Коммутатор

(51) 4 Н 03 К 17/60 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.8) В., Э я скв елях ика вева Ю12 детел03 К е относится к автомаСпособ устранен импульсных усил Электронная тех ке,/Под ред, Ко связь. 1981, выАвторское св М 621095, кл . Н (54) КОММУТАТОР (57) Изобретени аицев В.А.зных токов в мощностиавтомати- И. М.: Радиос. 234-237. ство СССР 7/60, 21.03.7 801480113 А 1 тике и может быть использовано в коммутационной аппаратуре для регулирования напряжения постоянного тока,подаваемого на активно-индуктивнуюнагрузку, например электродвигатель,Целью изобретения является повышениенадежности за счет устранения сквозных токов через силовые ключи. Цельдостигается введением триггера 12 иэлемента ИЛИ-НЕ 11. Управляющие ключи 8 и 9 совместно с триггером 12 иэлементом ИЛИ-НЕ 11 исключают привоздействии сигналов с датчиков 5 и7 тока и модулятора 10 длительностиодновременное включение силовых ключей 1 и 2, 2 ил.30 Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в коммутационной аппаратуре для регулирования напряжения постоянного тока, подаваемого на активно-индуктивную нагрузку, например электродвигатель.Цель изобретения - повышение надежности эа счет устранения сквозныхтоков через силовые ключи. ОНа фиг, 1 представлена блок-схемакоммутатора; на Фиг. 2 - временныедиаграммы его работы.Коммутатор содержит первый и второй силовые ключи 1 и 2, активно-индуктивную нагрузку 3, первый обратный диод 4, первый датчик 5 тока,второй обратный диод 6, второй датчик 7 тока, первый и второй управляющие ключи Я и 9, модулятор 10 длительности, элемент ИЛИ-НЕ 11 и триггер 12,Первый и второй силовые ключи 1 и2 соединены между собой последовательно и подключены выходными зажимами к соответствующим шинам 13 и14 двуполярного источника питания. Кточке соединения силовых ключей 1 и2 подключена первым выводом активноиндуктивная нагрузка 3, напримерякорь двигателя. Параллельно первомусиловому ключу 1 включена цепочка,состоящая из последовательно соеди -ненных обратного диода 4 и датчика 5тока, а параллельно второму силовомуключу 2 - аналогичная цепочка из обратного диода б и датчика 7 тока.Выходы датчиков 5 и 7 тока соединеныс соответствующими входами элементаИЛИ-НЕ 1, а его выход соединен с Свходом триггера 12. Противофаэные выходы триггера 12 подключены к соответствующим управляющим входам управляющих ключей 8 и 9. Первый выход модулятора 10 длительности соединен через первый управляющий ключ 8 с управляющим входом первого силовогоключа 1, Второй выход модулятора 10длительности соединен с Р-входомтриггера 12 и через второй управляющий ключ 9 с управляющим входом второго силового ключа 2. Импульсы управления, вырабатываемые модулятором10 длительности по первому и второмувыходам, находятся в противофазе,Вход модулятора 10 длительности соединен с управляющей шиной 15. Второйвывод нагргки 3 подключен к среднейточке 16 источника питания. На Фиг,2 обозначены: 17 - сигнална первом выходе модулятора 10; 18сигнал. на выходе элемента ИЛИ-НЕ 11;19 - сигнал на инверсном выходе триггера 12; 20 - сигнал на выходе управляющего ключа 8; 21 - сигнал на выходе управляющего ключа 9; 22 - сигнална выходе датчика 5 тока; 23 - сигнал на выходе да .ика 7 тока; 24сигнал на выходе силового ключа 1;25 - сигнал на выходе силового ключа 2.Коммутатор работает следующим образом.При подаче управляющего сигнала суправляющей шины 15 на вход модулятора 1 О длительности на его выходахпоявляется импульс продолжительностью, пропорциональной сигналу управления, Импульсы управления, формируемые на выходах модулятора 10 длительности, находятся в противофазеи обеспечивают поочередную коммутацию силовых ключей 1 и 2,Рассмотрим режим работы коммутатора, обеспечивающий движение якоря,например, по часовой стрелке. Когдапервый силовой ключ 1 открывается,то потребляет ток от источника питания. При закрытии силового ключа 1происходит замыкание тока нагрузкичерез диод 6.Пусть исходное состояние выходныхуровней триггера 12 обеспечивает открытое состояние первого управляющего ключа 8 и закрытое состояние второго управляющего ключа 9, а выходные сигналы с модулятора 10 к томуже обеспечивают открытое состояниепервого силового ключа 1 и закрытоесостояние второго силового ключа 2.