Регулируемый преобразователь постоянного напряжения в переменное

Полезная модель относится к области преобразовательной техники и может быть использована в качестве регулируемого преобразователя постоянного напряжения в переменное, применяемого в электроприводах повышенной точности. Регулируемый преобразователь содержит входной стабилизатор напряжения, инвертор, нагрузкой которого является вентильный двигатель, причем входной стабилизатор, инвертор и потребитель содержат соответствующие узлы отрицательной обратной связи, выходные сигналы которых пропорциональные отклонениям величин на входе от соответствующих заданных опорных сигналов поступают на сумматор, выходы которого соединены со входом управления стабилизатора постоянного напряжения. Регулируемый преобразователь позволяет значительно повысить точность выходного напряжения за счет тройной корректировке с помощью трех узлов отрицательной обратной связи.

Полезная модель относится к области преобразовательной техники и может быть использована в качестве регулируемого преобразователя постоянного напряжения в переменное, применяемого в электроприводах повышенной точности.

Известен регулируемый преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий последовательно соединенные регулятор постоянного напряжения и однофазный инвертор [1]. Данный преобразователь прост и надежен; он позволяет получить стабилизированное переменное напряжение, однако выходное напряжение характеризуется сравнительно низкой точностью, так как схема устройства построена по разомкнутому принципу.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является регулируемый преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий входной стабилизатор последовательно включенный с преобразователем напряжения, имеющим несколько выходных напряжений, при этом входной стабилизатор охвачен обратной связью, включенной на зажимы преобразователя напряжения [2]. Данный преобразователь отличается повышенной точностью выходного напряжения, так как построен по замкнутому циклу. Однако применение указанного преобразователя в электроприводах повышенной точности ограничено в виду того, что в нем не учитывается влияние нестабильности параметров преобразователя напряжения и влияние пульсаций нагрузки на точность частоты вращения вала электропривода.

Требуемый технический результат заключается в обеспечении повышенной точности выходного напряжения регулируемого преобразователя

за счет компенсации нестабильности инвертора и учета пульсаций нагрузки, возникающих при изменении падения напряжения на элементах схемы инвертора при динамических скачках тока нагрузки, при изменении температуры окружающей среды, при неравномерности и пульсациях нагрузки на валу электропривода.

Требуемый технический результат достигается тем, что в регулируемом преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем последовательно соединенные входной стабилизатор напряжения и инвертор, при этом входной стабилизатор напряжения содержит узел отрицательной обратной связи, вход которого соединен с входом инвертора, введены: сумматор, узел отрицательной обратной связи инвертора, вход которого соединен с входом инвертора, и узел отрицательной обратной связи потребителя, при этом последний представляет собой двигатель, на валу которого расположен датчик положения ротора, к выходу которого подключен вход узла отрицательной обратной связи потребителя, выходы узлов отрицательной обратной связи стабилизатора постоянного напряжения, инвертора и потребителя подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с входом управления стабилизатора постоянного напряжения, при этом на выходе каждого из упомянутых узлов отрицательной обратной связи формируется сигнал, величина которого пропорциональна отклонению величины сигнала на входе от соответствующего заданного опорного сигнала.

На фиг.1 представлена структурная схема регулируемого преобразователя постоянного напряжения в переменное.

Регулируемый преобразователь содержит последовательно соединенные входной стабилизатор напряжения 1, содержащий узел отрицательной обратной связи 2, и инвертор 3, содержащий узел отрицательной обратной связи 4, к выходу инвертора 3 последовательно подсоединен потребитель 5, представляющий двигатель на валу которого расположен датчик положения

ротора (не показан), к выходу которого подключен узел отрицательной обратной связи потребителя 6 и сумматор 7, причем вход узла отрицательной обратной связи 2 соединен с входом инвертора 3, вход узла отрицательной обратной связи 4 соединен с входом потребителя 5, вход отрицательной обратной связи потребителя 6 соединен с входом датчика положения ротора (не показан), установленном на валу потребителя 5, а выходы узлов отрицательной обратной связи стабилизатора постоянного напряжения 2, инвертора 4 и потребителя 6 подсоединены к соответствующим входам сумматора 7, выход которого соединен со входом управления входного стабилизатора постоянного напряжения 1, причем на каждый из упомянутых узлов отрицательной обратной связи поступает сигнал от опорного эталонного генератора u_ЭГ. Сигнал, формируемой на выходе узла отрицательной обратной связи 2 пропорционален отклонению напряжения стабилизатора напряжения 1 от заданного опорного сигнала

где u₂ - сигнал на выходе узла отрицательной обратной связи 2;

u₂ - действительное напряжение на выходе стабилизатора 1;

u_ЭГ2 - опорное напряжение узла отрицательной обратной связи стабилизатора напряжения 1.

Сигнал, формируемый на выходе узла отрицательной обратной связи 4 пропорционален отклонению напряжения на выходе инвертора 3 от заданного опорного сигнала

где u₄ - сигнал на выходе узла отрицательной обратной связи 4;

u₄ - действительное напряжение на выходе инвертора 3;

u_ЭГ4 - опорное напряжение узла отрицательной обратной связи инвертора 3.

Сигнал, формируемый на выходе узла отрицательной обратной связи потребителя 6 пропорционален отклонению частоты вращения вала двигателя 5 от заданного значения

где u₆ - сигнал на выходе узла отрицательной обратной связи 6;

u₆ - действительное напряжение на выходе датчика положения ротора, пропорциональное действительной частоте вращения вала двигателя 5;

u_ЭГ6 - опорное напряжение узла отрицательной обратной связи инвертора 6, пропорциональное заданной частоте вращения вала двигателя 5, определяемое режимом работы электропривода.

Сигнал, вырабатываемый сумматором 7, пропорционален сумме сигналов узлов отрицательной обратной связи 2, 4 и 6, т.е.

где u₇ - выходной сигнал сумматора 7, подаваемый на вход управления стабилизатора постоянного напряжения 1.

По физической сущности сигнал u₇ является функцией от суммы отклонений выходного напряжения стабилизатора 1, инвертора 3 и частоты вращения вала двигателя 5 от заданных значений

где ±U₁ - отклонение выходного напряжения стабилизатора постоянного напряжения 1 от заданного значения;

±U₃ - отклонение выходного напряжения инвертора 3 от заданного значения;

±₅ - отклонение частоты вращения двигателя 5 от заданного значения.

Все элементы структурной схемы регулируемого преобразователя серийно выпускаются отечественной промышленностью. В качестве двигателя

5 может быть использован вентильный двигатель, сигнал датчика положения ротора которого может быть использован в качестве сигнала узла отрицательной обратной связи 6.

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения в переменное работает следующим образом. При подключении входного стабилизатора постоянного напряжения 1 к источнику (не показан) на выходе указанного стабилизатора появится напряжение, величина которого корректируется узлом отрицательной обратной связи 2. Напряжение названного стабилизатора 1 поступает на вход инвертора 3, где преобразуется в переменное, при этом величина переменного напряжения корректируется узлом отрицательной обратной связи 4. Напряжение инвертора 3 подается на вход двигателя 5 и последний приходит в движение, при этом частота вращения вала двигателя фиксируется датчиком положения ротора (не показан), а величина указанной частоты вращения корректируется узлом обратной связи потребителя 6. На выходе каждого из упомянутых узлов отрицательной обратной связи 2, 4 и 6 формируется сигнал, величина которого пропорциональна отклонению величины сигнала на его входе от соответствующего заданного опорного сигнала, причем выходные сигналы упомянутых узлов 2, 4 и 6 поступают на соответствующие входы сумматора 7, который своим выходом соединен со входом управления входного стабилизатора постоянного напряжения 1.

Таким образом, выходное напряжение стабилизатора постоянного напряжения 1 подвергается тройной корректировке, чем и обеспечивается повышение точности выходного напряжения, от которой зависит точность электропривода.

Источники принятые во внимание

1. Моин В.С., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергия, 1972. стр.268, рис.8.7,а

2. Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания радиоэлектронных устройств. М.: Энергоатомиздат, 1990. стр.270, рис.9.10,а

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий последовательно соединенные входной стабилизатор напряжения и инвертор, при этом входной стабилизатор напряжения содержит узел отрицательной обратной связи, вход которого соединен с входом инвертора, отличающийся тем, что введены сумматор, узел отрицательной обратной связи инвертора, вход которого соединен с входом инвертора, и узел отрицательной обратной связи потребителя, при этом последний представляет собой двигатель, на валу которого расположен датчик положения ротора, к выходу которого подключен вход узла отрицательной обратной связи потребителя, выходы узлов отрицательной обратной связи стабилизатора постоянного напряжения, инвертора и потребителя подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с входом управления стабилизатора постоянного напряжения, при этом на выходе каждого из упомянутых узлов отрицательной обратной связи формируется сигнал, величина которого пропорциональна отклонению величины сигнала на входе от соответствующего заданного опорного сигнала.