Транзисторный импульсный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) Ш 2993 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕПЬСТ АВТОР ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(53) 621.316.925.4:621.314.572 (088.8) (56) Каган В. Г., Усачев А. П. Быстродействующий глубокорегулируемый транзисторный электропривод постоянного тока. - Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод, 1981, вып. 3(92) с, 13 - 16.Токарный станок для обработки пруткового материала с ЧПУ мод. РЯ 2/ЯС. Паспорт основных средств. Раздел 9264 - О Тк 4. Техническая документация позиционного привода ХС 431 с транзисторным импульсным регулятором ТРЯ с. 9264 - 0 Рр 1, ЧЕВ бгойдгеЬгпазЬ 1 пепЬац 8 Ма 1, Каг 1 - МагхЯад 1, РРК, 1977.(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и используется в быстродействующих электроприводах. Цель изобретения - повышение надежности и облегче 4 Н 02 М 7537,Н 02 Н 7 ние поиска причины возникновения аварии- ного режима. Преобразователь содержит мостовой усилитель мощности на транзисторных ключах (ТК) 1 - 4, дроссель 5, датчики тока 6 и 7, двухпозиционный регулятор 8 тока, блок управления (БУ) 9, блок 26 электронной блокировки. Введение трех пороговых элементов (ПЭ) 10 - 12, сдвоенного дешифратора (СД) 13, шести Ю-триггеров (Т) 14 - 19, семивходового элемента ИЛИ - НЕ 27 обеспечивает эффективную защиту. При этом каждому виду неисправности ТК соответствует сигнал определенного элемента индикации 20 - 25. При возникновении аварийного режима ограничивается нарастание тока через ТК за счет появления сигнала на одном из выходов СД 13, опрокидывается один из Т 14 - 19 и сигнал поступает на БУ 9 через элемент ИЛИ - НЕ 27. В БУ 9 формируется сигнал, запирающий открытые в данный момент ТК. Неисправности какого-либо ТК соответствуют также включение определенного элемента индикации и отключение преобразователя в результате срабатывания ПЭ 12. Для повторного включения необходимо подать на схему единичный сигнал сброса 2. 4 ил.дам триггеров 14 - 19, блока 26 электронной блокировки и семивходового элемента ИЛИ - НЕ 27, шесть входов которого подсоединены к выходам триггеров 14 - 19, седьмой - к выходу блока 26 электронной блокировки, а выход соединен с управляющим входом блока 9 управления импульсным усилителем мощности.Двухпозиционный регулятор тока (фиг.2) состоит из двухвходового интегратора 28 и триггера Шмитта 29. Входы интегратора 50 55 Изобретение относится к преобразовательной технике, и может быть использовано в быстродействующих электроприводах постоянного тока, например, в приводах подачи металлорежущих станков с числовым программным управлением.Целью изобретения является повышение надежности преобразователя и облегчение поиска причины возникновения аварийного режима.10На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема двухпозиционного регулятора тока; на фиг, 3 - структурная схема блока управления импульсным усилителем мощности; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу транзисторного импульсного преобразователя.Транзисторный импульсный преобразователь (фиг. 1) состоит из импульсного усилителя мощности, выполненного на транзисторных ключах 1 - 4, соединенных по мосто вой схеме, в диагональ которой последовательно нагрузке включен сглаживающий дроссель 5, датчиков 6 и 7 тока, выполненных в виде шунтов, включенных в ветви мостовой схемы, двухпозиционного регулятора 8 тока, управляющие входы которого подключены к датчикам тока, сигнальный вход - к источнику сигнала задания тока Чз, а выход соединен с информационным входом блока 9 управления импульс-ным усилителем мощности, выходы которого соединены с управляющими входами транзисторных ключей, первого и второго пороговых элементов 10 и 11, входы которых подсоединены соответственно к датчикам 6 и 7 тока, третьего порогового элемента 12, вход которого подсоединен к шине питания импульсного усилителя мощности Чсдвоенного дешифратора 13, управляющие входы которого подсоединены к выходам пороговых элементов 10 и 11, первый информационный вход А подсоединен к выходу порогового элемента 12, а второй информа ционный вход В - к выходу двухпозиционного регулятора 8 тока, КЬ-триггеров 14 - 19, входы установки нуля которых объединены и подключены к источнику сигнала сброса 2, входы установки единицы подсое динены к первому, третьему, четвертому, пятому, шестому и седьмому выходам сдвоенного дешифратора 13, элементов индикациина светодиодах 20 - 25, подключенных к выхоявляются управляющими входами двухпозиционного регулятора тока, первый вход триггера Шмитта подключен к выходу двухвходового интегратора, а второй является сигнальным входом регулятора. Выход триггера Шмитта является выходом регулятора.