Нагрузка 3 подключена к источникупитания положительной полярности,Обратные диоды 4 и 6 закрыты. Выходной сигнал с датчиков 5 и 7 тока отсутствует. На управляющий вход первого силового ключа 1 проходит импульс управления, а на управляющемвходе второго силового ключа 2 сигнал отсутствует. Такое состояниедлится до тех пор, пока модулятор 1 Одлительности не переключится и напервом его выходе полярность импульса управления не изменится на противоположную. Начинается процесс закрывания первого силового ключа 1, Поддействием ЭДС самоиндукции нагрузки3 открывается диод 6, и через датчик7 тока течет ток. Второй силовойключ 2 остается закрытым в течениеэтого интервала времени,При переходе в режим работы обрат 5ного вращения якоря двигателя распределение токов в схеме изменяется.Режим обратного вращения начинаетсяс момента, когда в период закрытияпервого силового ключа 1 ток нагрузки, протекающий через диод 6, спадает до нуля. При этом выходной сигнал датчика 7 тока, изменяя состояние уровней одного из входов элемента ИЛИ-НЕ 11, обеспечивает подачу 5тактового импульса на С-вход триггера 12, Вследствие этого сигнал, подаваемый с одного из выходов модулятора 10 длительности на 0-вход триггера 12, приводит к изменению состояния его выходов на противоположное,что приводит к открыванию второгоуправляющего ключа 9 и закрываниюпервого управляющего ключа 8. Импульс управления, который в этот период времени поступает с выхода модулятора 1 О длительности, попадает науправляющий вход второго силовогоключа 2 и открывает его. Через открытый силовой ключ 2 течет ток, приводящий к обратному вращению якорядвигателя (нагрузка 3). При последующей коммутации второй силовой ключ 2закрывается, а первый силовой ключ1 должен открыться. Но при закрывании второго силового ключа 2 под действием ЭДС самоиндукции нагрузки 3открывается обратный диод 4, и черездатчик 5 тока течет ток. После спадания тока датчика 5 тока до нуля 40выходной сигнал его, изменяя состояние уровня одного из входов элементаИЛИ-НЕ 11, обеспечивает подачу тактового импульса на С-вход триггера 12,вследствие чего сигнал, подаваемыйс выхода модулятора 1 О длительностина Р-вход триггера 12, приводит кизменению состояния его выходов напротивоположное, что обеспечивает открывание второго управляющего ключа9 и закрывание первого управляющегоключа 8. Импульс управления, которыйв этот период времени поступает с выхода модулятора 1 О длительности, попадает на управляющий вход первогосилового ключа 1 и открывает его, Через открытый силовой ключтечетток, ссответствуюший нужному режимуработы цвигателя. Таким образом, управляющие ключи 8 и 9 вместе с триггером 12 и элементом ИЛИ-НЕ 11 обеспечивают при воздействии сигналов с датчиков 5 и 7 тока и модулятора 10 длительности включение силовых ключей 1 и 2 только в тех случаях, когда это требуется в зависимости от режима работы. Применение двуполярного источника питания позволяет изменять при необходимости направление движения якоря двигателя. В коммутаторе исключается одновременное нахождение силовых ключей 1 и 2 в открытом состоянии в результате воздействия сигналов с дат - чиков 5 и 7 тока через элемент ИЛИНЕ 1 и триггер 12 на управляющие входы ключей 8 и 9, Это приводит к устранению сквозных токов через силовые ключи и повышению надежности работы устройства.Формула изобретенияКоммутатор, содержащий модулятор длительности, вход которого подключен к управляющей шине, первый и второй выходы модулятора длительности подключены к входам соответственно первого и второго управляющих ключей, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно первого и второго силовых ключей входы которых соединены соответственно с плюсовой и минусовой шинами питания, выходы силовых ключей соединены с первым выводом нагрузки, первый и второй силовые ключи зашунтированы соединенными последовательно соответственно первыми и вторыми обратным диодом и датчиком тока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности эа счет устранения сквозных токов через силовые ключи, введены триггер и элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков тока, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к С-входу триггера, 0-вход которого подключен к второму выходу модулятора длительности, инверсный выход триггера подключен к управляющему входу первого управляющего ключа, а прямой выход - к управляющему входу второго управляющего ключа, второй вывод нагрузки подключен к средней точке источника питания.Составитель А.ЧаховскийТехред М,Ходанич рректор Н.Гунь Редактор А.Лежнина Заказ 2557/55 Тираж 885 ПодписноВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 ГКНТ .ССС ствецно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Произ