Модель формирователя импульсов управления силовыми ключами в высокочастотном инверторе чистого синуса., Аналоговый (без микроконтроллера). Опции

[варп]

Не удержался я, таки, чтобы не порисовать и не промоделировать свою схему высокочастотного инвертора чистого синуса. Решил порисовать схему сам, а не разбираться с чужими схемами, чтобы лучше прочувствовать основные «узкие места»...
С методом формирования мудрить не стал, он классический – сравнение компаратором опорного синусоидального и треугольного сигналов.
Было промоделировано несколько вариантов схем формирователя. Подробно о них говорить не буду, скажу лишь, что это, по сути, и была борьба со сразу проявившимися «узкими местами»... Во истину – дьявол прячется в деталях.
С чем боролся, коротко –
1. Сразу напряг собственно генератор опорного синуса. Большинство из доступных, при близком рассмотрении, оказывались какими-то «корявыми». Генератор с мостом Вина, раздражает низкой термостабильностью ( и лампочкой в схеме.., бред какой-то...).
В итоге, остановил свой выбор на квадратурном генераторе из этой статьи –
http://zpostbox.ru/sine_wave_oscillators.html
( отличная статья, кстати, с моделями разных генераторов на ОУ...)
2. Особое внимание пришлось уделить правильному соотношению амплитуды опорного синусоидального сигнала, размаху треугольного и уровням их привязки по постоянному току на входах компаратора.
3. Уже после того, когда основные сигналы были уже сформированы, стало очевидно, что фронты управляющих импульсов должны быть разделены дид-таймом обязательно. Иначе – сквозные токи в смежных силовых ключах – неизбежны.
Схема, в итоге, выглядит так. Прошу учесть, основной упор в модели сделан именно на формировании управляющих сигналов. Вся силовая часть – пока чисто условна, чтобы лишь дать возможность посмотреть на итоговый генерированный синус на выходе. Позже, естественно, будут смоделированы и силовые ключи только с N- каналом, и нормальные драйверы в затворах.


Вот что имеем на выходе. «Зубчики» на выходном синусе пусть Вас не смущают – частота ШИМ сознательно сильно занижена. Если повысить частоту ШИМ в модели – сигнал на выходе будет гладким, но моделирование длится очень долго.

--------------
Про особенности работы схемы, осциллограммы в ключевых точках схемы и архив модели – покажу позже.
Спросите – зачем это надо? А что плохого иметь под рукой модель инвертора с чистым синусом?
--------------
Oxygen Power, спасибо за ссылку (http://s05.radikal.ru/i178/1604/95/3dc56ff5fcd3.jpg) – схема выше – как раз в тему…
-----------
Пара слов про схему.
Генерация опорного синуса и треугольного импульса, а так же обработка сигналов на входах компараторов происходит на уровне Еп/2. Опорный уровень Еп/2 формирует ОУ U13.
На U12,U11 собран генератор опорного синуса. U9 - нормирующий усилитель сигнала опорного синуса. Изменяя R7 можно регулировать амплитуду опорного синуса.
На U10 собран стандартный мультивибратор. На конденсаторе С1 формируется треугольный сигнал на уровне Еп/2. U7 - буферный повторитель.
U1,U2,U5,U6 - собственно компараторы, которые сравниваю синус и треугольник и вырабатываю управляющие импульсы. Резисторные делители на их входах позволяют обеспечить небольшое начальное смещение либо в сторону "плюса", либо в сторону "земли". При этом формируется необходимый дид-таим (можно регулировать от нуля до "очень много"... ).

Сообщение отредактировал варп - Apr 8 2016, 17:19

[Herz]

Не будет "иголок".

Про иголки не понял, поясните, если можно. Я понимаю, что трансформирование прямоугольника, при прочих равных, сопряжено с некоторыми дополнительными потерями. Но они вряд ли существенны, если магнитопровод хороший. Смысл формировать синус до трансформатора был бы очевиден, если бы требовалось DC/AC преобразование только. Но выпрямлять потом синус, фильтровать для получения DC - потребует дополнительных затрат. Ради чего?

Ydaloj, нет - не так...
24 в синус 24 В, но с частотой 5 Кгц, затем трансформатором повысить до 370 , выпрямить, а за тем постоянку 370 Вольт преобразовать в синус 220 В , 50 Гц...
---------
Если 24 Вольта просто в синус превратить 50Гц, а затем тупо трансформатором повышать до 220 Вольт, то трансформатор на 2000 Вт с пол-ведра получиться...Это возможно, но не приемлемо...

ШИМом 24В DC в 24В АС не получится, получится как раз около 17В. Потом Вы это повышаете до 315В действующего, выпрямляете, сглаживаете, получаете постоянку, из которой снова формируете ШИМом 50Гц, фильтруете, согласовываете с нагрузкой. Куча преобразований и фильтров. Немалые реактивные токи конденсаторов. Дроссель по первичной стороне, учтите, на соответствующий ток, хоть и на 5кГц, выйдет немаленьким. И всё для чего? Чтобы трансформатор кормить гладким напряжением? Мсье знает толк в извращениях... И объясните мне цель.

[Oxygen Power]

Про иголки не понял, поясните, если можно. Я понимаю, что трансформирование прямоугольника, при прочих равных, сопряжено с некоторыми дополнительными потерями. Но они вряд ли существенны, если магнитопровод хороший. Смысл формировать синус до трансформатора был бы очевиден, если бы требовалось DC/AC преобразование только. Но выпрямлять потом синус, фильтровать для получения DC - потребует дополнительных затрат. Ради чего?

Ну как же вы не поймёте. Если трансформатор питать синусоидальным током, то все паразиты (ёмкость обмоток, индуктивность рассеяния) дадут фазовый сдвиг, если питать прямоугольниками, то из-за индуктивности рассеяния при закрытии ключей возникнут "иголки" перенапряжения.
Для устранения этих недостатков реализованы резонансные преобразователи, они питают трансформатор синусоидальным током. Такие преобразователи работают на понижение напряжения. На повышение напряжения такой способ не подходит. Обмотка трансформатора находится с противоположной стороны запитки. Должен быть другой способ. Может кто подскажет?