Блок управления импульсным усилителем мощности (фиг, 3) состоит из узла 30 синхронизации, вход которого является информационным входом блока, узлов 31, 32 задержки, входы которых подсоединены к противофазным выходам узла 20 синхронизации, элементов И 33, 34, первые входы которых подсоединены к выходам узлов 31 и 32 задержки, а вторые объединены с управляющим входом блока, узлов 35 и 36 гальванической развязки, входы которых под соединены к выходам элементов И, а выходы являются выходами блока управления импульсным усилителем мощности,Сдвоенный дешифратор 13 представляет собой два двухразрядных дешифратора с объединенными информационными и раздельными управляющими входами,Таблица истинности дешифратора имеет следующий вид.Сдвоенный дешифратор может быть пост.роен на логических элементах И, ИЛИ и НЕ, на основе матрицы постоянного запоминающего устройства либо на стандартных элементах, например на микросхемах К 155 ИД 4,Устройство работает следующим образом.Возможны два режима работы: нормальный, когда ток, протекающий через транзисторные ключи импульсного усилителя мощ ности, не превышает допустимых пределов, аварийный, когда ток превышает установленные пределы. Причинами аварийных режимов могут быть уменьшение нагрузки вплоть до короткого замыкания и отказ какого-либо транзисторного ключа импульсного усилителя мощности.При нормальной работе поочередно включаются пары транзисторных, ключей 1, 2 и 3, 4. Нагрузка через включенную пару ключей, сглаживающий фильтр 5 и один из датчиков 6, 7 тока подключается к источнику питания Ч, Падение напряжения на каждом датчике тока Ч пропорционально мгновенному значению тока, протекающего через включенную пару транзисторных ключей. Сигналы с датчиков 6 и 7 тока поступают на управляющие входы двух- позиционного регулятора 8 тока, на сигнальный вход которого поступает напряжение задания тока Чз. В двухпозиционном регуляторе 8 тока импульсный сигнал Чг интегрируется интегратором 28 и сравнивается с сигналом задания тока Чз на триггере Шмитта 29. Характеристика триггера Шмитта имеет вид петли гистерезиса.1229933 3В моменты равенства выходного напряжения интегратора 28 Чн пороговым напряжениям триггера Шмитта проходит опрокидыва ние последнего и выходной логический сигнал Х двухпозиционного регулятора тока 8 изменяет значение на противоположное (фиг, 4). Сигнал поступает на блок 9 управления импульсным усилителем мощности. В блоке 9 происходит синхронизация сигнала Х с помощью устройства 30 синхронизации, одновременно преобразующего сигнал Х в два противофазных сигнала. Узлы 31 и 32 задержки задерживают передние фронты сигналов на время Л 1, необходимое для надежного запирания ключей, формируя сигналы Х, Х 2 (фиг. 4), Элементы И 33 и 34 блокируют дальнейшее прохождение сигналов при нулевом значении сигнала У, поступающего на управляющий вход блока 9. При У = 1 сигналы Хь Х через элементы И 33 и 34 поступают на узлы 35 и 36 гальванической развязки, каждый из которых имеет два выхода. При единичном значении сигнала Х на входе блока управления импульсным усилителем мощности появляЮтся сигналы на выходах первого узла 35 гальванической развязки, поступающие на транзисторные ключи 1 и 2. При х = 0 появляются сигналы на выходах второго узла гальванической развязки, отпирающие ключи 3 и 4, В нормальном режиме работы преобразователя ток, протекающий через транзисторные ключи, не превышает допустимых значений, поэтому сигналы на выходах пороговых элементов 10 и 11 а и а 2 равны нулю. Напряжение на шине питания Чн равно номинальному и сигнал аз на выходе третьего порогового элемента 12 равен единице, Оба канала сдвоенного дешифратора 13 заперты и в соответствии с таблицей истинности на всех выходах сдвоенного дешифратора 13 сигналы равны нулю. Ю-триггеры 14 - 19 предварительно установленные сигналом Х в нулевое состояние, своего состояния не изменяют, индикаторы 20 - 25 не светятся, сигнал на выходе элемента ИЛИ - НЕ равен единице.При возникновении аварийного режима увеличивается ток через транзисторные ключи 1 - 4, проходящий по одному из датчиков 6 или 7 тока. При этом сигнал а 1 или а 2 одного из порогового элементов 10 или 11 изменяет свое значение на единичное, появляется единичный сигнал на одном из выходов дешифратора 13, опрокидывается один из КЯ-триггеров 14 - 19, зажигается один из индикаторов 20 - 25, на выходе элемента ИЛИ - НЕ появляется сигнал У = О, поступающий на блок 9 управления импульсным усилителем мощности. В блоке 9 запираются элементы И 33 и 34 и в результате запираются открытые в данный момент транзисторные ключи. Таким образом ограничивается нарастание тока через транзисторные ключи. Номер зажженного индикатора зависит от причины возникновения аварийного режима.При перегрузке преобразователя или ко ротком замыкании в цепи нагрузки из-завключенной последовательно нагрузке 5 индуктивности напряжение на шине питания существенно не изменяется, поэтому сигнал аз на выходе третьего порогового элемен та 12 остается равным единице. В зависимости от момента возникновения перегрузки возможны следующие состояния элементов схемы: Х = 1, включены ключи 1 и 2, а 1 = 1, единичный сигнал присутствует на четвертом выходе дешифратора (Р 4) и на 15 выходе третьего триггера 16, зажжен третий индикатор 22; Х = О, включены ключи 3 и 4, а=1, единичный сигнал присутствует на шестом выходе дешифратора (Е 2) и на выходе пятого триггера 18, включен пятый 20 индикатор 24. Таким образом, третий индикатор показывает причину отключения (перегрузка) при положительном выходном напряжении, пятый индикатор (перегрузка) при отрицательном выходном напряжении. 