Коректор керуючого сигналу по струму

 

Винахід відноситься до силової електроніки, зокрема до пристроїв, що формує інформаційний сигнал про величину струму навантаження, зокрема, для схеми ШІМ-управління силовим ключем з ізольованим затвором в імпульсних перетворювачах вхідної напруги в постійне.

У більшості відомих випадків захист по струму здійснюється з застосуванням зворотного зв'язку. Для зняття сигналу зворотного зв'язку по струму застосовується струмовий датчик.

Існує велика кількість методів вимірювання струму, але тільки три з них знайшли широке застосування. Це - резистивний метод, трансформаторні датчики і датчики струму на ефекті Холу.

Використання трансформатора струму (ТТ) дає наступні переваги в порівнянні з резистивними сенсорами, вони працюють при значно менших падіннях напруги на вході і дозволяють здійснювати вимірювання струму без втрат потужності.

Навантаженням ТТ зазвичай є шунтувальний резистор (Rш), включений паралельно вторинній обмотці, як, наприклад, у патенті №2301438, МПК G05F 1/571 (2006.01), H02M 3/335 (2006.01), «Вторинний джерело живлення».

При розробці схем формування сигналу зворотного зв'язку по струму до величини опору Rшвисуваються проти�ал/шум, тобто опір Rшповинно бути по можливості великою.

З іншого боку, велике опір Rшпогіршує АЧХ трансформатора на низьких (робочих) частотах, оскільки разом з індуктивністю намагнічування Lmвоно утворює диференціює ланка з постійною часу τ=Lm*Rш. При цьому з-за нерівності вольт-секундних площ (ВСП) під час прямого і зворотного ходу ТТ входить до насичення і спотворює інформаційний сигнал.

Відома схема, в якій навантажувальний резистор під'єднується через діод, наприклад, як у патенті №1272422, H02M 3/335 «Стабілізований перетворювач постійної напруги»

Діод можна не ставити у випадках, якщо шпаруватість вимірюваного струму завідомо близька до 0,5 або якщо шпаруватість вимірюваного струму відмінна від 0,5, але при цьому незмінна і враховується при подальшій обробці сигналу в ланцюзі ШІМ-управління.

Загальним недоліком наведених вище схем вмикання вторинної обмотки ТТ є те, що перехід перетворювача в режим захисту по струму при різних вхідних напруг буде здійснюватися за різної вихідної потужності. Пов'язано це з тим, що в залежності від величини вхідної напруги змінюється шпаруватість їм�«плавати» внаслідок збереження рівності вольт-секундних площ в позитивній і негативній секторах (фіг.1).

Виходячи з цього при роботі перетворювача в певному діапазоні вхідних напруг перетворювач буде переходити в режим обмеження потужності при різних значеннях вихідного струму в залежності від величини напруги на вході.

Мета винаходу - поліпшення характеристики зворотного зв'язку по струму.

Завдання, розв'язувана справжнім винаходом, - корекція сигналу зворотного зв'язку по струму від вторинної обмотки ТТ при зміні шпаруватості імпульсів вимірюваного струму.

Поставлена мета досягається тим, що в схему вторинної обмотки ТТ вноситься додатковий елемент, що дозволяє мінімізувати залежність сигналу зворотного зв'язку по струму від шпаруватості імпульсів, що надходять на первинну обмотку ТТ.

Пристрій перетворювача включає вхідну ланцюг, силові ключі, струмовий датчик, вихідну ланцюг, зворотний зв'язок по напрузі і пристрій керування силовими ключами. Датчик струму виконаний у вигляді ТТ з підключеної до його вторинній обмотці навантаженням (фіг.2).

