Двухпозиционная система регулирования тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к импульсным системам автоматического регулирования . Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия и повышение точности обработки входного сигнала. В изобретении переключение ключей к-лючевого преобразователя осуществляется не только в функции достижения сигналом рассогласования пороговой величины компаратора 2, но и в функции длительности этого рассогласования за счет введения усилителя 3 и блока 7 выдержки времени. Благодаря этому при малых противоЭДС нагрузки 22 снижаются пульсации выходного тока при ограниченной частоте коммутации ключей ключевого преобразователя 13. Ток нагрузки в этом случае более точно воспроизводит входной сигнал, а его среднеквадратичная величина приближается К средней, что повышает коэффициент полезного действия устройства. 2 ил. (Л fc i3 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН д511 4 С 05 F 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

lIO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, " . (д1 (К A8TOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3939379/24-07 (22) 09.08.85 (46) 23.02.87. Бюл. к 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (?2) Н.В. Донской и В.А. Матисон (53) 621.316.722. 1 (088.8) (56) Бродовский В.Н., Иванов E.Ñ., Приводы с частотно-токовым управлением. М.; Энергия, 1974, с. 75, 115, 120.

Авторское свидетельство СССР к 917178, кл. G 05 F 1/10, 1980 ° (54) ДВУХПОЗИЦИОННАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к импульсным системам автоматического регулиро1

„.80„„1291941 А 1 вания. Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия и повышение точности обработки входного сигнала. В изобретении переключение ключей ключевого преобразователя осуществляется не только в функции достижения сигналом рассогласования пороговой величины компаратора 2, но и в функции длительности этого рассогласования за счет введения усилителя 3 и блока 7 выдержки времени. Благодаря этому при малых противоЭДС нагрузки 22 снижаются пульсации выходного тока при ограниченной частоте коммутации ключей ключевого преобразователя 13. Ток нагрузки в этом случае более точно воспроизводит входной сигнал, а его среднеквадратичная величина приближается к. средней, что повышает коэффициент полезного действия устройства. 2 ил.

1291941

Изобретение относится к электротехнике, в частности к импульсным системам автоматического регулирования, и может быть использовано н транзисторных электропринодах постоянного и переменного тока.

Цель изобретения — повышение КПД при одновременном повышении точности воспроизведения входного сигнала.

На фиг.1 приведена функциональная схема двухпозиционной системы регулирования тока, на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие ее работу.

Двухпозиционная система регулирования тока содержит источник l входного сигнала, выход которого подключен к инвертирующему входу первого компаратора 2, неиннертирующий вход которого совместно с первым входом усилителя 3 рассогласования подключен к общей шине. Второй вход усилителя 3 рассогласования подключен к выходу датчика 4 тока, а третий вход соединен с выходом источника 1 входного сигнала. Выход усилителя 3 рассогласования подключен к инвертирующему входу второго компаратора 5, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, а выход соединен с первым входом 6 блока 7 выдержек времени и с общей точкой последовательно включенных диодов 8 и 9, катод диода 8 подключен к второму входу 10, а анод диода 9 — к третьему входу 11 блока 7 выдержек времени.

Выходы блока 7 ныдержек времени подключены к первому и второму входам логического узла 12, к третьему входу которого подключен выход первого компаратора 2. Логический узел управляет ключевым преобразователем

13 напряжения, содержащим ключи 1417, включенные по мостовой схеме и шунтированные обратными диодами 1821. Цепь нагрузки 22 включена последовательно с датчиком 4 тока в диагональ мостовой схемы ключевого преобразователя 13 напряжения.

Блок 7 выдержек времени содержит два транзистора 23 и 24 разного типа проводимости, эмиттеры которых соединены с общей шиной, схемы, базы— между собой и подключены через резисторы 25 к первому входу 6 блока 7 выдержек времени, коллектор tl- p- A транзистора 23 подключен через ре2 зистор 26 к источнику положительного напряжения и непосредственно соединен с вторым входом 10 блока 7 выдержек времени, входом порогового элемента 27 и первым выводом конденсатора 28, второй вывод которого подключен к общей шине, а коллектор р-и-р транзистора 24 подключен через резистор 29 к источнику отрицательного напряжения и непосредственно соединен с третьим входом 11Ф блока 7, входом порогового элемента 30 и первым выводом конденсатора 31,,второй вывод которого подсое- динен к общей шине. Выходы пороговых элементов 27 и 30 являются выходами блока 7 выдержек времени.

