Датчик струму навантаження мостового інвертора

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в электроприводах с частотно-токовым управлением для измерения тока нагрузки мостового инвертора при симметричном и несимметричном законах коммутации ключей мостового инвертора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является датчик тока нагрузки мостового инвертора, содержащий два шунта, блок согласования и вычитающий усилитель, в состав которого входит операционный усилитель и шесть резисторов, причем инвертирующий вход операционного усилителя через первый и второй резисторы соединен с первым и вторым входами вычитающего усилителя, а неинвертирующий вход через третий и четвертый резисторы соединен с третьим и четвертым входами вычитающего усилителя соответственно, а через пятый резистор - с общей шиной, инвертирующий вход через шестой резистор соединен с выходом операционного усилителя, который соединен с выходной клеммой устройства. Блок согласования содержит четыре ограничительных резистора, четыре диода и источник опорного напряжения, который первым выводом соединен с общей шиной, а вторым выводом соединен с катодами диодов, анод каждого диода соединен с одним из четырех вы ходов блока согласования и через ограничительные резисторы - с соответствующими входами блока согласования, первые выводы обоих шунтов соединены с первым и четвертым входами блока согласования и с соответствующими выводами диагонали мостового инвертора, в другую диагональ которого включен источник питания, вторые выводы шунтов соединены с вторым и третьим входами блока согласования и выводами нагрузки мостового инвертора соответственно. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности производить измерения тока нагрузки с высокой точностью при несимметричном законе коммутации ключей мостового инвертора. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования датчика тока нагрузки мостового инвертора, в котором посредством обеспечения возможности измерения тока нагрузки как при симметричном, так и при несимметричном законах коммутации ключей мостового инвертора за счет чего расширяется область использования датчика. Поставленная задача решена тем, что в известный датчик тока, содержащий два шунта, блок согласования и вычитающий усилитель, в состав которого входит операционный усилитель и шесть резисторов, причем инвертирующий вход операционного усилителя через первый и второй резисторы соединен с первым и вторым входами вычитающего усилителя, а неинвертирующий вход через третий и четвертый резисторы соединен с третьим и четвертым входами вычитающего усилителя соответственно, а через пятый резистор - с общей шиной, инвертирующий вход через шестой резистор соединен с выходом операционного усилителя. который соединен с выходной клеммой устройства, блок согласования содержит четыре ограничительных резистора, четыре диода и источник опорного напряжения, который первым выводом соединен с общей шиной, а вторым выводом соединен с катодами диодов, анод каждою соединен с одним из четырех выходов блока согласования и четыре ограничительные резисторы - с соответствующими его входами, четыре входа вычитающего усилителя соединены с соответствующими выходами блока согласования, первые выводы обоих шунтов соединены с первым и четвертым входами блока согласования и с соответствующими выводами диагонали мостового инвертора, в другую диагональ которого включен источник питания, вторые выводы шунтов соединены с вторым и третьим входами блока согласования и выводами нагрузки мостового инвертора соответственно, согласно изобретению, дополнительно введены управляемый ключ и двухвходовой логический элемент ИЛИ-НЕ, входы которого подключены к первым выводам обоих шунтов, а вы ход соединен с управляющим входом управляемого ключа, выводы которого соединены либо с первым и третьим, либо с вторым и четвертым входами вычитающего усилителя. На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Датчик тока нагрузки мостового инвертора содержит шунты 1 и 2, нагрузку 3, мостовой инвертор 4, вычитающий усилитель 5, выход которого является выходом датчика тока, а четыре входа вычитающего усилителя 5 соединены с четырьмя соответствующими вы ходами блока 6 согласования, первый и четвертый входы блока 6 согласования соединены с первыми выводами шунтов 1 и 2 и роответствующими выводами диагонали мостового инвертора 4, а второй и третий входы блока 6 согласования соединены со вторыми выводами шунтов 1, 2 