25 При неисправности какого-либо транзисторного ключа 1 - 4 в момент включения исправной пары транзисторных ключей возникает сквозной ток преобразователя. Сквозной ток не проходит через сглаживающий.фильтр 5, поэтому его появление сопро- ЗО вождается резким уменьшением напряжения 7 п на шине питания из-за индуктивности источника питания преобразователя. В результате срабатывает пороговый элемент 12 и сигнал аз на его выходе принимает нулевое значение. В зависимости от причины аварии возможны следующие состояния элементов схемы: неисправен ключ 1, сквозной ток возникает при включении пары ключей 3 и 4, при Х = О, а = 1, появляется единичный сигнал на пятом выхо О де дешифратора (Е 1) и на выходе четвертого триггера 17, включен четвертый индикатор 23; неисправен ключ 2, сквозной ток возникает при включении пары ключей 3и 4 при Х = О, а = 1, единичный сигнал появляется на первом выходе де шифратора (Д 1) и на выходе первого триггера, включен первый индикатор 20; неисправен ключ 3, сквозной ток возникает при включении пары ключей 1 и 2 при Х = 1, а 1 = 1, единичный сигнал появляется на третьем выходе дешифратора (РЗ) и на выходе второго триггера 15, включен второй индикатор 21; неисправен ключ 4, сквозной ток возникает при включении пары ключей 1 и 2 при Х = 1, а = 1, единичный сигнал появляется на седьмом выходе дешифратора (ЕЗ) и на выходе шестого триггера 19, включен шестой инди.катор 25.229933Таким образом, каждому неисправному ключу соответствует включение одного индикатора,Для повторного включения преобразователя необходимо подать на схему единичный сигнал сброса 2.Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность преобразователя благодаря эффективной системе защиты и облегчить поиск причин возникновения аварийных режимов.10Кроме того, использование предлагаемого транзисторного импульсного преобразователя в электроприводе постоянного тока, например в электроприводе подачи токарного станка с числовым программным управлением, позволяет увеличить уставку токоограни чения системы управления электроприводом без снижения надежности преобразователя.В результате сокращается время перемещения инструмента или какого-либо другого механизма и повышается производительность станка. Формула изобретения О Х Х О О О 1 Оо О О 1 О О х х Запрещенное состояние П р и м е ч а н и е, Х - произвольное состояние. Транзисторный импульсный преобразователь, содержащий импульсный усилитель мощности на четырех силовых транзисторных ключах, соединенных по мостовой схеме, в два плеча которой включены датчики тока, выполненные в виде шунтов, сглаживающий фильтр, включенный последовательно с нагрузкой в диагональ моста, двухпозиционный регулятор тока, управляющие входы которого подсоединены к датчикам тока, сигнальный вход - к выходу для подключения источника сигнала задания тока, а выход соединен с информационным входом блока управления импульсным усилителем мощности, выходы которого соединены с управляющими входами транзисторных ключей, и блок электронной блокировки, отличающийся тем, что, с.целью повышения надежности преобразователя и облегчения поиска причин возникновения аварийных режимов, в него введены три пороговых элемента, сдвоенный дешифратор, шесть К 5- триггеров, элементы индикации и семивходовый элемент ИЛИ - НЕ, причем входы первого и второго пороговых элементов подсоединены к выходам датчиков тока, вход третьего порогового элемента соединен с выводом для подключения источника питания импульсного усилителя мощности, выходы первого и второго пороговых элементов соединены с управляющими входами сдвоенного дешифратора, первый информационный вход которого подсоединен к выходу третьего порогового элемента, а второй информационный вход - к выходу двухпозиционного регулятора тока, входы установки единицы КЬ-триггеров подключены к первому, третьему, четвертому, пятому, шестому и седь мому выходам дешифратора, а входы установки нуля КЯ-триггеров соединены с выводом для подключения источника сигнала сброса, выходы К 5-триггеров соединены с элементами индикации и с соответствующими входами семивходового элемента ИЛИ - ЗО НЕ, седьмой вход которого подключен квыходу блока электронной блокировки, а выход соединен с управляющим входом блока управления импульсным усилителем мощности. 0 0 О О О О О 0 1 О О О О О О О О 1 О О О О О О О О 1 О О О О О О О О 1 О О О О О О О О 1 О О О О О О О О 1 О О О О О О О О 1 О О О О О О О О 1СостаТехред ТиражВНИИ ПИ Государствепо делам изобрет 13035, Москва, Ж - 35 лиал ППП сПатент, г. итель С.Луз И. Верес 31нного комите ений и откр Раушская н Ужгород, ул. новКорректор АПодписноеа СССРытийаб., д, 4/5Проектная, 4 мокосо