Устройство для управления мостовым широтно-импульсным преобразователем Советский патент 1982 года по МПК H02P13/16 H02P13/18 

Г . . ,

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в быстродействующих электропривод дах и следящих системах.

Известно устройство для управления мостовым широтно-импульсным . Преобразователем, содержащее широт нб-импульсный модулятор, выход которого, подключен непосредственно к управляющим входам ключей одной диагонали и через инвертор к управляющим входам ключей другой диагонали мостового широтно-импульсного преобразователя, образованного ;. четырьмя ключами и четь)рьмя диодами обратного диодного моста tl.

Недостатком этого устройства являются большие потери в нуле,т.е. , :при отсутствии постоянной составляющей напряжения (тока). Кроме того, за один период в процессе коммутации участвуют все четыре ключа моста,что является причиной дополнительных потерь (потерь переключения),а также невысокое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому по техническим средствам и достигаемому результату является устройство для управления мостовым широтно-импульсным преобразователем, содержа.щее два широтно-импульсных модулятора, выходы которых через инверторы связаны с управляющими входами ключей одной из I горизонт-алей I моста t2, Однако это устройство харггктери- . зуется медостаточно высоким быстродействием и увеличенными потерями б ключах при коммутации.

15

Цель изобретения - повышение быстродействия и уменьшение потерь.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее два широтно-импульсных модулятора, выхо20ды которых через инверторы связаны с управляющими входами ключей одной из горизонталей моста, снабжено блоком коммутации импульсов, входы которого подсоединены к выходам широтно-импульсных модуляторов, а выходы - к входам ключей другой горизонтали моста и входам инверторов; блок коммутации импульсов выполнен в виде логического блока, содержащего три инвертора, четыре элемента И-НЕ и счетный триггер, причем входные зажимы блока коммутации импульсов подключены соответственно к входам первого и второго инверторов, выходы которых подключены соответственно к первым входам первого и второго элемента И-НЕ и к первому и второму входам третьего элемента И-Н выход которого через третий инвертор подключен к входу счетного триггера и первому входу четвертого элемента И-НЕ, на второй вход которого подключен выход счетного триггера,выход четвертого элемента И-НЕ подключен к вторым входам первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых подключены к выходным зажимам блока коммутации импульсов. На фиг. 1 приведено устройство дл управления мостовым широтно-импульсНым преобразователем; на фиг. 2 диаграммы напряжения. Предлагаемое устройство содержит два широтно-импульсных модулятора 1 и 2, выходы которых через инверторы 3 и связаны с управляющими входами ключей 5 и 6 одной из горизонталей моста 7 блока 8 коммутации импульсов, входы которого подсоединены к выходам широтио-импульсных модуляторов 1 и 2, а выходы подключены ко входам ключей 9 и 10 другой горизонтали моста 7 и ко входам инверторов 3 и t. Блок В коммутации импульсов выпол нен в виде логического блока, содержащего три инвертора 11, 12 и 13, четыре элемента И-НЕ lt-17 и счетный триггер 18, причем входные зажимы распределителя подключены соот- ; ветственно ко входам первого 11 и второго 12 инверторов, выходы которых подключены соответственно к первым входам первого 1 и второго 15 элементов И-НЕ .и к первому и второму входам третьего элемента И-НЕ 16,выход которого через третий инвертор 13 грдключен ко входу счетного триi- гера 18 и первому входу четвертого элемента И-НЕ 17 на второй вход которого подключен выход счетного триггера, выход четвертого элемента 9 4 И-НЕ 17 подключен ко вторым входам первого Н и второго 15 элементов. И-НЕ, выходы которых подключены к выходным зажимам блока 8 коммутации импульсов. Устройство содержит также обратные диоды двигатель постоянного тока 23; напряжение управления 24; выходы 25 и 26 широтноимпульсных модуляторов 1 и 2; выход 27 сметного триггера 18; напряжение управления 28 ключа 9; напряжение управления 29 ключа 5; напряжение управления 30 ключа 10; напряжение управления 31 ключа 6; выходное напряжение 32 преобразователя 7 на входе двигателя 23. Устрой,ство работает следующим образом. В исходном состоянии на выходах широтно-импульсных модуляторов 1 и 2, т.е. на входах блока 8, логический нуль, на выходах инверторов 11 и 12 - логическая единица, на выходе элемента И-НЕ 16 - логический нуль, на.выходе инвертора 13 - логическая единица. На выходе триггера 18 может как логическая единица, так и нуль, в зависимости от состояния триггера после включения устройства. Допустим, что на выходе триггера 18 логический нуль. Тогда на выходе элемента И-НЕ 17 - логическая единица, а на выходах элементов И-НЕ и 15t являющихся выходами блока 8, логический нуль, а на выходах инверторов 3 и 4 - логическая единица, т.е. в исходном состоянии сигналы управления подают на входы ключей одной горизонтали 5 и 6 либо 9 и 10 при положении триггера 18, соответствующем логической единице, на его выходе после включения устройства. При подаче на вход устройства управления входного сигнала один из широтно-импульсных модуляторов 1 либо 2, в зависимости от полярности входного напряжения, начинает вырабатывать импульсы, скважность которых пропорциональна величине входнбго напряжения 25 и 26. Импульсами модулятора 1 (2) через инверторы 11 (12) элемент И-НЕ 1б и инвертор 13 управляют состоянием счетного триггера 18, при помощи которого осуществляют деление частоты модуляции на 2-27. Входной и выходной сигналы триггера 18 подают на входы элемента И-НЕ 17, выходным сигналом которого вместе с выходными сигналами инверторов 11 и

