Датчик тока нагрузки мостового инвертора Советский патент 1993 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к преобразоваельной технике и может быть использовано электроприводах с частотно-токовым упавлением для измерения тока нагрузки мотового инвертора при симметричном и несимметричном законах коммутации клюей мостового инвертора.

Цель изобретения - расширение обла- ти применения путем обеспечения возможности измерения тока нагрузки как при имметричном, так и при несимметричном законах коммутации ключей мостового инвертора.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Датчик тока нагрузки содержит шунты 1 и 2. нагрузку 3, мостовой инвертор 4, вычитающий усилитель 5, выход которого является выходом датчика тока, а четыре входа вычитающего усилителя 5 соединены с четырьмя соответствующими выходами блока б согласования, первый вход которого соединен с первыми выводами шунта 1 и диагонали мостового инвертора 4, второй вывод диагонали которого соединен с первым выводом шунта 2 и четвертым входом блока 6 согласования, вторые выводы шунтов 1 и соединены с выводами нагрузки 3 и вторым и третьим входами блока 6 согласования.. .

Блок в согласования содержит ограничительные резисторы 7-10, первые выводы которых являются первым, вторым, третьим и четвертым входами блока 6 согласования, вторые выводы ограничительных резисторов 7-10 являются соответствующими выходами блока согласования и соединены с анодами диодов 11-14, катоды которых объединены и соединены с первым выводом источника 15 опорного напряжения, другой вывод которого соединен с общей шиной.

Первый вывод мостового инвертора 4 соединен с клеммой источника питания (на чертеже не показан), второй вывод мостового инвертора состоит из ключей 16-19 и диодов 20-23. Первые выводы ключей 16 и 18 соединены с анодами диодов 20 и 23 и являются первым выводом мостового инвертора, вторым выводом которого яв ляют- ся первые выводы ключей 16 и 17(Соединены с анодом и катодом диодов 20 и 21 соответственно и являются первым выводом диагонали, второй вывод который соединен с катодом и анодом диодов 22 и 23 и вторыми выводами ключей 18 и 19.

Вычитающий усилитель 5 содержит операционный усилитель 24, выход которого является выходом усилителя 5 и через резистор 25 соединен с первыми выводами резисторов 26, 27 и инвертирующим входом

операционного усилителя 24, неинвертирующий вход которого соединен с первыми выводами резисторов 28-39, второй вывод последнего соединен с общей шиной, вторые выводы резисторов 26-29 являются соответствующими входами вычитающего усилителя 5. .

Дополнительно в датчик тока входят двухвходовый логический элемент 31 и управляемый ключ.32, первый и второй входы логического элемента 31 соединены с соответствующими выводами диагонали мостового инвертора 4, а выход - с управляющим входом ключа 32, первый и второй выводы

которого подключены ко вторым выводам резисторов 26 и 28 (другой вариант: ко вторым выводам резисторов 27 и 29).

Логический элемент 31 обеспечивает замыкание ключа 32 при несимметричном

замыкании ключей 16-19 мостового инвертора 4, что соответствует появлению на обо-, их входах логической схемы 31 потенциала., близкого к потенциалу общей шины, и размыкания ключа 32 при симметричном замыкании ключей 16-19 мостового инвертора 4, что приводит к появлению на одном из входов логического элемента 31 напряжения источника питания мостового инвертора. При указанном включении диодов 2023 и 11-14 источник питания и источник 15 опорного напряжения имеют положительную полярность; Логический элемент 31 в этом-случае может представлять собой серийно выпускаемую ТТЛ-микросхему ИЛИНЕ с согласующими делителями направлениям входах.

Датчик тока нагрузки мостового инвертора работает следующим образом.

Допустим регулирование тока в нагрузке 3 осуществляется согласно симметричному закону коммутации ключей 16-19, в соответствии с которым подключения нагрузки 3 к источнику питания осуществляется замыканием двух ключей той или иной

диагоналей мостового инвертора 4.

Если включены ключи 16.и 19 мостового инвертора 4 ток нагрузки протекает по цепи , (+Н 6-1 -3-2-19-ВДиоды 11 и 12 открываются и на выходы

блока 6 согласования поступают напряжения Uon, а диоды 13 и 14 остаются закрытыми, и на Соответствующие выходы блока 6 согласования поступают напряжения, снимаемые с шунта 2.

. .- :; .

.На первом входе логической схемы 31 поступает напряжение питания через ключ 16, а на второй - через ключ 19, напряжение общей шины. Ключ 32 - разомкнут В резуль тате на выходе датчика тока получаем напряжение, пропорциональное току нагрузки 3.

