Двухтактный инвертор

(61) 1 (21) (22) (46) (72) (53) (56) Ф 58 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЯНРЦТИЙ 5844153567618/24-0728.03.8307.02.85. Бюл. У 5В.И.Кочергин и А.М.Кривенцов621.314.57(088,8)1. Авторское свидетельство СССР415, кл. Н 12 М 7/537, 1977.(54) (57) ДВУХТАКТНЫИ ИНВЕРТОР по авт. св. 9584415, отличающ и й с я тем, что, с целью улучше. ния точностных и энергетических характеристик при.управлении ограничением выходного напряжения, в него введены третий и четвертый компараторы, два двувходовых логических элемента И, два двувходовьи.логических элемента ИПИ с прямьы и инверс; ным выходами и логический элементИЛИ-НЕ, один из входов которого сое, динен с выходом третьего компаратора и входом первого элемента ИЛИ, дру" гой - с выходом четвертого компарато-; ра и входом второго элемента ИЛИ, а выход - с первыми объединенными входами элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, причем выход первого элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, а выход второго - с вторым входом второго элемента ИЛИ, при этом первые вхьды третьего и четвертого компараторов соединены соответственно с первым и вторым выходом генератора пилообразного напряжения, а вторые входы объединены и под-Фклвчены к выоду регулнроввлнн огра ничения выходного напрлженияр пряные н ннвероные выходы клементов илл 1 , связаны в противофазе с управляющими ; входами.транзисторов смежных плеч фмостового усилителя мощности.Изобретение относится к преобра-зовательной технике и может быть использовано в следящих электроприводах различных объектов народного хозяйства. 5По основному авт, св. 9.584415 известен двухтактный инвертор, содержащий генератор симметричного пилообразного напряжения с двумя выходами, сигналы которого находятся в про тивофазе, которые подключены к первым входам двух компараторов, вторые входы которых объединены и подключены к выводу задания выходного напряжения, мостовой усилитель мощнос ти, управляющие входы транзисторов которого связаны в противоФазе с выходами компараторов Я .Известное устройство обеспечивает изменение величины и полярности выходного напряжения мостового усилителя мощности от входного сигнала напряжения постоянного тока широтно" импульсным методом регулирования, когда динамические потери равномерно распределены между всеми силовыми элементами, частота тока в нагрузке в два раза вьппе частоты переключения . силовых элементов, а выходное напря 30 жение состоит из импульсов только одной полярности. При использовании инвертора в следящих электроприводахвозникает необходимость ограничения выходного напряжения как в процессе регулирования частоты вращения двигателя с целью получения необходимого качества переходного процесса, так и при питании двигателей, у которых максимальное напряжение значительно меньше 0, . Последнее обсто 40питятельство особенно существенно для многокоординатных электроприводов промьппленных роботов, где используются на разных координатах двигатели различных мощностей и, как следствие, различных напряжений питания от десяток до сотен вольт, а питание всех инвсрторов осуществляется от единого источника постоянного тока,Работаиннертора в следящих элект роприводах с отсутствием регулируемого ограничения по максимальному выходному напряжению приводит к значительным перерегулированиям и ухудшению точностных и энергетических 55 характеристик.В известном устройстве существует единственный путь ограничения выходного напряжения инвертора - ограничение входного напряжения +Орамплитуда которого определяется размахом напряжения пилы генератора идостигает 1 В, а минимальное значение определяется диапазоном регулифрования привода и составляет (103"10 5 ) В. Осуществить ограничениетакого уровня сигнала с требуемойточностью и дискретностью чрезвычайно сложно,Цель изобретения - улучшение точностных и энергетических характеристик при управлении ограничением выходного напряжения.Поставленная цель достигается тем,что в двухтактный инвертор введенытретий и четвертый компараторы, двадвувходовых логических элемента И,два двувходовых логических элементаИЛИ с прямым и инверсным выходами илогический элемент ИЛИ-НЕ, один извходов которого соединен с выходомтретьего компаратора и входом первого элеемента ИЛИ, другой - с выходом четвертого компаратора и входомвторого элемента ИЛИ, а выход - спервыми объединенными входами логических элементов И, вторые входыкоторых соединены соответственно свыходами первого и второго компараторов, причем выход первого элементаИ соединен с вторым входом первогоэлемента ИЛИ, а выход второго - свторым входом второго элемента ИЛИ,при этом первые входы третьего и четвертого компараторов соединены соответственно с первым и вторым выходом генератора пилообразного напряжения, прямые и инверсные выходыэлементов ИЛИ связаны в противофазес управляющими входами транзисторовсмежных плеч мостового усилителя мощности, вторые входы компараторовобъединены и подключены к выводу регулирования ограничения выходногонапряжения.