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正式說說DRSSTC 現(xiàn)在來看看DRSSTC的控制思路 DRSSTC這東西嘛,,說白了是個串聯(lián)諧振逆變器,這種逆變技術歷史挺早的,,串聯(lián)諧振逆變器是20世紀60到70年代最流行的一種逆變器,,只是近幾年才有人把這種技術用在特斯拉線圈上。
串聯(lián)逆變器具有啟動迅速的特點,,適用于頻繁啟停的場合,,控制方式可以是他激或者自激,為了更好的適應電子特斯拉線圈的工作環(huán)境,,這里選擇了自激的控制方式,。
在整個逆變系統(tǒng)就緒時,外部信號源向控制電路發(fā)送啟動脈沖(在特斯拉線圈上,,現(xiàn)在流傳的叫法叫做滅弧,,感覺還是叫做電子打火器比較好理解吧,畢竟特斯拉線圈是用來產(chǎn)生電弧的),,然后控制電路將信號發(fā)送至IGBT驅動電路,,打開功率橋的一個對角,給LC回路供電,,這時LC回路開始以自身的頻率自由振蕩,,電流互感器CT2捕捉到LC回路的電流變化的信號,反饋到限幅電路,,經(jīng)過過零檢測和整形,再由控制電路發(fā)送至IGBT驅動電路,,這時功率橋進行換流,,繼續(xù)LC回路的振蕩,,這樣周而復始的運行,形成自激振蕩,。當外部信號源的脈沖消失,,控制電路在完成最后一個完整脈沖周期的時候停止輸出,逆變功率橋在LC回路電流過零的時候關閉,,至此,,逆變結束。 好了,,上面已經(jīng)說了大概的控制思路了~現(xiàn)在來看看相關的一些東西吧,,可能有人想過DRSSTC如何實現(xiàn)軟開關呢,現(xiàn)在對這里用到的軟開關技術做個簡單的介紹,,串聯(lián)諧振逆變器是自然換流的,,也就是說只要逆變器運行起來,自然軟開關了,。諧振時,,諧振電流是正弦波,在諧振電流過零的時候,,逆變橋換向,,由于是自激控制方式,實時追頻嘛~自然形成了軟開關~無需人為干涉~,。 下面來看看原理圖,,這也是網(wǎng)上流傳很多的自激的控制方案的原理圖了~~~~
下圖為74HC74的真值表
H=高電平 L=低電平 X=無所謂狀態(tài)(就是說無論當前這個端子輸入什么,都對輸出不影響) ↑=上升沿觸發(fā)(從低電平到高電平的跳變時的觸發(fā)) Qn+1=下一次觸發(fā)時的狀態(tài)
先從打火信號輸入(HFBR2412,,這個光纖接口用于接收打火信號)開始往后看吧,。在串聯(lián)諧振逆變器待命時,打火信號輸入,,由于光纖頭輸出是低電平,,后面經(jīng)過一級非門進行反相,此時的信號被分為兩路,,一路送入與門的一個輸入端,,另一路送到D觸發(fā)器(74HC74 U6B)的時鐘腳位(CLK),(注意直接置位端(SD)和直接復位端(CD)還有D,,此時都是高電平)這時CLK因打火信號的上升沿觸發(fā),,Q輸出高電平(真值表見下圖)
與門的兩個輸入端信號這時是一致的(經(jīng)過觸發(fā)器的那個信號會有一定延時,不過不用在意),,這時與門輸出信號經(jīng)過反向一路被送至D觸發(fā)器(U6A)的直接置位端(SD端,,低電平),另一路經(jīng)過4148送至施密特觸發(fā)器,,經(jīng)過反向(CD端,,高電平)后再次反向送至直接復位端(低電平),,此時Q輸出高電平(真值表見下圖)
將與門(74HC08,U5A和U5C)打開,。(注意,,這個結構設計的很巧妙~,不管74HC14(U3B)輸出是什么狀態(tài),,與門U5A和與門U5C總會有一個與門開啟一半,,只要啟動信號過來,總會開啟一個與門,,將信號繼續(xù)向后級傳遞)這時經(jīng)過后級放大,,再經(jīng)過柵極驅動變壓器或者IGBT驅動電路,將逆變功率橋打開一個對角,,然后串聯(lián)諧振逆變器就啟動了(工作過程看上面的控制思路介紹)~ 然后看前面一個圖,,電流互感器CT2捕捉到LC回路的電流變化的信號,將這個信號送到限幅電路,。電流互感器屬于一個升壓變壓器,,直接反饋回來的電壓很高,但是電流小,,而邏輯電路能承受的電壓很低,,這里用到了穩(wěn)壓二極管(D16和D17分別和肖特基二極管反向串聯(lián)),將互感器反饋回來的電壓限制在±5.1V,,C2是耦合電容,,將不同電平的信號向下一級傳遞,R4將信號繼續(xù)衰減,, 再次經(jīng)過D3和D4進行限幅,,信號的電壓不超過邏輯芯片的供電電壓,然后將信號送至過零檢測,,這里的過零檢測直接用了個施密特觸發(fā)器,,又起到了整形的作用,U3B輸出被分為3路,,其中一路被反相輸入與門,,另一路直接輸入與門,這樣已經(jīng)得到了兩路互為反相180度的信號,,經(jīng)過放大驅動功率橋(過程不再重復說),。第三路輸入到觸發(fā)器(U6A)的時鐘腳位(CLK),此時不影響Q的輸出狀態(tài),。
當打火信號跳變?yōu)榈碗娖?,這時候意味著逆變器將要停止運行,那么直接撤掉打火信號有個問題~,如何保證完成最后一個完整的脈沖呢,?比如打火信號在震蕩信號的高電平的時候消失,,這時候最后一個脈沖就不完整了,,然后柵極驅動變壓器輸出的信號也跟著不完整~在諧振電流沒有過零的時候將IGBT關閉,,會產(chǎn)生硬關斷,相當于負荷拉閘了~,。這時就用觸發(fā)器(74HC74)(U6A)完成這個動作,,打火信號跳變?yōu)榈碗娖剑@時候U3E輸入低電平,,輸出為高電平,,SD端輸入高電平,因為R12與C25形成延時,,U3F不能即刻觸發(fā),,在U3F未被觸發(fā)前,SD端與CD端同時為高電平(注意,,D已經(jīng)被接在GND,,低電平),Q保持輸出,,此時當CLK的信號從低電平跳變?yōu)楦唠娖降臅r候,,Q輸出為低電平(真值表見下圖)然后直接關閉與門,自然將完成了最后一個完整的脈沖
過載保護,,在逆變器運行是,,CT1將LC回路的信號反饋至OCDCT,這里沒有用限幅電路,,而是整流后用負載電阻進行衰減,,也就是說,這里的電壓可以根據(jù)變壓器的電壓進行線性衰減,,諧振電流大,,電阻兩端的電壓就高。LM311是個電壓比較器,,這里進行了負比較,,2腳為基準電壓,3腳為采樣電壓輸入,,當3腳的電壓=2腳電壓的是,,比較器的輸出從高電平跳變至低電平,將觸發(fā)器(U6B)復位,,此時觸發(fā)器輸出Q從高電平跳變?yōu)榈碗娖剑ㄕ嬷当硪娤聢D),,將與門74HC08(U5D)關閉,打火信號被掐斷,逆變器將停止運作,。至此,,保護動作執(zhí)行完畢。
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