Нижче розглянуті варіанти підключення вторинної обмотки ТТ та їх вплив на спрацьовування захисту по струму при різних вхідних напругах:

1 - з включенням навантаження безпосередньо, фіг.3 (патент №2301438);

2 - з включенням х перетворювачів з ШІМ-керуванням силовим ключем при роботі перетворювача в широкому діапазоні вхідних напруг може відбуватися помилкове спрацьовування зворотного зв'язку по струму, пов'язане із зміною амплітуди сигналу на навантаженні ТТ внаслідок зміни шпаруватості імпульсів вимірюваного струму, яка пов'язана з вхідною напругою.

Експеримент виконувався наступним чином. В якості об'єкта дослідження був використаний обратноходовий перетворювач з трансформаторним датчиком струму, підключеним до стоку силового ключа.

Вхідна напруга варіювалася в межах від 18 до 36 B. Замір проводився при трьох значеннях вхідної напруги: 18 B, 24 в, 36 B.

Результати вимірювань з включенням навантаження ТТ за схемами, зазначеним на фіг.3 і 4, наведені нижче.

При підключенні навантаження ТТ безпосередньо (фіг.3) були отримані наступні дані, відображені на графіку залежності вихідної напруги від вихідного струму (фіг.5).

При цьому сигнал напруги на навантаженні ТТ при вхідній напрузі 18 B і номінальної навантаженні має наступний вигляд (фіг.6).

При підключенні навантаження ТТ через діод (фіг.4) були отримані наступні дані, відображені на графіку залежності вихідної напруги від вихідного струму (фіг.7).

При цьому сигнал напруги на навантаженні ТТ при вхідній напрузі 18 і номінальної навантаженні має наступний вигляд (фіг.8).

З наведених графіків (фіг.5 і 7) видно, ѢТ безпосередньо та через діод здійснюється при різних значеннях вихідного струму, що говорить про неточності спрацьовування зворотного зв'язку по струму. Також з наведених графіків видно, що в разі вмикання вторинної обмотки ТТ через діод (фіг.4) перехід в режим обмеження вихідної потужності здійснюється з прямою залежністю величини вихідного струму від величини вхідної напруги, а в разі включення за схемою напряму (фіг.3) ця залежність зворотна. При цьому форма сигналу напруги на навантаженні ТТ, показана на фіг.6, відрізняється від сигналу на фіг.8 наявністю імпульсу в негативній області. З отриманих даних можна зробити припущення, що для здійснення переходу перетворювача в режим обмеження вихідної потужності при одному значенні струму незалежно від величини вхідної напруги необхідно отримати усереднений сигнал на навантаженні ТТ (фіг.9-в), тобто на відміну від сигналу на фіг.8 (фіг.9-а) імпульс у негативній частині повинен бути, але він повинен бути менше, ніж у сигналу на фіг.6 (фіг.9-б).

Для вирішення даної проблеми, тобто щоб отримати необхідну форму імпульсу на навантаженні ТТ і усунути ймовірність помилкового спрацьовування зворотного зв'язку по струму, в схему ланцюга навантаження вторинної обмотки ТТ, наведеною на фіг.4, була внесена наступна корекція, д, �траженние на графіку залежності вихідної напруги від вихідного струму (фіг.11).

При цьому сигнал напруги на навантаженні ТТ при вхідній напрузі 18 B і номінальної навантаженні має наступний вигляд (фіг.12).

Досвідченим шляхом було встановлено, що для досягнення даного результату ставлення опір резистора Rн до опору шунтуючого резистора r ш повинно бути приблизно рівним 0,3.

Як видно з графіка на фіг.11, при даному способі включення навантаження вторинної обмотки ТТ перехід в режим обмеження вихідної потужності здійснюється при одному значенні вихідного струму незалежно від вхідної напруги. При цьому сигнал на навантаженні ТТ, показаний на фіг.12, має форму у відповідності з припущеннями, зробленими вище. Отже, схема включення навантаження ТТ, наведена на фіг.10, найбільш оптимальна з точки зору спрацьовування зворотного зв'язку по струму незалежно від вхідної напруги.

