершается. Одновременно с выхода компаратора 23 подается также сигнал на второй вход запоминающего устройства 21 для величины среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, устанавливая его в исходное состояние готовности к очередному запоминанию.

Вычислительные устройства 17, 18, 22 после каждого завершения вычислений за соответствующий полупериод встроенными средствами автоматически устанавливаются в исходное состояние готовности к очередным вычислениям.

В результате средние значения импульсов, сформированных в первый и во второй полупериоды, равны.

Ключом 13 осуществляется короткое замыкание первичной обмотки 7 в те промежутки времени, когда она отключена от источника питания - ключи мостового коммутатора 5 разомкнуты.

После завершения формирования каждого полупериода ключи мостового коммутатора 5 некоторое время разомкнуты. В этот промежуток времени замыкается ключ 13, который размыкается до очередного замыкания ключей мостового коммутатора 5. При этом ликвидируется возможное остаточное намагничивание магнитопровода трансформатора.

Мостовой коммутатор 5 содержит средства предотвращения сквозных токов через содержащиеся в нем управляемые коммутаторы, и средства предотвращения одновременного замыкания упомянутых коммутаторов преобразователя и электронного ключа для короткого замыкания первичной обмотки трансформатора. Такие средства известны, например, схемы запрета и формирования пауз между моментами переключений в мостовых схемах. Такие схемы применимы для защиты всего комплекса упомянутых ключей мостового коммутатора 5 вместе с ключом 13.

Известные устройства обычно решают задачу стабилизации напряжения таким образом, чтобы выходное напряжение было равно определенной заданной величине с некоторыми допусками, обычно симметричными относительно требуемого номинала.

По предложенному решению выходное напряжение находится в пределах заданных допусков. При этом выходное напряжение может иметь несимметричные допуски относительно задаваемого

опорного напряжения, если на выходном трансформаторе имеется неравенство напряжений первого и второго полупериодов, вызванное источником питания и элементами схемы или нелинейной нагрузкой.

Погрешности величины действующего напряжения на выходе преобразователя напряжения по предложенному методу находятся в допустимых для практических приложений пределах.

Для каждой пары импульсов за один период параметры первого импульса точно соответствуют требуемой величине, при которой обеспечивается требуемое действующее значение.

Разница параметров второго импульса и первого импульса приводят к незначительной абсолютной погрешности действующего значения на выходе преобразователя напряжения, по сравнению с известными вариантами обеспечения равенства действующих значений в обоих полупериодах.

Предложенное решение позволяет упростить громоздкие и сложные схемотехнические решения контроля и управления, используемые в известных схемах преобразователей напряжения с целью предотвращения одностороннего насыщения трансформатора.

Источники информации.

1. Патент США 6617839, Method for detecting current transformer saturation.

2. Патент США 4017786, Transformer saturation control circuit for a high frequency switching power supply.

3. Патент США 5317497, Internally excited, controlled transformer saturation, inverter circuitry.

4. Патент РФ 2027297, МПК Н02М 7/539, Преобразователь постоянного напряжения в переменное заданной формы.

5. Патент РФ 2035833, МПК Н02М 7/538, Способ ограничения одностороннего насыщения трансформатора импульсного преобразователя напряжения.

6. Патент РФ 2282934, МПК Н02М 7/42, Инвертор напряжения с защитой трансформатора от одностороннего насыщения.

Мостовой инвертор с защитой выходного трансформатора от одностороннего насыщения, предназначенный для преобразования постоянного напряжения в переменное со стабилизацией действующего значения выходного напряжения, содержащий: мостовой коммутатор для преобразования постоянного тока в переменный, подсоединенный к выводам для источника питания; выходной трансформатор, первичная обмотка которого подсоединена к выходу мостового коммутатора; электронный ключ для короткого замыкания этой обмотки при разомкнутых ключах мостового коммутатора; тактовый генератор импульсов, задающий частоту формируемого выходного напряжения, отличающийся тем, что к ключам мостового коммутатора подсоединены входы средства обнаружения разомкнутого состояния всех ключей мостового коммутатора, а выход этого средства подсоединен к входу электронного ключа для короткого замыкания первичной обмотки трансформатора; выходной трансформатор содержит две идентичные измерительные обмотки, выполняющие функции датчиков ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора; к первой измерительной обмотке подсоединено первое средство выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора в первый полупериод; ко второй измерительной обмотке подсоединено второе средство выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора во второй полупериод; вычислитель действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, подсоединен к выходу первого средства выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора в первый полупериод; источник опорного напряжения, эквивалентного требуемой величине действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод; компаратор сравнения величины действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, с напряжением источника опорного напряжения, подсоединен входами к выходу вычислителя действующего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, и к выходу источника опорного напряжения; вычислитель среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод, подсоединен к выходу первого средства выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора в первый полупериод; запоминающее устройство для запоминания величины среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, и хранения этой величины во время формирования второго полупериода, подсоединено к выходу вычислителя среднего значения напряжения, формируемого в первый полупериод; вычислитель среднего значения напряжения, формируемого во второй полупериод, подсоединен к выходу второго средства выявления напряжений, пропорциональных ЭДС намагничивания магнитопровода трансформатора во второй полупериод; компаратор сравнения величины среднего напряжения, формируемого во второй полупериод, с запомненной величиной среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод, подсоединен к выходу вычислителя среднего значения напряжения, формируемого во второй полупериод, и к выходу запоминающего устройства для запоминания величины среднего значения напряжения, сформированного в первый полупериод; выход компаратора сравнения величины действующего напряжения, формируемого в первый полупериод, с опорным напряжением соединен с теми входными цепями мостового коммутатора, которые служат для управления подключением первичной обмотки выходного трансформатора к источнику питания во время формирования первого полупериода; выход компаратора сравнения величины среднего напряжения, формируемого во второй полупериод, с запомненной величиной сформированного в первый полупериод среднего значения напряжения, соединен с теми входными цепями мостового коммутатора, которые служат для управления ключами мостового коммутатора, подключающими первичную обмотку выходного трансформатора к источнику питания во время формирования второго полупериода.