Двухпозиционная система регулирования работает следующим образом.

Предположим, что н начальный момент времени (фиг.2) напряжение входного сигнала U < близко к нулю, но нсе же меньше нуля., противоЭДС нагрузки Е=О, конденсатор 28 заряжен, на выходах порогового элемента 27 и компаратора 2 имеются положительные сигналы и включены ключи 14 и 17 ключевого преобразователя 13 напряжения (фиг.1). Тогда ток н нагрузке

ЗО 22 начинает нарастать в положительном направлении. На выходе усилителя

-рассогласования появляется отрицательный сигнал U, а на выходе компаратора 5 — положительный сигнал

35 U, который вызывает открывание транзистора 23 и запирание транзистора 24. Конденсатор 28 быстро разряжается, вызывая снятие положительного сигнала с выхода порогового

40 элемента 27 и отключение логическим узлом 12 одного из ключей, например, 14.

Как только ключ 14 отключится,ток н нагрузке под действием запасенной в ее индуктинности энергии начнет протекать через ключ 17 и обратный диод 20, медленно уменьшаясь по величине. Одновременно начинается заряд конденсатора 31 и отсчет выдержки времени " . Как только конденса2 тор зарядится до напряжения, соответствующего порогу порогового эле мента 30 (4 ), на выхоце последнего появится положительный сигнал (отсчет выдержки времени Г законЧИЛСЯ), ПОД ДЕИСТВИЕМ КОТОРОГО ЛОгический узел 12 отключит ключ 17.

Ток н нагрузке 22 быстро спадет до

1941

t0,мент времени t ),,что вызовет включение ключа 14, и процесс нараста ния тска начнется раньше, чем он начинался в предыдущие периоды. Таким

20 образом, амплитуда пульсаций тока будет на уровне zi,, а частота будет увеличиваться по мере роста противоЭДС Е. Далее работа идет беэ влияния выдержек времени на процесс переключения.

Если же противоЭДС изменит свой знак на отрицательный (момент времени t ), то в режиме эакоротки нагрузки (когда включен только один из

ЗО ключей 14 или 17) ток начнет возрастать под действием этой ЭДС. При этом как только напряжение датчика тока П станет больше по модулю сигнала U,, произойдет разряд кондене сатора 28 и начнется заряд конденсаКак только выходной сигнал датчи-. ка тока U сравняется по модулю с сигналом U, произойдет смена знака

i сигнала на выходе компаратора 5,разряд конденсатора 28, отключится ключ 14 и начнется снижение тока в нагрузке. При этом иа выКоде компаратора 5 снова станет отрицательный сигнал и начнется нЬвый заряд кон- 5О денсатора 28, т.е. начнется отсчет выдержки времени Ч, по окончании которой произойдет включение ключа

14 и новое нарастание тока нагрузки.

Далее процесс повторяется. Амплитуда пульсаций тока при этом зависит от величины индуктивности нагрузки (по постоянной времени нагрузки) и от величины ?, Последняя определяет

3 129 нуля, протекая через обратные диоды

19 и 20 встречно напряжению питания ключевого преобразователя 13 напряжения, и затем начнет нарастать в обратном направлении до тех пор по" ка не восстановят вапирающие свойства диоды 19 и 20. Если к этому времени сигнал на выходе источника 1 входного сигнала под действием, например, системы регулирования верхнего уровня (не показана) изменит знак на положительный, то, благодаря изменению знака выходного сигнала компаратора 2 на отрицательный сигнал, логический узел включит ключи 15 и 16 и ток нагрузки будет протекать частично и через эти ключи.

Нарастание тока в отрицательном направлении будет происходить до тех пор, пока не сменят знаки сигналы U, и U и пока не включится транзистор 24, который вызовет снятие положительного сигнала и порогового элемента 30 и отключение одного из ключей 15 или 16, например 15. Цепь нагрузки замыкается при этом через ключ 16 и диод 21. Далее начинается заряд конденсатора 28 и отсчет выдеркки времени т, и т.д.