Коректор керуючого сигналу зворотного зв'язку по струму, що містить трансформаторний датчик струму, підключений в ланцюг силового ключа з пристроєм керування силовим ключем, що включає первинну обмотку, призначену для надходження імпульсів вимірюваного струму, який відрізняється тим, чс зворотного зв'язку по струму.



 

Схожі патенти:

Схема для регенерації вхідного сигналу, що містить цифрові послідовності даних

Винахід відноситься до систем обробки даних пристроїв бездротового зв'язку

Пристрій фіксації рівня сигналів

Винахід відноситься до радіолокаційної телевізійної та вимірювальної техніки

Стабілізатор імпульсної потужності випромінювання діодного лазера

Винахід відноситься до імпульсної техніки і може бути використаний для живлення діодних лазерів в імпульсному режимі

Пристрій фіксації рівня

Винахід відноситься до імпульсної техніки і може бути використане для стабілізації постійної складової при амплитудном аналізі імпульсів

Підсилювач-обмежувач струму

Винахід відноситься до радіотехніки і може бути використане в інтегральних аналогових пристроях, Мета - зміна крутизни передатної характеристики при одночасному зниженні вхідного опору

Двосторонній обмежувач періодичного двополярної напруги

Винахід відноситься до імпульсної техніки і може бути використане для захисту радіопристроїв від впливу на їх входи сигналів змінного напруги великого рівня

Формувач логічних рівнів з третім станом

Винахід відноситься до радіовимірювальної техніки і може бути використано в системах контролю статичних та динамічних параметрів цифрових інтегральних схем і Ц14фрових вузлів для завдання стимулюючих впливів на випробовуваний пристрій

Схема і спосіб контролю навантажувального струму і пристрій управління протипожежною сигналізацією

Винахід відноситься до схеми і способу контролю навантажувального струму і пристрою управління протипожежною сигналізацією, причому схема містить джерело енергії, резистор сприйняття навантажувального струму для контролю навантажувального струму і головний перемикач для управління з'єднанням і роз'єднанням джерела енергії та додатково містить схему зміщення на польовому транзисторі з МДН-структурою для управління діями головного перемикача, схему підсилювача для перетворення значення навантажувального струму, що проходить через резистор сприйняття навантажувального струму, значення напруги, операційну схему для відключення тракту енергоживлення і посилки сигналу, що вказує стан струму перевантаження, коли значення напруги перевищує поріг, і схему фіксації для утримання сигналу струму перевантаження. Як тільки навантажувальний струм перевищує преопределенний поріг, іншими словами, коли виникає подія струму перевантаження, тракт енергоживлення джерела живлення відключається, і стан струму перевантаження буде блокуватися протягом 50 мкс, щоб уникнути компрометації нормального енергопостачання внутрішніх схем контролера. Технічний результат - можливість використовувати для конт

Стабілізований перетворювач напруги з захистом

Винахід відноситься до перетворювальної техніки і може бути використане в джерелах вторинного електроживлення

Захист від перевантажень пристрої, що знижує напругу

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане для зниження напруги електричного джерела живлення змінного струму для навантаження з метою ефективного використання енергії

Стабілізований джерело живлення

Винахід відноситься до стабілізованим джерелом живлення і може бути використане для живлення радіоелектронної апаратури

Перетворювач напруги

Винахід відноситься до електротехніки і може бути використане в імпульсних ключових перетворювачах для захисту силових напівпровідникових приладів від надструмів

Інвертор

Інвертор // 2210848
Винахід відноситься до перетворювальної техніки і може бути використане в джерелах живлення для індукційного нагрівача

Інвертор напруги

Винахід відноситься до перетворювальної техніки і може бути використане в джерелах живлення для трифазних навантажень з індуктивністю

Пристрій для захисту електроустановки (варіанти)

Винахід відноситься до електротехніки і може бути використане для захисту джерел живлення, електроустановок, електронної апаратури і ін
Up!