592

12 посредством элементов И-НЕ Т и 15 формируют сигналы управления сответственно ключами горизонтали 9 10. Управление ключами другой гоизонтали 5 и 6 формируют инвертораи 3 и в противофазе к ключам 9 и 10.

Как видно из приведенных диаграмм (фиг. 2) при наличии последовательности импульсов на выходе одного из широтно-.мпульсных модуляторов 1 (2) посредством блока 8 распределяют указанную последовательность на две вертикали моста. При этом цикл переключения вертикали осуществляют в слуующей последовательности: вначале переключают одну вертикаль моста ключи 9 и 5 (10 и 6), затем дважды переключают другую вертикаль - ключи Ю и 6 (9,и 5), затем снова переключают первую. При этом частота коммутации каждого ключа в 2 раза ниже частоты коммутации на нагрузке, что позволяет вдвое повысить частоту коммутации напряжения на нагрузке и тем самым повысить быстродействие привода. Увеличение частоты коммутации напряжения на нагрузке приводит к уменьшению амплитуды пульсаций якорного тока и к соответствующему снижению потерь, т.е. к улучшению энергетических показателей привода и повышению его КПД.

Из диаграмм также видно, что в паузах, т.е. когда нагрузка не подключена к источнику, всегда замкнут ключ моста, образующий вместе с соответствующим обратным диодом цепь динамического торможения, что обеспечивает линейность механических харак;беристик привода во всех четырех квадрантах.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает повышение быстродействия и уменьшение потерь.

1029

Формула изобретения

1.Устройство для управления мостовым широтно-импульсным преобразователем, содержащее два широтно-импульсных модулятора, выходы которых через инверторы связаны с управляющими входами ключей одной из горизонталей моста, о,тлимающеес я тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения потерь, оно снабжено блоком коммутации импульсов, входы которого подсоединены к выходам широтно-импульсных модуляторов, а выходы - к входам ключей другой горизонтали моста и входам инверторов.

2.Устройство по п, 1, о т л и чающееся тем, что,блок коммутации импульсов выполнен в виде логического блока, содержащего три инвертора, четыре элемента И-НЕ и

счетный триггер, причем входные зажимы блока коммутации импульсов

подключены соответственно ко входам первого и второго инверторов, выходы которых подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов И-НЕ и к первому и второму

входам третьего элемента И-НЕ, выход которого через третий инвертор подключен ко входу счетного триггера и первому входу четвертого элемента И-НЕ, на второй вход которого подключен выход счетного триггера, выход четвертого элемента И-НЕ подключен ко вторым входам первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых подключены к выходным за1кимам блока коммутации импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Глазенко Т.Д. Импульсные полупроводниковые усилители в электроприводах. М.-Л., Энергия, 19б5, с.3233, рис. 18.

2. Там же, рис. 19.

287

L.L.

Лг/

f 5

(1

Фиг.1

;«/7

Уё.

Ш.1

25

j.n

Q

Ч5Ш.2

2S

О

te/;r. /

И

О

У§л

IS

гтп

ППП П П

28

W

31

%/;г. 7

J о