Датчик тока нагрузки мостового инвертора Советский патент 1991 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в электроприводах переменного тока с частотно-токовым управлением для контроля тока нагрузки.

Целью изобретения является повышение точности преобразования в области малых токов при несимметричном режиме коммутации.

На фиг,1 представлена структурная схема датчика тока; на фиг.2 - вариант реализации логического блока.

,. Датчик тока содержит ключи 1-4 и диоды 5-8, которые образуют мостовой инвертор Ч, при этом первые выводы

ключей 1 и 2 и катоды диодов 5 и 6 объединены и соединены с положительным выводом 10 источника питания, отрицательный вывод которого соединен . с обЬтей шиной, второй вывод ключа 1 соединен с анодом и катодом диодов 5 и 7 соответственно и первыми выводами ключа 3 и нагрузки 11, второй вывод нагрузки 11 соединен с вторым выводом ключа 2, первым выводом ключа 4 и анодом и катодом диодов 6 и 8 соответственно, анод диода 7 соединен с вторым выводом ключа 3, первым выводом шунта 12 и первым выводом резистора 13, первый вывод шунта 14 соаел

N3

Ной.

00

3I 65

единен с анодом диода 8 и вторым выводом ключа 4, вторые выводы шунтов 12 и 14 объединены и соединены с общей шиной, четыре выхода блока 15 управления соединены с соответствующими управляющими входами ключей 1-4 и входами логического блока 16, выход которого соединен с управляющим входом ключа 17, первый вывод шунта 14 соединен с первым выводом резистора 18, второй вывод резистора 13 соединен с вторым выводом резистора 19 и инвертирующим входом операционного усилителя 20, неинвер- тирующий вход которого соединен с первыми выводами резистора 21 и ключа 17 и вторым выводом резистора 18, выход операционного усилителя 20 соединен с первым выводом резистора 1Ч и является выходом 22 датчика тока, вторые выводы резистора 21 и ключа 17 соединены с общей шиной. Операционный усилитель 20 и резисторы 13, 18, 19 и 21 образуют сумма- гор.

Логический блок 16 содержит элементы ИЛИ-НЕ 24-26 и инвертор 27, причем два входа элемента ИЛИ-НЕ 24 и два входа элемента ЩТИ-НЕ 5 являются соответствующими вхрдами логического блока 16, выходом которого является выход элемента ИЛИ-НЕ 26, чарвый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 24, выход элемента ИЛИ-НЕ 25 через инвертор 27 соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 26.

Устройство работает следующим образом.

Блок 15 - управления обеспечивает симметричный и несимметричный режим работы мостового инвертора 9. При симметричном режиме работы быстрое на- растание тока нагрузки 13 достигает™ ся замыканием ключей J и 4, а спад - замыканием ключей 2 и 3. В обоих случаях ток нагрузки 11 протекает по одному из шунтов 12 или 14. При несимметричном режиме работы протекани тока в положительном направлении обепечивается замыканием ключа 4,- в отрицательном - замыканием ключа 3. Ток нагрузки этом случае протекает одновременнй по обоим шунтам 12 и 14 (токи в них равны),

Высокому уровню управляющих сигналов с выходов блока 15 управления соо гветствует замкнутое состояние

o 5 0 5

0

AQ

5 5

55

84

ключей 1-4 мостового инвертора 9. же относится и к выходному сигналу логического блока 16, который обеспечивает замыкание ключа 17 при одновременном протекании тока нагрузки 1 1 по шунтам 12 и 14.

Предположим, замкнуты ключи 1 и 4, при этом ток протекает только по одному из шунтов (по шунту 14), поэтому ключ 17 разомкнут, Полезный сигнал с шунта 14 поступает на резистор 18 и выделяется на выходе 22. На входе резистора 13 при этом нулевой сигнал.

Если замкнут только ключ 4, ток под действием запасенной в нагрузке 11 энергии (например, в индуктивности электродвигателя) протекает по цепи: нагрузка 11, ключ 4, шунты 12 и 14( диод 7, второй вывод нагрузки 11. Ключ 17 логическим блоком I6 при этом замкнут, и сигнал на неинверти- руюшем входе операционного усилителя 20 отсутствует, поэтому нет ошибки в выходном сигнале.

Если замкнуты ключи 2 и 3, ток протекает только по шунту 12, ключ

17разомкнут, но на входе резистора

18нулевой сигнал.

Если замкнут только ключ 3, то под действием запасенной в нагрузке 11 энергии, ток протекает опять по шунтам 12 и 14 одновременно, но при этом ключ 17 замкнут, поэтому один

из сигналов исключается i

На выходе элемента ИЛИ-НЕ 26 управляющий сигнал будет высокого уровня только тогда, когда на его входах оба сигнала имеют низкий уровень.

Формула изобретения

;

Датчик тока нагрузки мостового инвертора, содержащий четыре ключа, первые выводы первого и второго клю- ; чей объединены и соединены с катодами первого и второго диодов и положительным выводом источника питания, отрицательный вывод которого соединен с общей шиной, второй вывод первого ключа соединен с первым выводом третьего ключа, анодом и катодом первого и третьего диодов соответственно и первым выводом нагрузки, второй вывод которой соединен с анодом я катодом второго и четвертого

51

диодов соответственно, вторым выводом второго ключа и первым выводом четвертого ключа, второй вывод третьего ключа соединен с анодом третьего диода и первым выводом первого шунта, четыре резистора и операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной, первый вывод второго резистора является выходом датчика тока и соединен с выходом операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с вторыми выводами второго и третьего резисторов, второй вывод четвертого ключа соединен с анодом четвертого диода и первым выводом второго гаунта, вторые выводы шунтов объединены и соединены с общей тиной, управляющие входы всех клю

0

21

5

86

чей соединены с соответствующими выходами блока управления, о т л и- - ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования в области малых токов при несимметричном режиме коммутации, в датчик тока дополнительно введены пятый ключ и логический блок, четыре входа которого соединены с соответствующими выходами блока управления, выход логического блока соединен с управляющим входом пятого ключа, первый вывод которого соединен с первым выводом первого резистора и вторым выводом четвертого резистора, первые выводы третьего и четвертого резисторов соединены с первыми выводами первого и второго шунтов соответственно, второй вывод пятого ключа соединен с общей шиной.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в электроприводах переменного тока с частотно-токовым управлением для контроля тока нагрузки. С целью повышения точности преобразования в области малых токов при несимметричном режиме коммутации в него введены ключ I7 и логический блок 16. Сигналы блока 15 управления замыкают ключи 1-4 мостового инвертора 9 так, что может быть симметричный (замкнуты ключи 1, 4 или 2 и 3) или несимметричный режим работы нагрузки 11. При симметричном режиме ток протекает только по одному из шунтов (12 или 14), при несимметричном режиме (замкнуты либо ключ 3, либо 4) ток источника 10 питания текает по обоим шунтам одновременно, поэтому ключ 17 блоком 16 в этом случае замкнут и операционный усилитель 20 с резисторами 13, 18, 19 и 2 преобразует сигнал только шунта 12. Диоды 5-8 осуществляют защиту мостового инвертора 9, 2 ил. I

Фиг. 1

Фиг. 2.