Имитатор активной нагрузки

 

ИМИТАТОР АКТИВНОЙ НАГРУЗКИ , содержащий ведомый сетью инвертор, связанный через первый датчик тока, индуктивный фильтр и второй датчик тока с входом имитатора, причем управляющий вход инвертора через первый измеритель рассогласования связан с выходом первого датчика тока и задатчиком тока, а выход второго датчика тока через второй измеритель рассогласования связан с управляющим входом формирователя фронта тока нагрузки, выход которого подключен к входу индуктивного фильтра, отличающийся тем, что, с целью уменьщения массы и габаритов имитатора, в него введен блок аналоговой памяти, выход которого через второй измеритель рассогласования связан с управляющим входом формирователя, первый вход блока аналоговой памяти подключенк задатчику тока, а второй вход - к выходу компаратора, инвертирующий вход которого подключен к &. выходу первого, датчика тока, а неинверти (Л рующий - к задатчику тока. ел 05 ОО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1050068

3(5D Н 02 М 748

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3393131/24-07 (22) 09.02.82 (46) 23.10.83. Бюл. № 39 (72) В. Н. Мишин, В. Л. Кузьмин, Г. А. Ра-. китин, А. С. Бикулов и В. А. Худяков (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управ» ления и радиоэлектроники (53) 621.314.57 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 686136, кл. Н 02 P 9/42, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 736339, кл. Н 02 P 9/43, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3256706/24-07, кл. Н 02 М 7/48, 1981. (54) (57) ИМИТАТОР АКТИВНОЙ НАГРУЗКИ, содержащий ведомый сетью инвертор, связанный через первый датчик тока, индуктивный фильтр и второй датчик тока с входом имитатора, причем управляющий вход инвертора через первый измеритель рассогласования связан с выходом первого датчика тока и задатчиком тока, а выход второго датчика тока через второй измеритель рассогласования связан с управляющим входом формирователя фронта тока нагрузки, выход которого подключен к входу индуктивного фильтра, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов имитатора, в него введен блок аналоговой памяти, выход которого через второй измеритель рассогласования связан с управляющим входом формирователя, первый вход блока аналоговой памяти подключен к задатчику тока, а второй вход — к выходу компаратора, инвертирующий вход которого подключен к Я выходу первого. датчика тока, а неинвертирующий — к задатчику тока.

1050068

Изобретечие относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве нагрузки при испытаниях источников питания и электрических генераторов.

Известны нагрузочные устройства, выполненные на основе ведомого сетью инвертора- (!) и (2).

Недостатком указанных нагрузочных устройств является их низкое быстродействие,. обусловленное наличием индуктивностей во входных цепях, что не позволяет реализо- 10 вать динамический режим изменения нагрузки с крутыми -фронтами тока.

Наиболее близким к изобретению является имитатор активной нагрузки, содержащий ведомый сетью инвертор, связанный через первый датчик тока, индуктивный фильтр и второй датчик тока с входом имитатора, причем управляющий вход указанного инв ртора через первый измеритель рассогласования связан с выходом первого датчика тока и задатчиком тока, а выход второго 2г; датчика тока через второй измеритель рассогласования связан с управляющим вхо-: дом формирователя фронта тока нагрузки, выход которого подключен к входу индуктивного фильтра (3).

Недостатками этого имитатОра являются значительные масса и габариты, обусловленные наличием вспомогательного источника питания, необходимого для работы формирователя фронта тока нагрузки.

Цель изобретения — уменьшение массы ЗО и габаритов имитатора путем изменения управления формирователем фронта тока нагрузки.

Эта цель, достигается тем, что в имитатор активной нагрузки, содержащий ведомый сетью инвертор, связанный через пер- З5 . вый датчик тока, индуктивный фильтр и второй датчик тока с входом имитатора, причем управляющий вход указанного инвертора через первый измеритель рассогласования свя зан с выходом первого датчика тока и задат4О чиком тока, а выход второго датчика тока через второй измеритель рассогласования связан с управляющим входом формйрователя фронта тока нагрузки, выход которого подключен к входу индуктивного фильтра, введен блок аналоговой памяти, выход ко- 45 торого через втОрой измеритель рассогласования связан с управляющим входом указанного формирователя, первый вход блока аналоговой памяти подключен к задатчику тока, а второй вход — к выходу компаратора, инвертирующий вход которого подключен к выходу первого датчика тока, а неинвертирующий — к задатчику тока.

На фиг. 1 представлена блок-схема имитатора активной нагрузки; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу ими» татора в переходных режимах.

