3.1.4 Датчик вихідного струму
Для вимірювання змінного вихідного струму можна використати датчик на основі ефекту Хола або трансформатор струму. Другий варіант є економічно вигіднішим, хоча він складніший схематично і в принципі має незначно меншу надійність.
Для отримання напруги, пропорційної діючому значенню струму, в силове коло послідовно вмикається трансформатор струму ТА1 з мінімальною кількістю витків первинної обмотки для мінімального впливу на силовий струм. Вторинна обмотка підключена до найпростішого однопівперіодного випрямляча на діоді VD1 з фільтром на конденсаторі С1. Резистор R1 є навантаженням випрямляча і впливає на залежність вихідної напруги від вимірюваного силового струму, він необхідний для розряду ємності при зниженні напруги на обмотці w2.
Рис. 3.6 Датчик змінного струму
Вихідна напруга підключається до АЦП системи керування, вхідний опір якого високий і не впливає на роботу випрямляча. Трансформатор забезпечує розділення силового кола і кола керування.
Діод VD1 повинен бути швидкодіючим, якщо вимірюється струм до вихідного фільтра, тому що при цьому він містить високочастотні складові. В цьому випадку трансформатор також розраховується на високу частоту і його габарити мінімальні.
3.1.5 Силовий трансформатор
3.1.6 Вихідний фільтр
Значна відмінність між частотою ШІМ і необхідної синусоїдальної вихідної напруги зумовлює незначні вимоги до форми передавальної характеристики вихідного фільтра, тому достатньо звичайного Г-подібного LC-фільтра нижніх частот.
Рис. 3.7 Вихідний фільтр нижніх частот
Недоліком такого рішення є незначна залежність передавальної характеристики і, відповідно, форми вихідної напруги, від навантаження, усунення якої вимагає невиправданого ускладнення схеми.
3.1.7 Датчик вихідної напруги
Для зворотного зв’язку за напругою система керування повинна отримувати сигнал, напруга якого пропорційна діючій вихідній напрузі. При цьому необхідно забезпечити гальванічну розв’язку силового кола і кола керування для зменшення ймовірності аварійних ситуацій і підвищення надійності пристрою.
Для отримання напруги, пропорційної діючому значенню вимірюваної напруги, можна використати найпростіший однопівперіодний випрямляч з діодом VD1 і конденсатором фільтра С1 (рис. 3. ). Частота вимірюваної напруги низька, тому діод не має бути швидкодіючим. Низька частота також спричиняє повільну реакцію вихідного сигналу на зміну вимірюваної напруги через високу ємність конденсатора фільтра. Вимірювання напруги без фільтра може вирішити цю проблему, однак потребує дуже високої швидкодії АЦП і додатково значних обчислювальних потужностей для визначення діючої напруги за миттєвим значенням в кожний момент часу.
Рис. 3.8 Датчик змінної напруги з гальванічною розв’язкою
Гальванічну розв’язку забезпечує оптрон DA3 з одним випромінювачем і двома фотоприймачами в одному корпусі. Параметри фотоприймачів в такому випадку практично ідентичні, тому не лінійність передавальної характеристики оптрона компенсується з допомогою операційного підсилювача DA2, що має негативний зворотній зв’язок через один з фотоприймачів. За рахунок цього напруги на інвертуючому і неінвертуючому входах операційного підсилювача практично рівні, і, відповідно, рівні напруги на резисторах R3 i R6, а внаслідок ідентичності параметрів фотоприймачів аналогічна напруга з’являється і на R5.
Таким чином, напруга, рівна напрузі на дільнику і пропорційна діючому значенню вимірюваної напруги, передається на вихід і надходить на АЦП системи керування, при цьому силове коло і коло керування розділені.
Живлення операційного підсилювача забезпечується лінійним стабілізатором напруги DA1, на вхід якого подається напруга з виходу випрямляча і дільника, а на виході встановлено фільтруючий конденсатор С2. В робочому режимі вимірювана напруга забезпечує нормальне живлення операційного підсилювача і лінійну передачу сигналу; якщо напруги на вході недостатньо для живлення підсилювача, сигнал на виході буде близький до нуля і система керування збільшить тривалість відкритого стану силових транзисторів і, відповідно, вихідну напругу.
Вимоги до стабільності вихідної напруги невисокі, тому від датчика напруги не вимагається значної точності і швидкодії.