Двухтактный инвертор

 

ДВУХТАКТНЫЙ ИНВЕРТОР по авт. ев, № 584415j отличающийся тем, что, с целью улучшения точностных и энергетических характеристик при управлении огран .ичением выходного напряжения, в него введейы третий и четвертый компараторы , два двувходовых логических элемента И, два двувходовых. логических элемента ИЛИ с прямым и инверс-. ; йым выходами и логический элемент : ИЛИ-Н ;, один из входов которого сре: динен с выходом третьего компаратора и входом первого элемента ИЛИ, другой - с выходом четвертого компарато-. ра и входом второго элемента ИЛИ, а выход - с первыми объеди еиньн.ш вхо дами элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго коьшараторов , причем выход первого элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИШ1, а выход второго - с вторым входом второго элемента ИЛИ, при этом первые входы третьего и четвертого компараторов соединены соответственно с первым и вторым выходом генератора пилообразного напряжения , а вторые входы объединены и под- § ключены к регулировагшя ограничения выходного напряжения, прямые и инверсные выходы элементов ИЛИ С связаны в противофазе с управляющими входамИ,Т ранзисторов смежных плеч мостового 5СШ1Нтеля мощности. 00 X

CONS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК аа 01) °

4(51) Н 02 М 7/537

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ит (61) 584415

i (21) 3567618/24-07 (22) 28.03.83 (46) 07.02.85. Бюл. У 5 (72) В.И.Кочергин и А.М.Кривенцов (53) 621.314.57(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 584415, кл. Н 12 M 7/537, 1977. (54) (57) ДВУХТАКТНЫИ ИНВЕРТОР по авт. св. В 584415, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью улучше . ния точностных и энергетических характеристик при.управлении ограничением выходного напряжения, в него введены третий и четвертый компараторы, два двувходовых логических элемента И, два двувходовьи.логических элемента ИПИ с прямым и инверс; ным выходами и логический элемент

: ИЛИ-НЕ, один из входов которого сое, динен с выходом третьего компаратора и входом первого элемента ИЛИ, другой — с выходом четвертого компарато-; ра и входом второго элемента ИЛИ, а выход — с первыми обьединенными входами элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, причем выход первого элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, а выход второго — с вторым входом второго элемента ИЛИ, при этом первые входы третьего н четвертого компараторов соединены соответственно с первым и вторым выходом генератора пилообразного напряжения, а вторые входы объединены и под- g

O клычены к выеду регулнровелня огре ничения выходного напрлженияр пряные н ннвероные выходы клементов йлл 1 »

; связаны в противофазе с управляющими

; входами. транзпсторов смежных плеч Я мостового усилителя мощности.

1 138910 2

Изобретение относится к преобра- зовательной технике и может быть использовано в следящих электроприводах различных объектов народного хозяйства. 5

По основному авт, св ° !" .58441 известен двухтактный инвертор, содержащий генератор симметричного пилообразного напряжения с двумя выходами, сигналы которого находятся в про- 1О тивофазе, которые подключены к первым входам двух компараторов, вторые входы которых объединены и подключены к выводу задания выходного напряжения, мостовой усилитель мощности, управляющие входы транзисторов которого связаны в противофазе с выходами компараторов P1) .

Известное устройство обесйечивает изменение величины и полярности выходного напряжения мостового усилителя мощности от входного сигнала напряжения постоянного тока широтно" импульсным методом регулирования, когда динамические потери равномерно распределены между всеми силовыми элементами, частота тока в нагрузке в два раза вьппе частоты переключения . силовых элементов, а выходное иапря30 жение состоит из импульсов только одной полярности. При использовании инвертора в следящих электроприводах возникает необходимость ограничения выходного напряжения как в процессе регулирования частоты вращения двигателя с целью получения необходимо го качества переходного процесса,. так и при питании двигателей, у которых максимальное напряжение значительно меньшеIJ„, . Последнее обсто40 пи.г ятельство особенно существенно для многокоординатных электроприводов промьпплеиных роботов, где используются на разных координатах двигатели различных мощностей и, как следствие, различных напряжений питания от десяток до сотен вольт, а питание всех инвсрторов осуществляется от единого источника постоянного тока. Работа иннертора в следящих электропривоцах с отсутствием регулируемого ограничения по максимальному выходному напряжению приводит к значительным перерегулированиям и ухудшению точиостных н энергетических характеристик.