и выводами нагрузки 3 мостового инвертора соответственно, причем в другую диагональ мостового инвертора 4 включен источник питания (на чертеже не показан). Мостовой инвертор 4 содержит четыре ключа 16-19, каждому из которых параллельно включены четыре обратных диода 20-23. Блок 6 согласования содержит четыре ограничительных резистора 7-10, четыре диода 11-14 и источник 15 опорного напряжения, который первым выводом соединен с общей шиной, а вторым выводом - с катодами диодов 11-14, анод каждого диода 11-14 соединен с одним из четырех выходов блока 6 согласования и через ограничительные резисторы 7-10 с соответствующими его входами. Вычитающий усилитель 5 содержит операционный усилитель 24 и шесть резисторов 25-30, причем инвертирующий вход операционного усилителя 24 через резисторы 26, 27 соединен с первым и вторым входами вычитающего усилителя 5, а неинвертирующий вход через резисторы 28, 29 соединен с третьим и четвертым входами вычитающего усилигеля 5. а через резистор 30 - с общей шиной, инвертирующий вход через резистор 25 соединен с выходом операционного усилителя 24, который соединен с выходной клеммой датчика тока. Устройство измерения тока также содержит двухвходовой логический элемент ИЛИ-НЕ 31 и управляемый ключ 32, причем входы логического элемента ИЛИНЕ 31 подключены к первым выводам шунтов 1 и 2, а вы ход соединен с управляющим входом управляемого ключа 32, выводы которого соединены с первым и третьим (другой вариант: со вторым и четвертым) входами вычитающего усилителя 5. Датчик тока нагрузки мостового инвертора работает следующим образом. Ключ 32 замыкается, когда на его управляющем входе появляется "Лог. 1" и размыкается, когда на управляющем входе появляется "Лог. 0". Пусть регулирование тока в нагрузке 3 осуществляется согласно симметричному закону коммутации ключей 16-19, в соответствии с которым подключение нагрузки к источнику питания обеспечивается замыканием двух ключей той или иной диагонали мостового инвертора 4. Когда включаются ключи 16 и 19 мостового инвертора 4, то ток нагрузки начинает протекать по цепи (+)-16-13-2-19-(-). Диоды 11 и 12 открываются, и на первый и третий входы вычитающего усилителя 5 поступают сигналы, равные по величине выходному напряжению источника 15 опорного напряжения. Диоды 13 и 14 остаются в закрытом состоянии, и на второй и четвертый входы вычитающего усилителя 5 поступают напряжения, снимаемые с шунта 2. На первый вход логического элемента ИЛИ-НЕ 31 поступает напряжение питания мостового инвертора через ключ 16, а на второй вход - напряжение общей шины через ключ 19. вследствие чего на выходе логического элемента ИЛИ-НЕ 31 появляется "Лог. 0", который размыкает ключ 32. В результате на выходе устройства получают напряжение, пропорциональное току нагрузки мостового инвертора. Таким образом, при симметричном законе коммутации ключей мостового инвер тора передача информации в токе нагрузки с шунта, находящегося под напряжением общей шины, и исключение информации с шунта, находящегося под напряжением источника питания мостового инвертора, осуществляется блоком согласования 6. Пусть регулирование тока в нагрузке 3 производят согласно несимметричному закону коммутации ключей мостового инвертора, в соответствии с которым напузка 3 отключается от источника питания мостового инвертора и закорачивается замыканием ключа 19. Ток нагрузки начинает протекать по цепи 3-2-19-21-1-3. Так как оба шунта 1 и 2 находятся под напряжением общей шины, то диоды 11-14 закрываются, и на соответствующие входы вычитающего усилителя 5 поступают напряжения, снимаемые с обоих шунтов 1 и 2, каждое из которых несет в себе информацию о токе нагрузки. Однако на входах логического элемента 31 через открытый диод 21 и ключ 19 появляются напряжения общей шины, а на выходе логического элемента 31 - "Лог. 1", что замыкает управляемый ключ 32. При этом происходит закорачивание первого и третьего входов вычитающего усилителя 5, а следовательно исключение из выходного сигнала устройства информации о токе нагрузки, поступающей с шунга 1. В результате на выходе датчика тока получают напряжение, пропорциональное току нагрузки мостового инвертора. Таким образом, введение управляемого ключа и двухвходового элемента ИЛИ-НЕ с соответствующими связями расширяет область применения датчика тока за счет обеспечения возможности измерения тока нагрузки с высокой точностью как при симметричном, так и при несимметричном законах коммутации ключей мостового инвертора.