Имитатор активной нагрузки Советский патент 1983 года по МПК H02M7/48 

Изобретение 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- 1 и 2. Недостатком указанных нагрузочных устройств является их низкое- быстродействие,, обусловленное наличием индуктивностей во входных цепях, что не позволяет реализовать 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 фильтри второй датчик тока с входом имитатора, причем управляющий вход указанного 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 вхо дом формирователя фронта тока нагрузки, выход которого подключен к входу индуктивного фильтра 3. Недостатками этого имитатбра являются значительные масса и габариты, обусловленные наличием вспомогательного источника питания, необходимого для работы формирователя фронта тока нагрузки. Цель изобретения - уменьшение массы 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 первый 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 задат- чиком 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, введен блок аналоговой памяти, выход которого через втброй измеритель рассогла.сования 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 имитатора в переходных режимах. Имитатор активной нагрузки содержит второй датчик 1 тока, подключенный к первому входу второго измерителя 2 рассогласования, выходом соединенного со схемой 3 управления формирователя 4 фронта тока нагрузки, включенного на входе индуктивного фильтра 5, первый измеритель б 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 И аналоговой памяти, а его выход - объединен,ные инверсные входы операционных усилителей 13 и 14 и выход второго операционного 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 tj 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 появле.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 в,еличине набросу нагрузки. Инвертор 8 также иачинает отрабатывать свой сигнал управления и его ток 19 за счет индуктивного ха рактера фильтра 5 плавно увеличивается до нового заданного значения, при этом ток 20, протекающий через формирователь 4 фронта, уменьшается до нуля. По окончании 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 выборки. При сбросе нагрузки в момент времени tj 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 начинает плавно уменьшаться до нового значения, а ток 20 форми вателя 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 снижаетс:я до величины, вызывающей изменение полярности выходного напряжения 21 компаратора 12, что приводит к отпиранию 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 не пользовании вспомогательного источника питания. При этом предлагаемый имитатор позволяет достичь полноты подобия процессов, протекающих при работе испытуемого источника на реальную нагрузку. Кроме того, 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 мащи«.

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

/5

20