Двухпозиционная система регулирования тока

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(6) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 10.0 Ц. 78 (21) 2600(76/2 Й51)М. Кл соединением заявки М 6 0 ооударстоапвй камвт СССР ао делан изобретений я открытей23)Приоритет Опубликовано 30 03. 82, Бюллетень ЗЧЬ Дата опубликования описания 30. 03. 82 53) УДК 621,311.) ДВУХПОЗИЦИОННАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНТОКА ет л,Изобретение относится к импульсным системам автоматического регули" рования и может быть использовано в электроприводах систем: автоматики.Известна двухпозиционная системарегулирования тока с несимметричным законом переключения, состоящая из сравнивающего элемента, схемы формирования, ключевого преобразователя, измерителя тока и нагрузки. Схема формирования включает в себя дватриггера, четыре компаратора уровня с изменяемым порогом срабатывания и четыре запоминающих элементамиТакая система осуществляет несимметричный закон переключения силовых ключей, при котором, как известно, требуемая частота коммутации при заданной величине пульсаций тока в два раза ниже, чем при сим". метричном законе, а, соответственно,и о(ыше энергетические пока" затели системы. Одна она. обладаюфтом по входному си гналу,т.е. в некоторой области измейения ф входного сигнала управления силовыеключи не включаются и в нагрузке ток .отсутствует. Регулировоцная характеристика оказывается нелинейной, цтоне позволяет применять такую системув устройствах с высокими требованиями к показателям качества регулирования.Наиболее близкой к предлагаемойявляется двухпоэиционная система регулирования тока, содержащая соединенные последовательно источник входного сигнала, компаратор уровня, логическое устройство, ключевой преобразователь напряжения, цепь нагрузкии датчик тока, выход которого подключен ко второму входу компаратораКомпаратор уровня обладает харак"теристикой типа "гистереэис" ипереключается в то или другое состоя"ние, когда сигнал с выхода датчика917178 нагрузке с задан лй амплитудой пульсаций, как и при симметричном законе пере" клечения силовых ключей, однако с часто- . той коммутации значительно меньше.При 1 Ф 0 процессы в системе провхтекают аналогично, с той .лишь разни" цей, что КУ 2 находится всегда в одном состоянии и включаются ключи либо четной, либо нечетнс,1 групп. Рассмотрим подробнее работу системы при О О (Фиг. 3). В момент й ток наЪгрузки равен нулю и, соответственно, Одт=О При этом выполняется условие (1) и КУ 1 находится в таком состоянии, что напряжение на его выходе От О. Поскольку Од+О) О, т.е. выполняется условие (6), то КУ 2 находится в таком состоянии, что О 0, Выходной сигнал КУ 3 при этом больше нуля. Такая комбинация выходных сигналов ком" параторов в соответствии с уравнениями (7)-(10) обеспечивает включение ключей К 2, Ю и ток нагрузки воэрас" тает. 0; также возрастает, становится больше, чем (-08) и в момент времени й выполняется условие (2). КУ 1 опрокидывается и при этом выклю" чается К 2. Ток нагрузки спадает, замыкаясь. через К, Д 3. В момент времени й, выполняется условие (1) и КУ 1хвновь опрокидывается, включая ключ К 2. Ток нагрузки вновь возрастает. цалее процессы повторяются. Если нагрузка обладает активной ЗДС 1 на 5соответственно; причем Ч 1 соответст вует замкнутому состоянию ключа, а ЧхО - разомкнутомч.О, О, 0 - выходные сигналы компараторов КУ 1, КУ 2, КУ 3 соответствен-но, положительные значения которых приняты за логическую схему, а отрицательные - за логический нуль.Эпюры напряжений, характеризуе: щйе электромагнитнйе процессы в 19 системе, приведены на Фиг.2 и 3. Фиг, 2 иллюстрирует работу системы при 01=0, а Фиг. 3 - при ОФ О,При.нулевом входном. сигнале в начальный момент времени (С) ток . 1 ,равен нулю и 0 ;-О. Компаратор уров" ня КУ 1 находится в одном из двух ус : тойчивых состояний. Предположим, что напряжение на его выходе положительное Ор 0. Тогда на выходе КУ 2 напря- р жение О О, При переходе КУ 2 в отри-. цательное состояние на выходе диФФеренцирующей цепочки 5 Формируется импульс отрицательной полярности такой, что выполняется условие 2 (3) и КУ 3 переходит в состояние, при котором на выходе Формируется положи тельное напряжение 0ОТакая комбинация сигналов на выходах компараторов обеспечивает посредством логического устройства включение ключей К 2 и КМ (уравнение (8), (10), в ре-зультате чего на нагрузку подается напряжение источника питания, Ток нагрузки возрастает и соответственнс возрастает напряжение на выходе дат- чика тока О,Ат. В момент времени с, напряжение.