SU771829A1

SU771829A1 - Single phase inverter

Info

Publication number: SU771829A1
Application number: SU782643264A
Authority: SU
Inventors: Виктор Кириллович Цаценкин; Валентин Александрович Крючков; Олег Леонидович Клюев; Владимир Константинович Баранов
Original assignee: Предприятие П/Я В-2645
Priority date: 1978-07-13
Filing date: 1978-07-13
Publication date: 1980-10-15

Description

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может быть использовано дл питани обмоток шаговых и вентильных электродвигателей и других электромеханических преобразователей. Известны устройства, в которых значение напр жени на нагрузке, определ емое задающим сигналом, поддерживаетс за счет широтно-импульсной модул ции напр жени на выходе управл емого ключа и последующей его фильтрации. Коэффициент широтно-импульсной модул ции зависит от сигнала ошибки системы, образуемого в результате сравнени задающего сигнала и сигнала, пр мо пропорционального напр жению на выходе фильтра 1. Такие устройства используютс и дл формировани заданных законов изменени напр жени на обмотках шаговых или вентильных электродвигателей , например, в системах регулировани скорости и других электромеханических преобразовател х. Однако наличие широтно-импульсного модул тора может вызвать субгармонические колебани напр жени на нагрузке, а необходимость использовани фильтра в силовой цепи приводит к увеличению массы и габаритов регул тора и уменьшает его быстродействие . Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс устройство 2, которое содержит измеритель напр жени , схему сравнени , релейный элемент с петлей гистерезиса, схему формировани управл ющих сигналов, интегратор (сглаживающий фильтр) и силовой усилитель напр жени , В этом регул торе напр жение на нагрузке поддерживаетс за счет релейной обратной св зи, что исключает возникновение субгармонических колебаний. Однако интегратор включен в силовую цепь, что приводит к уменьшению быстродействи регул тора и увеличению его массы и габаритов. Целью цредлагаемого изобретени вл етс повышение быстродействи устройства и уменьшение его массы и габаритов. Поставленна цель достигаетс тем, что в однофазный инвертор, содержащий интегратор , измеритель напр жени , св занный по входу с выходными выводами, узел сравнени , выход которого подключен ко входу релейного элемента, а его выходы через узелThe invention relates to a converter technique and can be used to power the windings of stepper and valve motors and other electromechanical transducers. Devices are known in which the voltage value at a load determined by a reference signal is maintained by pulse-width modulation of the voltage at the output of the control key and its subsequent filtering. The pulse-width modulation factor depends on the error signal of the system, formed as a result of a comparison of the drive signal and a signal directly proportional to the voltage at the output of the filter 1. Such devices are also used to form predetermined laws of voltage variation on the windings of stepper motors or valve motors. , in speed control systems and other electromechanical converters. However, the presence of a pulse-width modulator can cause subharmonic voltage fluctuations on the load, and the need to use a filter in the power circuit leads to an increase in the weight and size of the regulator and reduces its speed. The closest in technical essence to the invention is a device 2, which comprises a voltage meter, a comparison circuit, a relay element with a hysteresis loop, a control signal generation circuit, an integrator (smoothing filter) and a power voltage amplifier. In this regulator, the voltage the load is maintained by relay feedback, which eliminates the occurrence of subharmonic oscillations. However, the integrator is included in the power circuit, which leads to a decrease in the speed of the controller and an increase in its mass and dimensions. The purpose of the present invention is to increase the speed of the device and reduce its weight and size. The goal is achieved by the fact that in a single-phase inverter containing an integrator, a voltage meter connected to the output terminals, a comparison node, the output of which is connected to the input of the relay element, and its outputs through the node

формировани управл ющих сигналов св заны с усилителем напр жени , введены второй интегратор, четыре аналоговых ключа и сумматор, который своим выходом св зан со входом сигнала обратной св зи узла сравнени , а выход измерител напр жени через две последовательные цепочки, содержащие первый аналоговый ключ, интегратор и второй аналоговый ключ, св зан с соответствующими входами сумматора, причем пр мой выход релейного элемента соединен с управл ющими входами аналоговых ключей первой цепочки и интегратора второй, а его инверсный выход - с управл ющими входами аналоговых ключей второй цепочки и интегратора первой.forming the control signals are connected to a voltage amplifier, a second integrator, four analog switches and an adder, which by their output are connected to the feedback signal input of the comparison node, and the voltage meter output through two successive chains, containing the first analog switch, are entered, the integrator and the second analog switch are connected to the corresponding inputs of the adder, and the direct output of the relay element is connected to the control inputs of the analog switches of the first chain and the integrator second, and its inverse is you move - with control inputs of analog switches of the second chain and integrator of the first.