Далее, если ключи 16 и 19 выключаются, ток нагрузки 3 продолжает протекать в тбм же направлении по цепи 3-2-2 2-(+)-(-)- 21-1-3.

В этом случае на входы вычитающего усилителя 5 поступают напряжения, снимаемые с шунта 1, а на другие входы - напряжения Don. Ключ 32 также разомкнут, так как на первый вход логического элемента 31 через открытый диод 21 поступает напряжение общей шины, а на второй - через диод 22, напряжение питания.

Далее, допустим, регулирование тока в нагрузке 3.осуществляется согласно несимметричному закону коммутации ключей 16- 19, о соответствии с которым нагрузка 3 отключается от источника питания мостового инвертора замыканием ключа 17, либо 19 в зависимости от направления тока нагрузки 3. . .

В нашем случае замыкается ключ 19. Ток нагрузки 3 продолжает протекать в том же направлении по цепи 3-2-19-21-1-3. Диоды 11-14 закрыты и на входы вычитэю- aiero усилителя 5 поступают напряжения, снимаемые с шунтов 1 и 2. Нз первом и втором входах логического элемента 31 через диод 21 и ключ 19 соответственно появляются напряжение шины нулевого потенциала. В результате ключ 32 замыкается исключая тем самым напряжения, поступающие с шунта 1 из выходного сигнала вычитающего усилителя.

В результате на выходе датчика тока получаем напряжение, пропорциональное току нагрузки.

Аналогично устройство работает при протекании тока нагрузки 3 в противоположном направлении.

Таким образом, введение дополнительного управляемого ключа и двухвходогзой логической схемы, входы которой соедине- .ны с соответствующими выводами диагонали мостового инвертора, а выход - с управляющим входом дополнительного ключа, выводы которого подключены к соответствующим входам вычитающего усили- теля; позволяет расширить область применения датчика тока за счет обеспечения возможности измерения тока нагрузки

при несимметричном законе коммутации ключей мостового инвертора.

Формула изобретения Датчик тока нагрузки мостового инвер- 5 тора, содержащий два шунта, блок согласования и вычитающий усилитель, в состав которого входит операционный усилитель и шесть резисторов, причем инвертирующий вход операционного усилителя через пер0 вый и второй резисторы соединен с первым и вторым входами, вычитающего усилители, а неинвертирующий вход через третий и четвертый резисторы соединен с третьим и четвертым входами вычитающего усилителя

5 соответственно, а через пятый резистор с общей шиной, инвертирующий вход через шестой резистор соединен с выходом операционного усилителя, который соединен с выходной клеммой устройства, блок согла0 сования содержит четыре ограничительных резистора, четыре диода и источник опорного напряжения, который первым выводом соединен с общей шиной, вторым выводом соединен с катодами диодов, анод каждого

5 диода соединен с одним из четырех выходов блока согласования и через ограничительные резисторы - с соответствующими его входами, четыре входа вычитающего усилителя соединены с соответствующими выхо0 дами блока согласования, первые выводы обоих шунтов соединены с первым и четвертым входами блока согласования, и соответствующими выводами диагонали мостового инвертора, в другую диагональ которого

5 включен источник питания, вторые выводы- шунтов соединены с вторым и третьим входами блока согласования и выводами нагрузкимостового инвертора соответственно, отличающийся тем,

0 что, с целью расширения области использования за счет обеспечения возможности измерения тока нагрузки как при симметричном, так и при несимметричном законах коммутации ключей мостового ин5 вертора, в него введены управляемый ключ

и.двухвходовой логический элемент ИЛИНЕ, входы которого подключены к первым

выводам обоих шунтов, а выход соединен с

управляющим входом управляемого ключа,

0 выводы которого соединены либо с первым и третьим, либо с вторым и четвертым входами вычитающего усилителя.

Использование: изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в электроприводах с частотно- токовым управлением. Сущность изобретения: датчик тока нагрузки мостового инвертора содержит шунты 1 и 2, нагрузку 3, мостовой инвертор 4, вычитающий усилитель 5 -выход которого является выходом устройства, блок 6 согласования, в состав которого входят четыре ограничительных резистора 7-10. диоды 11-14, источник 15 опорного напряжения, в состав мостового инвертора входят управляемые ключи 16-19, диоды 20-23, в состав вычитающего усилителя входит операционный усилитель 24, резисторы 25-30, логический элемент 31 И/1И-НЕ, управляемый ключ 32. 1 ил.