В извес-,íîì устройстве существует единственный путь ограничения выходного напряжения инвертора — ограничение входного напряжения -Uqpp амплитуда которого определяется размахом напряжения пилы генератора и достигает 1 В, а минимальное значение определяется диапазоном регулиф рования привода и составляет (10

3-10 ) В. Осуществить ограничение такого уровня сигнала с требуемой точностью и дискретностью черезвычайно сложно.

Цель изобретения — улучшение точностных и энергетических характеристик при управлении ограничением выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в двухтактный инвертор введены третий B четвертый компараторы, два двувходовых логических элемента И, два двувходовых логических элемента

ИЛИ с прямым и инверсным выходами и логический элемент ИЛИ-НЕ, один из входов которого соединен с выходом третьего компаратора и входом первого элеемента ИЛИ, другой — с выходом четвертого компаратора и входом второго элемента ИЛИ, а выход — с первыми объединенными входами логических элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, причем выход первого элемента

И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, а выход второго — с вторым входом второго элемента ИЛИ, при этом первые входы третьего и четвертого компараторов соединены соответственно с первым и вторым выходом генератора пилообразного напряжения, прямые и инверсные выходы элементов ИЛИ связаны в противофазе с управляющими входами транзисторов смежных плеч мостового усилителя мощности, вторые входы компараторов объединены и подключены к выводу регулирования ограничения выходного напряжения.

На фиг. 1 приведена структурная схема двухтактного инвертора, на фиг.2-5 — диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы устройства.

Иивертор содержит генератор 1 пилообразного напряжения, первый 2, второй 3, третий 4 и четвертый 5 компаратсры, два.логических элемента И б и 7, логический элемент ИЛИНЕ 8,два логических элемента ИЛИ 9 и

10 с прямым и инверсными выходами, которые через элементы развязки I 138910

3 (не показаны) подключены к соответствующим управляющим входам усилителя мощности на транзисторах 11-14.

Первый выход генератора 1 симметричного двухполярного напряжения сое- 5 динен с первыми входами первого 2 и третьего 4 компараторов, а второй выход генератора — с первыми входами второго 3 и четвертого 5 компараторов.

Вторые входы компараторов 2 и 3 сое- 10 динены с входным выводом управления выходным напряжением инвертора, а вторые входы компараторов 4 и 5— с входным выводом ограничения выходного напряжения инвертора. Выходы компараторов 2 и 3 соединены соответственно с первыми входами первого 6 и второго 7 элементов И, выходы компараторов 4 и 5 соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 8, выход которой 2О соединен с вторыми входами элементов

И 6 и 7 и соответственно первыми входами первого 9 и второго 10 элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами перво- 25 го 6 и второго 7 элементов И. Прямой и инверсный выходы элемента ИЛИ 9

\ связаны соответственно с управляющими входами силовых элементов 11 и 12 мостового усилителя мощности,а прямой и; je инверсные выходы элемента ИЛИ 10-соответственно с управляющими входами» силовых элементов 13 и 14 этого усилителя мощности.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы пилообразных напряжений, генератора UII„„I.и U„>„<,напряжения на входной шине инвертора U»<р, на- . пряжение управления ограничейием, выходные сигналы компараторов O, Ъ и е и сигналы управления силовыми элементами мостового усилителя а,, а также выходное наI пряжение инвертора, когда/Lt у< p/с 0„ для положительной полярности входноряжения 1«„р

На фиг. 3 приведены выходные сигналы компараторов, сигналы управления силовыми элементами мостового 5О усилителя и выходное напряжение инвертора, когда/0 „ /> Цо„ для положительной полярности входного сигнала Оу, На фиг. 4 и 5 приведены аналогичные< сигналы, но для отрицательной по- 55 лярности входного сигнала 0 np .

Инвертор работает следукицим образом.