На фиг. 1 показана функциональна схема устройства; на фиг. 2, 3 показаны осциллограммы сигналов в отдельных точках схемы .FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in fig. 2, 3 shows waveforms of signals at specific points in the circuit.

Устройство содержит силовой усилитель 1 напр жени , который в случае мостовой схемы состоит из четырех полностью управл емых ключей 2, 3, 4, 5. К выходу силового усилител подключена нагрузка 6, параллельно которой подсоединена входна цепь измерител 7 напр жени . Выход измерител напр жени через первые аналоговые ключи 8 и 9 св зан соответственно с входами интеграторов 10 и 11, а их выходы через вторые аналоговые ключи 12 и 13 - с соответствующими входами сумматора 14, выход которого подсоединен к входу сигнала обратной св зи схемы 15 сравнени . Второй вход этой схемы св зан с щиной входного сигнала, а выход - с входом релейного элемента с петлей гистерезиса 16. Пр мой и инверсный выходы релейного элемента подключены к входам схемы 17 формировани управл ющих сигналов и управл ющим входам аналоговых ключей интегратора , а выходы этой схемы соединены с входами силовь)1 ключей 2, 4 и 3, 5 соответственно .The device contains a voltage power amplifier 1, which in the case of a bridge circuit consists of four fully controllable switches 2, 3, 4, 5. A load 6 is connected to the output of the power amplifier, in parallel with which the input circuit of the voltage meter 7 is connected. The output of the voltage meter through the first analog switches 8 and 9 is connected respectively to the inputs of the integrators 10 and 11, and their outputs through the second analog switches 12 and 13 to the corresponding inputs of the adder 14, the output of which is connected to the feedback input of the comparison circuit 15 . The second input of this circuit is connected with the input signal thickness, and the output is connected with the input of the relay element with hysteresis loop 16. The direct and inverse outputs of the relay element are connected to the inputs of the control signal generating circuit 17 and the control inputs of the analogue switches of the integrator, and the outputs the circuits are connected to the inputs of the forces) 1 keys 2, 4 and 3, 5, respectively.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Предположим, что входной сигнал 0 и в начальный момент времени to открыты силовые ключи 2 и 4. Напр жение нитани LV приложено к нагрузке с ноложительным знаком, под действием сигнала Unop с пр мого выхода релейного элемента, равного логической единице (лог. «1), открыты аналоговые ключи 8 и 12 и выход измерител 7 напр жени подключен к входу интегратора 10, выход которого через ключ 12 соединен с входом сумматора 14. Сигнал с инверсного выхода релейного элемента,равный логическому нулю (лог. «О), отключает цепь установки нулевых начальных условий интегратора 10, и он начинает интегрировать скачкообразный сигнал UniM-i. , поступивший на его вход с измерител 7 напр жени . Сигнал на выходе интегратора 10 UHH будет измен тьс поSuppose that the input signal 0 and at the initial moment of time to open the power switches 2 and 4. The voltage of the voltage LV is applied to the load with a positive sign, under the action of the Unop signal from the direct output of the relay element equal to the logical unit (log. "1) The analog switches 8 and 12 are open and the output of the voltage meter 7 is connected to the input of the integrator 10, the output of which is connected via the switch 12 to the input of the adder 14. The signal from the inverse output of the relay element is equal to a logical zero (log. “O) and turns off the installation circuit zero initial conditions integrator 10, and it begins to integrate the UniM-i hopping signal. received at its input from the meter 7 voltage. The signal at the output of the integrator 10 UHH will vary by