О = ЬО и выполняется условие (2) опрокидывания КУ 1 КУ 1 скачком переходит з другое устойчивое состояние, при котором В 0. При этом в соответствии с (8) выключается ключ К 2, ток нагрузки нач нает. спадать,.замыкаясь через Кч и .Д 3. Напряжение на нагрузке при этом рав-но нулю. В момент времени с обесйе". чивается условие ( 5 ) переключения КУ 2. Компаратор КУ 2 опрокидывается в лоложительное состояние и через диФцепоч-, ку опрокидывает КУ 3 в отрицательное состояние. При этом логическое устройство обеспечивает закрывание ключа К 4 и открывание ключей К 1 и К 3, в результате чего к нагрузке подключа,ется напряжение противоположной поМ лярности. Ток нагрузки при этом вна" чале спадает до нуля, протекая через Д 1 Д 3 против источника питания, а затем нарастает в противоположном иаправлении, протекая через К 1, К 3. Вмомент времени В выполняется условие (1). КУ 1 возвращается в исходноесостояние, В результате включается"К 1 и ток нагрузки замыкается черезК 3 и Д 1. В момент времени 6 д выполняется условие (6), КУ 2 опрокидывается в положительное состояние и воздействует через диФцепочку на КУ 3 таким образом, что КУ 3 переходит в отрицательное состояние, При этом вы"ключается,ключ К 3 и включается клочи К 2, К. Ток нагрузки вначале протекает через диоды Д 2, Дч встречнос ЭДС источника питания, а затем,нарастает, протекая через К 2, Кч. Да.лее процесс. повторяется. Напряжениена нагрузке в этом режиме представляет собой последовательность разно"полярных импульсов, чередующихся спаузами нулевого напряжения (Фиг. 2)В результате в "окрестностифнулевого.значения входного сигнала система не1 имеет "мертвой эоны",когда ток отсутст 1 вует,а обеспечивает протекание тока в7 9171 пример, якорь электродвигателя), то возможен такой режим, что ток продолжает нарастать даже, когда включен только один ключ, Такой режим показан на фиг.3, начиная с мо- з мента времени Ь. В момент выполняется условие и опрокидываетсл, КУ 3 При этом логическое устройство перестраивается таким образом, что при ОА 0 включаются ключи нечетной 0 группы (К 1, К 3), а при 00 включается один из ключей четной группы (К 2 или КУ 4. Пр этом энергия возвращается в источнИк и ток нагрузки пульсирует так, чуто амплитуда пульсаций 15 сигнала датчика тока равна ДО, а гладкая составляющая сигнала датчика тока рав а 0. Если активная ЭДС нагрузки из енвется так, что ток нагрузки бу ет спадать при протекании 20 через один ключ и диод ( начиная с момента Ьр),то через некоторое время наступит момент., когда будет выполняться услвие ( 3) и КУ 3 опрокидывается в исходное состояние. Логичес кое устройство перестраивается так, что при ОО открывается один из клинчечетной группы К 2 или К 4, а при 0 0 открываются оба ключа четной группы ( уравнения 7 - 10), 30 т.е. осуществляется режим потребления энергиииз источника. Напряжение на,нагрузке в этих режимах однополярное (фиг.3),Как видно из вышеизложенного, в системе осуществляется несимметрицный закон переключения силовых ключей. В результате требуемая частота коммутации для обеспецения той же амплитуды пульсаций тока нагрузки уменьшается по сравнению с симметричным законом более, цем в два раза. Это в свою очередь приводит к снижению коммутационных потерь, которые при работе импульсного преобразователя в системах быстродействующего электропривода составляют основную долю потерь в преобразователе. При этом предлагаемая система регулирования не имеет зоны нечувствительности в области малых значений входных сигналов управления т.е. обладает линейной регулировочной характеристикой,Формула изобретенияДвухпозиционная система регулирования тока, содержащая соединейныепоследовательно источник входногосигнала, компаратор уровня, логическое устройство, ключевой преобразо"ватель напряжения, цепь нагрузки идатчик тока, выход которого подключен к второму входу компараторауровня,.о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения энергетицеских показателей при сохранении линейности регулировочной характеристики, в нее введены дополнительновторой и третий компараторы уровняи дифференцирующая цепь; причем второй компаратор уровня подключен одним входом к выходу первого компаратора, другим входом - к датчику тока и выходом подключен через дифференцирующую цепь к входу третьегокомпаратора уровня, второй вход которого подключен к источнику входно"го сигнала, а третий вход - к датчикутока, каждый из выходов введенныхкомпараторов подключен к соответствующему входу логического устройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бродовский В.Н., Иванов Е.С.Приводы с частотно-токовым упрравлением , И., "Энергия", 1974, с.75,115, 120.2. Ге 1 сМег Ггапи "йеаМй 1 опззс 6 зе 11 е Бегчочегзйаг 1 ег гбдог 1 егеп Нег"изй 1 е 1 зйопо чоп Иойогеп", "МазсЬ 1"