Имитатор активной нагрузки содержит второй датчик 1 тока, подключенный к пер2 вому входу второго измерителя 2 рассогласования, выходом соединенного со схемой

3 управления формирователя 4 фронта тока нагрузки, включенного на входе индуктивного фильтра 5, первый измеритель 6 рассогласования, соединенный со схемой 7 управления ведомого сетью инвертора 8, первым датчиком 9 тока и задатчиком 10 тока нагрузки, блок 11 аналоговой памяти, выход которого подключен к второму измерителю 2 рассогласования, первый вход— к задатчику 10 тока, а второй — к выходу компаратора 12, неинвертирующий вход ко-, торого соединен с задатчиком 10 тока, а инвертирующий — с выходом первого датчика

9 тока.

Блок 11 аналоговой памяти выполнен в виде двух операционных усилителей 13 и

14 соединенных между собой каналом полевого транзистора 15, затвор которого и неинвертирующий вход первого операционного усилителя 13 образуют входы блока 11 аналоговой памяти, а его выход — объединен; ные инверсные входы операционных усилителей 13 и 14 и выход второго операцион. ного усилителя 14. Конденсатор 16 являет ся элементом памяти.

Компаратор 12 может быть выполнен в виде операционного усилителя, выход которого подключен к затвору полевого транзистора 15, инвертирующий вход соединен с датчиком 9 тока, а неинвертирующий— с задатчиком 10 тока нагрузки.

Диаграммы (фиг. 2) включают: 17 сигнал задатчика 10 тока нагрузки, 18— сигнал на выходе блока 11 аналоговой памяти, 19 — ток инвертора 8, 20 — ток формирователя 4 фронта, 21 — сигнал на выходе компаратора 12, 22 — входной ток имитатора.

Имитатор активной нагрузки работает следующим образом.

Роль нагрузки испытуемой системы электропитания постоянного тока выполняет ведомый сетью инвертор 8. Регулирование величины тока нагрузки системы электропитания- осуществляется путем изменения угла управления инвертора 8. Электрическая энергия постоянного тока через индуктивный фильтр 5 поступает на вход инвертора 8, преобразуется им в энергию переменного тока и передается в сеть. В статическом режиме входной ток имитатора 22 протекает через входной фильтр 5 и ведомый инвертор 8, который благодаря отрицательной обратной связи, осуществляемой с помощью первого измерителя 6 рассогласования, стабилизирует ток на уровне, соответствующем величине, заданной задатчиком 10 тока нагрузки. Пусть в момент времени tq сигнал

17 задатчика 10 тока нагрузки резко изменяется в направлении наброса нагрузки. На выходе блока 11 аналоговой памяти появляется сигнал 18, пропорциональный по величине сигналу 17, что приводит к появле1050068

22

Фиа2

ВНИИПИ Заказ 8448/54 Тираж 687 Подиисное

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 .нию сигналов оассогласования на выходах измерителей 2 и 6 рассогласования, которые воздействуют на схемы 3 и 7 управления формирователем 4 фронта и ведомым инвертором 8 соответственно.

Формирователь 4 фронта начинает отработку сигнала, в результате чего входной ток имитатора 22 увеличивается до .заданной величины, причем через формирователь

4 фронта протекает ток 20, равный по величине набросу нагрузки. Инвертор 8 также начинает отрабатывать свой сигнал управления и его ток 19 за счет индуктивного характера фильтра 5 плавно увеличивается до нового заданного значения, при этом ток 20, протекающий через формирователь 4 фронта, уменьшается до нуля. По оконча- 15 нии переходного режима инвертора 8 весь входной ток 22 протекает через инвертор

8. Все это время сигнал 21 с компаратора

12 имеет положительную полярность, и блок

11 аналоговой памяти работает в режиме вы-: борки. При сбросе нагрузки в момент времени tg сигнал 21 меняет полярность, транзистор 15 запирается и блок 11 аналоговой памяти переходит в режим хранения за счет сохранения неизменного напряжения на конденсаторе 16. Ток 19 инвертора 8 начина- . 25 ет плавно уменьшаться до нового значения, 4 а ток 20 форми Ьвателя 4 фронта плавно нарастает. Уменьшение тока инвертора фиксируется датчиком 9 тока, что вызывает понижение напряжения на инвертирующем вхо де компаратора 12. По окончании переходного процесса указанное напряжение снижается до величины, вызывающей изменение полярности выходного напряжения 21 компаратора 12, что приводит к отпирайию транзистора 15 и изменению напряжения на конденсаторе 16 до величины, задаваемой задатчиком 10 тока. Имитатор переходит в установившийся режим работы.

Таким образом, предлагаемый имитатор активной нагрузки по сравнению с известным имеет — меньшие массу и габариты за счет того, что отпадает необходимость в ис пользовании вспомогательного источника пи тания. При этом предлагаемый имитатор позволяет достичь полноты подобия процессов, протекающих при работе испытуемого источника на реальную нагрузку. Кроме то-. го, он дает возможность воспроизводить резкие динамические режимы, например, сбросы набросы нагрузки с крутым передним фронтом до 10 мкс, что позволяет проводить более достоверные испытания источников электропитания, преобразователей, электрических машин.