линейному закону, так как можно считать, что напр жение на нагрузке за вре.м интегрировани практически посто нно. Наклон пр мой линии зависит от. посто нной интег-рировани интегратора и напр жени UMJM. Как только сигнал UHHI достигнет порога петли гистерезиса релейного элемента Unopl, характеристика вход-выход которого приведена на фиг. 3, сигналы на его выходах измен ютс на противоположные: Unop лог «О. UHHU лог. «1 и в момент времени ti силовые ключи 2, 4 под действием сигналов от схемы 17 формировани будут закрыты, а откроютс ключи 3, 5. К нагрузке будет приложено напр жение питани On с противоположным знаком. Одновременно закроютс аналоговые ключи 8 и 12 и откроютс аналоговые ключи 9 и 13, отключитс цепь установки нулевых начальных условий интегратора 11 и включитс цепь установки нулевых начальных условий интегратора 10. В результате этого интегратор 11 окажетс подключенным к входу измерител напр жени и начнет интегрировать скачкообразный сигнал противоположной пол рности , а на интеграторе 10 за некоторый короткий конечный интервал времени установ тс нулевые начальные услови . Сигнал иинг. выходе интегратора 11 измен етс по линейному закону и по достижении отрицательного порога Unop г. петли гист-ерезиса релейного элемента (фиг. 3) вызовет в момент времени t следующую коммутацию в схеме, после которой откроютс ключи 2 и 4, ключи 3 и 5 закроютс , к нагрузке будет приложено положительное напр жение питани , а к измерителю напр жени будет подключен вход интегратора 10. Как видно на фиг. 2, благодар наличию ключей 12 и 13 на входах сумматора 14 наличие конечного времени установки нулевых начальных условий в интеграторах не сказываетс в определенных пределах регулировани напр жени на нагрузке на форме напр жени Uc на выходе сумматора и точности схемы. Если посто нные времени интеграторов равны и Ug 0, то очевидно что при симметричной тепле гистерезиса среднее напр жение на нагрузке равно нулю . Хот пульсации напр жени на нагрузке максимальны, это не проводит к отрицательным последстви м, поскольку дл активно-индуктивной нагрузки важны пульсации тока, а не напр жени . Пульсации тока можно установить требуемой величины, варьиру соотнощени посто нных времени интеграторов и нагрузки при заданном напр жении питани и щирину петли гистерезиса релейного элемента. Легко установить, чтоlinear law, since it can be considered that the voltage across the load over the time of integration is almost constant. The slope of the straight line depends on. the constant integration of the integrator and the voltage of the UMJM. As soon as the UHHI signal reaches the threshold of the hysteresis loop of the Unopl relay element, the input-output characteristic of which is shown in FIG. 3, the signals at its outputs are reversed: Unop log "O. UHHU log. "1 and at time ti, the power switches 2, 4 under the influence of signals from the formation circuit 17 will be closed, and the keys 3, 5 will open. A supply voltage On with the opposite sign will be applied to the load. At the same time, the analog switches 8 and 12 will close and the analog switches 9 and 13 will open, the zero initial conditions of the integrator 11 will be disconnected and the zero initial conditions of the integrator 10 will turn on. As a result, the integrator 11 will be connected to the input of the voltage meter and will begin to integrate the hopping signal opposite polarity, and on the integrator 10 for some short finite time interval zero initial conditions are established. Signal Ying. The output of the integrator 11 changes linearly and upon reaching the negative threshold Unop of the hysteresis loop of the relay element (Fig. 3) will cause the next switching in the circuit at time t after which the keys 2 and 4 will open, the keys 3 and 5 will close , a positive supply voltage will be applied to the load, and the integrator input 10 will be connected to the voltage meter. As can be seen in FIG. 2, due to the presence of keys 12 and 13 at the inputs of the adder 14, the presence of a finite installation time of zero initial conditions in the integrators does not affect certain limits of voltage regulation on the load on the voltage form Uc at the output of the adder and the accuracy of the circuit. If the time constants of the integrators are equal and Ug 0, then it is obvious that with a symmetric hysteresis heat, the average voltage across the load is zero. Although the voltage ripples on the load are maximum, this does not lead to negative consequences, since current pulsations are important for active-inductive load, not voltage. Current pulsations can be set to the required value by varying the ratio of the constant time of the integrators and the load for a given voltage supply and the width of the hysteresis loop of the relay element. Easy to establish that

при UBX 0 и Unopi UB)(lexi метри пульсаций напр жени на нагрузке нарущитс и среднее напр жение на нагрузке будет пропорционально входному сигналу UBXИспользование в однофазном инверторе интеграторов в управл ющей цепи и аналоговых ключей, осуществл ющих их поочередное подключение в цепи отрицательной обратной св зи в пор дке, описанном выше, позвол ет повысить быстродействие преобразовател , определ емое допустимыми пульсаци ми тока в нагрузке и посто нной времени интегрировани , и уменьшить его массу и габариты, поскольку интегрирующие элементы вынесены из силовой цепи.with UBX 0 and Unopi UB) (the lexi of the ripple voltage at the load is violated and the average voltage at the load will be proportional to the input signal UBX Use in the single-phase inverter of the integrators in the control circuit and the analog switches that carry them alternately in the negative feedback circuit in the order described above, it allows to increase the speed of the converter, determined by the permissible ripples of the current in the load and the constant integration time, and to reduce its weight and dimensions, because guide members removed from the power circuit.

Claims

1. V. I. Meleschin, Yu. I. Opadchiy. “Stability of the established mode of a pulsed voltage stabilizer. - Electronic technology in automation. Issue 8, Ed. Yu. I. Konev. M., “Soviet Radio, 1976, p. 69-80.

2. Shalo V.P. Linear interval schemes. M., “Soviet Radio, 1974, p. 212-

213.