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.

[варп]

.... Мсье знает толк в извращениях... И объясните мне цель.

Суть не в извращениях... Это просто попытка найти АЛЬТЕРНАТИВУ пуш-пулу или "косому мосту" для преобразования постоянного 24 Вольта в постоянное 370 Вольт.Зачем? Но смотрите как реально обстоят дела - да, пуш-пул и "косой мост" проверенные и реально работоспособные варианты, НО..., они далеко не идеальны, и имеют серьёзные недостатки. То есть - мы выбираем НЕ лучший вариант, а "меньшее зло".
Да, преобразование в синус 5 Кгц и повышение трансформатором до 370 Вольт ( цифры здесь и выше - условные... - " действующее", "амплитудное" - с этим после разберёмся..) тоже не без изъянов... Но оно возможно, и только поэтому уже имеет право на рассмотрение. Тем более - даже сейчас налицо противоречие - с одной стороны утверждение, что КПД преобразования в синус 98%, и тут же разговоры про большие реактивные токи и прочее... И что? Чтобы однозначно утверждать что "такое хорошо и что такое плохо" стоит потратить пару дней своей жизни и копнуть поглубже...
Истина, как всегда, может оказаться где-то посередине.... Если станет очевидно, что преобразование в синус для повышения напряжения это однозначно ВСЕГДА плохо - пусть будет так.... - отрицательный результат - это тоже результат...
До "берега" - не так уж и далеко..., скоро мы будем знать, стоит "овчинка выделки" или нет...., и почему...

-------------

чё за...
1 шимите синус опорного генератора - потери
2 фильтруете шим-синус до чистого синуса - потери
3 преобразуете его в высокое напряжение - потери
4 выпрямляете - потери
5 нарезаете другой синус - потери
6 фильтруете другой синус -потери
...

Ydaloj, из шести пунктов можно обсуждать только пункты 1 и 2....
Пунты 3,4,5,6 будут присутствовать в любом высокочастотном инверторе, который формирует синус 50 Гц из постоянного 370 Вольт....

Сообщение отредактировал варп - Apr 15 2016, 08:37

[Ydaloj]

Ydaloj, из шести пунктов можно обсуждать только пункты 1 и 2....
Пунты 3,4,5,6 будут присутствовать в любом высокочастотном инверторе, который формирует синус 50 Гц из постоянного 370 Вольт....

Ой ли, так уж прямо в любом?

откиньте ещё половину пунктов с потерями:
шимите синус с опорного генератора и загоняете его в двухтактный пушпул
на выходе - выпрямляете, но не сглаживаете
далее простым мостом переключаете полярность выходных импульсов
далее фильтруете и грузите на нагрузку
из моточных - 1 трансформатор и 1 дроссель, из полупроводников - 2 ключа внизу, 2 диода наверху и 4 транзистора на выходе

и не надо делать 100500 преобразований.

[Oxygen Power]

Можете показать временные диаграммы импульсов на трансформаторе?

Сообщение отредактировал Herz - Apr 15 2016, 18:55

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[Ydaloj]

Можете показать временные диаграммы импульсов на трансформаторе?

это пусть наш неугомонный исследователь моделирует. я только идею подсказал.

вкратце - трансформатор работает на фикс.частоте, а заполнение меняется от нуля до макс, затем до нуля, по синусоидальному закону.

Ydaloj, я тут от пущ-пула избавляюсь, а Вы опять про него....
Лучше так -
1. Обычным мостом преобразуем 24 Вольта в прямоугольные импульсы 370 Вольт;
2. Выпрямляем, имеем постоянное напряжение 370 Вольт;
3. Формирователем из поста #10 формируем синус 220 Вольт ( действующее ) , 50 Гц.

вы только что в мою светлую идею бессознательно добавили сглаживающий конденсатор и один дроссель.

на колу мочало, начинай всё сначала.