При положительном значен;;и напряжения Ц „и Цо, ъ/Ц /скважность импульсов а иЪ на выходе компараторов 2 и

3 больше двух и их длительность болй-1 ше длительности импульсов 3 и << на выходе компараторов 4 и 5. Следовательно, передний фронт импульса д по" является раньше переднего фронта импульса 3, а задний фронт импульса а исчезает после исчезновения заднего фронта импульса 1 .,Такие же соотношения сохраняются для сигналов Ь и 6 . Поскольку импульсы g и 4, Ъ и

Е имеют общие оси симметрии, то прн отсутствии импульсов о и e (J =1, e = 1) с выхода логического элемента

ИЛИ-НЕ 8 поступает сигнал на вторые входы элементов И 6 и 7, и сигналы

CIи о передаются на выходные выводы элементов ИЛИ 9 и 10, а при наличии импульсов d и Е они заменяют соответственно импульсы а и b на этих выходных шинах. Поскольку при Uor-p)/",«<р/ импульсы а и b совпадают с импульса< ми а и Ъ на выходах элементов ИЛИ 9

< < и 10 при»1 = 1, Ь = 1 открыты силовые элементы 11 и 14 и выходное напряжение инвертора равно нулю, при

I а = 1, Ъ, = 1 аткрыты силовые лементы 12 и 14 и выходное напряжение инвертора равно +0„, при а = 1, Ь = 1 открыты силовые элементы 12 и 13 и выходное напряжение инвертора равно нулю.

При положительном напряжении U qnp

zztj <(0<1„ (длительность импульсов а и

Ъ меньше длительности импульсов J u

8. Следовательно, после передачи импульсов д и е на выходные шины сиг< « налов 0 и <О, когда на вторые входы элементов И 6 и 7 подан сигнач с выхода элемента ИЛИ-НЕ 8, на ж» первых, входах сигналов нйт, также нет сигна-. лов на выходе элемента ИЛИ 9 и 10.

В остальном работа устройства полностью совпадает с описанной. При этом выходное напряжение инвертора ограничено значением входного

Cm Hara OOI °

При отрицательном значении напряжения 9 <«<р zl UII >/0 /скважность импуль сов а и Ъ на выходе компараторов 2 и

3 меньше двух и их длительность всегда больше длительности импульсов d и.Е . В остальном работа устройства полностью совпадает с описанием для положительного значения напряжения

<. Л

0<ар, когда импульсы а и Ь полнос38910

Ьгр gnp

Э тью идентичны импульсам ц и b . В

I соответствий с этим при a = 1, < = 1 открыты силовые элементы 11 и 14 и выходное напряжение инвертора равно нулю, при 0 = 1, о = 1 открыты силовые элементы 11 и 13 и выходное напряжение инвертора равно — д„ при 5,= 1, b = 1 открыты силовые эле. менты 12 и 13 и выходное напряжение инвертора равно нулю.

При отрицательном значении напря жения0 „„р и00, /Ц1 /скважность импуль сов а и Ъ на выходе компараторов 2 и

3 также меньше двух, но во время существования импульса а =- 1, когда. на выходе элемента ИЛИ-НЕ 8 присутствует нулевой сигнал, передача сигнала

g на выход элемента ИЛИ 9 запрещена.

Аналогичным образам во время сущест вования импульса о = 1 запрещена передача сигнала Ь на выход элемента

ИЛИ 10. В остацьном работа схемы полностью совпадает с предыдущим случаем. и при этом выходное напряжение инвер5 тора ограничено значением входного . НалаiJ0.,1 .

Таким образом, в предлагаемом инверторе для любой полярности входного сигнала Ц „„ реализуется широтно-импуль сная модуляция выходного напряжения, но при этом его величина ограничивается сигналом 0<< на втором входном выводе инвертора. Этот входной сигнал ,можно изменять в таком же диапазона, ::как сигнал управления Ор, что позволяет получить высокое качество переходного процесса и улучшить энергетические характеристики привода, где

20 используется предложенный инвертор.

1138910

1138910 а

Составитель И.Никитин

Редактор О.Юрковецкая Техред С.Легеза Корректор И.Эрдейи:

Заказ 10703/43 Тираж 646 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета CCCP . по делам изобретений и открытий

113035, Иосквар Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП."Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,. 4