На фиг. 1 приведена структурнаясхема двухтактного инвертора; нафиг.2-5 - диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы устройства.Инвертор содержит генератор 1 пилообразного напряжения, первый 2,второй 3, третий 4 н четвертый 5компараторы, два.логических элемента И б и 7, логический элемент ИЛИНЕ 8,два логических элемента ИЛИ 9 и10 с прямым и инверсными выходами,которые через элементы развязки(не показаны) подключены к соответствующим управляющим входам усилителя мощности на транзисторах 11-14.Первый выход генератора 1 симметричного двухполярного напряжения сое динен с первыми входами первого 2 и третьего 4 компараторов, а второй выход генератора - с первыми входами второго 3 и четвертого 5 компараторов. Вторые входы компараторов 2 и 3 сое динены с входным выводом управления выходным напряжением инвертора, а вторые входы компараторов 4 и 5 - с входным выводом ограничения выходного напряжения инвертора. Выходы компараторов 2 и 3 соединены соответственно с первыми входами первого 6 и второго 7 элементов И, выходы компараторов 4 и 5 соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 8, выход которой 20 соединен с вторыми входами элементов И 6 и 7 и соответственно первыми вхо" дами первого 9 и второго 10 элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами перво. 25 го 6 и второго 7 элементов И, Прямой и инверсный выходы элемента ИЛИ 9 связаны соответственно с управляющими входами силовых элементов 11 и 12 мостового усилителя мощности,а прямой и; З 0 инверсные выходы элемента ИЛИ 10 -" соответственно с управляющими входамй силовых элементов 13 и 14 этого усилителя мощности. На фиг. 2 приведены временные диаграммы .пилообразных напряжений . генератора О и О п, напряжения на входной шине инвертора Цр, на- . пряжение управления ограничейием, выходные сигналы компараторов О , Ъ .3 и е и сигналы управления силовыми элементами мостового усилителя а , о , а также выходное на 1 1пряжение инвертора, когда/0 рр/с О для положительной полярности входного напряжения ОдрЭ На фиг. 3 приведены выходные сигналы компараторов, сигналы управления силовыми элементами мостового 50 усилителя и выходное напряжение инвертора, когда/0 / Ц для положительной полярности входного сигнала Оур,На фиг. 4 и 5 приведены аналогич- ныл сигналы, но для отрицательной по лярности входного сигнала 0 рр .Инвертор работает следукщим образом. При положительном значени напряже. ния О , и Цо, ъ/ц /скважность импульсов а иЪ на выходе компараторов 2 и 3 больше двух и их длительность болИ ше длительности импульсов 3 и Е на выходе компараторов 4 и 5, Следовательно, передний фронт импульса а по" является раньше переднего фронта импульса 3 , а задний фронт импульса О исчезает после исчезновения заднего фронта импульса 4 .,Такие же соотношения сохраняются для сигналов Ь и Е . Поскольку импульсы а и 3 , Ъ и е имеют общие оси симметрии, то прн отсутствии импульсов о и е ( =1, е = 1) с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 8 поступаетсигнал на вторые входы элементов И 6 и 7, и сигналы а и о передаются на выходные выводы элементов ИЛИ 9 и 1 О, а при наличии импульсов д и Я они заменяют соответственно импульсы а и о на этих выходных шинах. Поскольку при Оор)/Овр/ импульсы а ио совпадают с импульсами а и Ъ на выходах элементов ИЛИ 9 и 10 при О = 1, Ь = 1 открыты силовые элементы 11 и 14 и выходное напряжение инвертора равно нулю, при а = 1, Ъ, = 1 аткрыты силовые лементы 12 и 14 и выходное напряжение инвеРтора Равно +Оп, пРи а = 1, о = 1 открыты силовые элементы 12 и 13 и выходное напряжение инвертора равно нулю.При положительном напряжении ц ур и 1 ф(длительность импульсов а и Ъ меньше длительности импульсов о и Е. Следовательно, после передачи импульсов о 1 и е на выходные шины сиг 1 (налов а и Ь , когда на вторые входы элементов И 6 и 7 подан сигнач с выхода элемента ИЛИ-НЕ 8, на и первых, входах сигналов нЕт, также нет сигна-. лов на выходе элемента ИЛИ 9 и 10. В остальном работа устройства полностью совпадает с описанной. При этом выходное напряжение инвертора ограничено значением входного сигнала ОогрПри отрицательном значении напряжения Оцдр иОщр/Ор/скважность импуль сов а и Ъ на выходе компараторов 2 и 3 меньше двух и их длительность всегда больше длительности импульсов о и. . В остальном работа устройства полностью совпадает с описанием для положительного значения напряжения,Эрдели. 703/43 Тираж 646ИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раущская нЗака дписное аб., д. 4/5 Проектная, 4