Принцип импульсного управления

При импульсном управлении силовым преобразователем могут использовать в качестве силового ключа как обычный тиристор, с необходимыми для его закрытия схемами коммутации, так и современные IGBT, MOSFET транзисторы  или GTO тиристоры. Силовой ключ (он же прерыватель) необходим для соединения-разъединения нагрузки с сетью постоянного напряжения, преобразуя таким образом постоянное напряжение в переменное (импульсное).

Это необходимо для получения на выходе прерывателя необходимого значения постоянного тока (при регулировании напряжения в сетях постоянного тока) или для получения переменного напряжения необходимой частоты (такой принцип используют автономные инверторы). Схема прерывателя показана ниже:

Схема импульсного преобразователя

На интервале tоткр тиристор открыт и через нагрузку протекает электрический ток. на интервале tзакр тиристор закрыт, и выводы нагрузки закорачиваются  через диод VD0, соответственно ток нагрузки начинает протекать через него, таким образом обеспечивается контур протекания тока при закрытии тиристора и он не снизится сразу до нуля. В результате этого на нагрузке создаться импульсное напряжение uя, значение среднее которого можно определить по формуле:

Среднее значение импульсного преобразователя

tоткр – время прохождения импульса через прерыватель;

tзакр – время нахождения прерывателя в закрытом состоянии;

T= tоткр+ tзакр – период импульсов;

δ= tоткр/Т – скважность импульсов;

Можем сделать вывод, что регулирование напряжения на нагрузке происходит путем изменения скважности импульсов. Для получения таких изменений применяют несколько способов:

  • В преобразователе с неизменной частотой импульсов fп=1/Т регулируют лишь время включения прерывателя. Такой способ получил название широтно-импульсной модуляции ШИМ;
  • В случае, когда частота переменна, регулируют период импульсов, а времена закрытого и открытого состояний прерывателя остаются постоянными. Данный способ имеет название частотной модуляции;

Эти способы проиллюстрированы ниже:

ШИМ и частотный способы модуляции

Частотный способ имеет некоторые недостатки, рассмотрим:

  • Чтобы обеспечить регулирование во всем диапазоне частота импульсов должна меняться в довольно широких пределах, что значительно усложняет проектирование фильтров. А при некоторых частотах преобразователи могут оказывать влияние на работу линий связи (телефонных и других).
  • Также во время длительных пауз (тиристор в закрытом состоянии) возможно возникновение режима прерывистого тока якоря машины в зоне низких выходных напряжений;

Указанные выше обстоятельства определяют преимущества в использовании электроприводов с ШИМ.

Рассмотрим маленький пример, в котором необходимо определить диапазон регулирования скважности при управлении. Исходные данные:

Тип двигателя:  ДПТ НВ

Uя = 220 В, Rя = 0,28 Ом, Lя = 14 мГн, постоянная машины кФ=0,55 В*с. Мс=const – действует постоянный момент равный току 50 А.

Решение

Определим минимальную скорость вращения, при которой Ея=0:

Uя = IяRя = 50*0.28 = 14 В

Исходя из этого, мы можем определить скважность:

δ = Uя/U = 14/220 = 0,064

Максимальному значению скорости электродвигателя будет соответствовать значение δ=1, при которой Uя = U = 220 В. Отсюда можем определить ЭДС:

Ея = Uя — IяRя = 220 – 50*0,28 = 206 В

Теперь найдем скорость:

ω = Ея/ кФ = 206/0,55 = 374,5 рад/с

Для данной системы электропривода диапазон регулирования по скорости составит 0<ω<374,5 рад/с, по скважности 0,064< δ<1.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Подтвердите, что Вы не бот — выберите человечка с поднятой рукой: