SU1160320A1 - Устройство для измерения тока - Google Patents

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено, для преобразования и формирования аналоговых сигналов обратной связи по току в системах регулирования с полупроводниковыми преобразователями, осуществляющими гальваническую развязку между силовыми цепями полупроводникового преобразователя и цепями управления и регулирования

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения тока; на фиг. 2 - временная диа-|5 грамма работы устройства.

Устройство содержит измерительный шунт 1, включенный в цепь измеряемого тока последовательно с якорной обмоткой электродвигателя, два вывода шунта 1 подключены к двум входам блока 2 интегрирования с памятью, выход которого подключен к первым входам компараторов 3 и 4 широтно-импульсного модулятора 5, вторые входы компараторов 3 и 4 объединены й подключены к выходу генератора 6 пилообразного напряжения, вход которого соединен с первым выходом первого формирователя импульсов и с входом управления памятью блока 2 интегрирования с памятью, вход управления обнулением которого соединен с вторым выходом первого формирователя 7 импульсов, вход которого через блок 8 гальванической развязки подключен к выходу генератора 9 опорной частоты и входу второго формирователя 10 импульсов, первый выход которого соединен с входом управления память» второго блока 11 интегрирования с памятью, а второй выход подключен к входу управления обнулением второго блока 11 интегратора с памятью, выход первого компаратора 3 через блок 12 гальванической развязки подключен к первому входу второго блока 11 интегрирования с памятью, втдрой вход которого через третий блок 13 гальванической развязки соединен с выходом второго компаратора 4.

10

20

25

30

35

40

45

50

На временной диаграмме (фиг. 2) использованы следующие обозначения: 14 - импульсы на выходе генератора опорной частоты; 15 - импульс формирующийся на первых выходах блоков формирователей 7 и 10 импульсов;

55

1160320 . 2

16 - импульс формирующийся на.вторых блоков формирователей 7 и 10 импульсов; 17- импульс напряжения прикладываемого к якорю электродвигателя;

18 - форма импульса на выводах шунта Т; 19 - форма напряжения на выходе интегратора блока 2; 20 - выход генератора 6 пилообразного напряжения;

21 - выход компаратора 3; 22 - выход интегратора блока 11·, 23 - выход блока 11.

Устройство работает следующим образом.

Генератор импульсов вырабатывает |Прямоугольные импульсы 16 с периодом следования Т, которые синхронизируют' работу предлагаемого устройства, а также синхронизируют генератор 6 пилообразного напряжения широтно-импульсного модулятора 5, входя щего в состав системы регулирования электропривода (не показан). Импульсы 14 с выхода генератора' 9 поступают на вход формирователя 10 коротких импульсов и через блок 8 гальванической развязки - на вход формирователя 7 коротких импульсов.

На первом выходе первого формирователя 7 и на первом выходе второго формирователя 10 формируются короткие импульсы 15 одинаковой длительности с периодом Т в моменты времени, соответствующие передним фрогтам импульсов 14 генератора 9.

На вторых выходах'формирователей 7 и . 10 формируются короткие импульсы 16 одинаковой длительности в моменты времени, соответствующие спаду импульсов.

В моменты поступления импульсов 15 на блоки 2 и 11 происходит подключение запоминающих конденсаторов к выходам интеграторов с помощью аналоговых транзисторных ключей, входящих в состав блоков. После окончания импульсов 15 ключи размыкаются и на запоминающих конденсаторах до конца периода Т сохраняется записанная информация . Импульсы 15 поступают также на вход генератора 6 пилообразного напряжения. Импульсы 16 после окончания процесса записи "замыкают" ключи обнуления интегрирующих емкостей в блоках 2 и 11, в результате чего напряжение на выходах интеграторов . становится равным нулю. Под действием синхроимпульсов 15 генератор 6 вырабатывает пилообразное напряжение

1160320 4

с периодом Т синхронно и синфазно с

генератором пилообразного напряжения,

входящего в состав системы регулирования электропривода.

Синхронная и синфазная работа 5

генераторов пилообразного напряжения обеспечивает режим без биений, который может возникнуть в системе регулирования. Форма напряжений, вырабатываемых генераторами пилообразных 1.0

напряжений, может быть любой и определяется конструкцией генераторов.

Для определенности на фиг. 2 изображены временные диаграммы 20 напряжения и генератора 6, соответствующие 15 одностороннему нарастающему напряжению пилообразной формы.

Начиная с момента времени έο к якорю электродвигателя прикладывается импульен'ое напряжение 17. Период 20 следования импульсов напряжения 17 равен Т, а их длительность задает*ся широтно-импульсным модулятором, входящим в состав системы регулирования электропривода. Под действием 25 импульсов 17 в якорной обмотке двигателя возникает пульсирующий ток

18. Протекая через последовательно соединенные якорную обмотку и резистивный измерительный шунт 1, ток

18 создает на шунте 1 падение напряжения, которое поступает на входы блока 2 интегрирования и памяти. С момента времени Ъо , спустя 1-2 мкс_?

' необходимых для переписи информации и обнуления интеграторов в блоках 2 и 11, на выходе интегратора блока'

2 появляется напряжение 19, соответствующее интегралу тока, протекающему , через шунт 1. К концу периода Т в момент времени на выходе интегратора блока 2 будет напряжение ’

19, соответствующее среднему за период Т значению тока, протекающего через шунт 1.

- В момент времени 0 импульс последовательности 15, "замыкая" аналоговый ключ, подключает к выходу ин- тегратора запоминающую емкость. После окончания действия импульса 15 50

на запоминающей емкости и на выходе блока 2 сохраняется напряжение 20 (^цинг )> соответствующее среднему

- значению тока электродвигателя за

период Т. Импульс 16 последовательное- 55 ти производит "обнуление" интеграторов блоков 2 и 1 1 .после чего процесс интегрирования повторяется. Напряжение с выхода на запоминающей емкости блока 2 подается на входы компараторов 3 и 4. На другие входы компараторов 3 и 4 поступает пилообразное напряжение и_гпн с выхода генератора 6. При полярности напряжения (фиг. 2) на выходе блока 2 "работает" компаратор 3 (при этом на выходе компаратора 4 напряжение равно нулю). При противоположной полярности напряжения на выходе блока 2 и соответственно другом напряжении тока, протекающего через шунт 1, "работает" компаратор 4.

На выходе компаратора 3 напряжение равно нулю. С момента времени на вход компаратора 3 поступает напряжение с выхода блока 2 Н_инг, превышающее пилообразное напряжение генератора 6 (диаграмма 20). На вькоде компаратора 3 появляется импульс 21, длительность которого определяется моментом - равенства напряжения генератора 6 и напряжения блока 2. Длительность импульсов 21 пропорциональна среднему значению тока двигателя за период Т. Импульс с выхода компаратора 3 через блок 6 гальванической развязки посту пает на первый вход блока 11 интегрирования и памяти, на другой вход которого с выхода блока 13 галь ванической развязки поступает нулевое напряжение.

Выходные импульсы оптронов в блоках 12 и 13 гальванической развязки стабилизированы по напряжению с помощью известных методов. Начиная с момента времени 0 (после перезаписи информации и обнуления интегратора) происходит процесс интегрирования в блоке 11. Импульсы с вькода блока 12 поступают на неинвертирующий вход операционного усилителя блока 11, работающего в режиме интегратора. Так как выходное напряжение импульсов, поступающих с выходов блока 12 и 13, стабилизировано, то напряжение 22 на вькоде интегратора блока 11 зависит только от длительности импульсов, поступающих на входы интегратора.

При работе блока 10 импульсы с его вькода поступают на инвертирующий вход операционного усилителя - интегратора блока 11 и полярность напряжения на выходе интегратора - отрицательная. В момент

4

5

времени импульс 21 заканчивается и на выходе интегратора блока 11 на-у ходится напряжение 22, пропорциональное среднему значению тока двигателя за период Т.

8 момент времени на вход управления памятью блока 11 поступает импульс 15 последовательности и происходит "запоминание¹* информации

1160320 <

с выхода интегратора на запоминающей емкости. Напряжение 23 на запоминающей емкости сохраняется неизменным в течение периода Т и поступа5 ет на выходную шину устройства. По окончании импульса на вход управления обнулением интегратора блока 11 поступает импульс 16, "обнуляющий" интегратор, после чего процесс инте-, грирования повторяется.

0

1160320

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА, содержащее,шунт, генератор эталонной частоты, блок гальванической развязки, широтно-импульсный модулятор, состоящий из генератора пилообразного напряжения, двух компараторов и двух блоков гальванической развязки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два блока интегрирования с памятью и два формирователя импульсов, причем вход первого формирователя импульсов.через блок гальванической развязки, а вход второго формирователя непосредственно подключены к выходу генератора эталонной частоты, первые выходы первого и второго формирователей импульсов подключены соответственно к первым входам управления первого и второго блоков интегрирования с памятью, вторые выхода первого и второго формирователей импульсов подключены соответственно к вторым входам управления первого и второго блоков интегрирования с памятью, выводы шунта подключены соответственно к двум входам первого блока интегрирования с памятыо_} выход которого соединен с первыми входами .первого и второго компараторов, выходы каждого из которых подключены соответственно через первый и второй блоки гальванической развязки широтно-импульсного модулятора к первому и второму входам также соответственно второго, блока интегрирования с памятью, первый выход первого формирователя импульсов соединен через генератор пило образного напряжения с вторыми входами первого и второго компараторов...

   $Ц 1160320

   >