Если, например, в момент времени t,- сигнал U, изменится скачком до величины (фиг.2), при которой сигнал на выходе усилителя 3 рассогласования станет больше порога порогового элемента 27 (а,), то через диод 8 произойдет быстрый заряд конденсатора 28, появится положительный сигнал иа выходе порогового элемента 27 и включатся два ключа 14 и 16. также максимально возможную частоту переключения ключа 14 в этом режиме, Если, например, в моменты времени С, и С произойдет увеличение противоЭДС нагрузки Е, то процесс регулирования тока изменится лишь в той части, что увеличится скорость снижения тока во время отсчета выдержки 7, и увеличится амплитуда пульсации тока. Если эта амплитуда достигнет величины ai,, т.е. сигнал на выходе усилителя 3 рассогласования достигнет порога а „ то напряжение на конденсаторе 28 форсированно достигнет этого же порога (мо, тора 31, т.е. отсчет выдержки вре4 мени .. Если во время отсчета выдержки времени Т напряжение U npe2 высит U, на величину порога ь,, а превысит порог, то конденса3 тор 31 форсированно зарядится до порога 4 появится положительный

ЗО сигнал на выходе порогового элемента 30 и произойдет отключение остав" шегося включенным ключа 17.

Ток нагрузки начнет спадать, протекая через обратные диоды 19 и 20.

При этом ключи 15 и 16 не включаются, так как сигнал на выходе компаратора

2 остается как и раньше положительным. При достижении напряжением U„ уровня сигнала U произойдет мгновенный разряд конденсатора 31 через транзистор 24, снимется положительный сигнал с выхода порогового элемента 30 и включится ключ 15. Ток в нагрузке снова начнет нарастать и начнется новый отсчет выдержки вре5 12919 мени r Если сигнал U з не достигнет порога ь а напряжение U его ггревысит (момент времени t ), то ключ

17 отключится раньше, чем будет достигнут порог ы,, т.е. переключение произойдет в функции выдержки времени, Далее процессы повторяются.

Таким образом, при малых уровнях противоЭДС нагрузки переключение ключей ключевого преобразователя напря- 10 жения происходит только в функции выдержек времени, или . и при амплитуде пульсаций, меньшей ai,, и тем меньшей, чем меньше величина Е.

Фо р мул а изобретения

Двухпозиционная система регулирования тока, содержащая клемму для подключения входного сигнала, первый 20 и второй компараторы, трехвходовой логический узел, ключевой преобразователь напряжения, клеммы для подключения нагрузки и датчик тока,причем первый компаратор входом подсоединен к клемме для подключения входного сигнала, а выходом соединен с первым входом логического узла, выходы которого подключены к управляющим входам ключевого преобразовате-ля напряжения, выходом подсоединенного к последовательно соединенным клеммам для подключения нагрузки и датчику тока, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения 35

КПД при одновременном повышении, точности воспроизведения входного сиг" нала, в нее введены усилитель рассогласования, первый вход которого .подсоединен к клемме для подключе- 40 ния входного сигнала, а второй вход подключен к выходу датчика тока, блок выдержек времени, выходы которого подключены к второму и третьему входам логическо:о узла, первый вход блока выдержек времени подключен к выходу второго компаратора, инверти. рующий вход которого подключен к входу усилитепя рассогласования, а неинвертирующий вход подсоединен к общей шине, и последовательно включенные диоды, общая точка которых подключена к выходу усилителя.рассогласования, катод одного из них подключен к второму входу блока вы,цержек времени, а анод другого подсоединен к третьему входу блока выдержек времени, причем упомянутый блок выдержек времени включает в себя два транзистора разного типа проводимости, эмиттеры которых соединены с общей шиной, базы соединены между собой и подключены через первый резистор к первому входу блока выдержек времени, коллектор одного транзистора подключен через второй резистор к первой клемме для подключения вспомогательного источника питания и непосредственно соединен с вторым входом блока выдержек времени, входом первого порогового элемента и первым выводом первого конценсатора, второй вывод которого подключен к общей шине, коллектор другого тран. зистора подключен через третий резистор к второй клемме для подключения вспомогательного источника питания и непосредственно соединен с третьим входом блока выдержек времени, входом второго порогового элемента и первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого совместно с третьей клеммой для подключения средней точки вспомогательного источника питания подключен к общей шине, выходы пороГовых элементов подсоединены к выходам блока выдержек времени.

1291941

ВНИИПИ Заказ 263/46 Тираж 864 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4