Указания к выполнению работы

Широтно-импульсные преобразователи (ШИП) связывают источник по- стоянного тока с двигателем постоянного тока. Они должны обладать сле- дующими свойствами:

 

U п

 

 

Рис.2.5.1

·двусторонней проводимостью энергии между источником питания и исполнительным двигателем, являющимся нагрузкой преобразователя, для обеспечения его работы во всех квадрантах механической характеристики;

·малым и не зависящим от тока выходным сопротивлением для получе- ния механических характеристик, близких к естественным, и, в конечном счете, для получения хороших статических и динамических характеристик электропривода;

·жесткой внешней характеристикой и малой инерционностью, высоким КПД, достаточной перегрузочной способностью для обеспечения необходи- мых форсировок в переходных режимах работы привода;

·высокой помехозащищенностью и надежностью, малой массой и габа- ритами, отсутствием влияния на сеть.

В области коммутируемых токов более 50 А основными приборами си- ловой электроники являются силовые модули на базе IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) транзисторов. В настоящее время IGBT обеспечивают коммутацию токов до 1800 А и напряжении до 4,5 кВ.

Упрощенная принципиаль- ная схема ШИП представлена на рис.2.5.1. Она содержит четыре транзисторных ключа TK1-ТК4. В диагональ моста образованно- го транзисторными ключами включена нагрузка, эквивалент- ная двигателю постоянного тока с регулированием по цепи яко- ря.

Наиболее простой способ

 

ГПН

U п

 

РИ

ШИП

U уп р

 

Рис.2.5.3

U 1, U 4

 

U 2, U 3

 

U п

 

 

-U п

Рис.2.5.2

управления ШИП по цепи якоря - сим- метричный, когда в состоянии переклю- чения находятся все четыре транзистора моста, а напряжение на выходе ШИП представляет собой знакопеременные импульсы, длительность которых регу-

лируется входным сигналом. Преимуществом симметричного метода управ-

ления является простота реализации и отсутствие зоны нечувствительности в

регулировочной характеристи- ке. К недостаткам относят двухполярное напряжение на нагрузке и связанные с этим повышенные пульсации тока нагрузки.

Временные диаграммы ШИП при симметричном спо- собе управления приведены на рис.2.5.2. При включении диа- гонали моста VT 1, VT 4 и вы- ключении VT 2, VT 3, образуется цепь

+ U п ,VT 1 ,R н ,L н ,E,VT 4, - U п

для протекания тока нагрузки. К нагрузке в этом интервале прикладывается напряжение

U п, а ток увеличивается от

U гпн

 

UVT 1, VT 4

 

 

UVT 2, VT 3

I min

до I max. На транзисторах

Рис.2.5.4

VT 2, VT 3 напряжение равно

U п. Это напряжение является отрицательным

для диодов VD 2, VD 3, и ток через них равен 0. При включении диагонали VT 2, VT 3 и выключении VT 1, VT 4 ток, поддерживаемый индуктивностью на- грузки, продолжает протекать в том же направлении по цепи

- U п ,VD 2 ,R н ,L н ,E,VD 3, + U п, в которой ток нагрузки протекает навстречу

э.д.с. и источнику питания. На этом интервале напряжение на нагрузке изме- няет знак, а ток уменьшается.

Обобщенная функциональная схема управления транзисторным ШИП изображена на рис.2.5.3. Генератор пилообразного напряжения (ГПН), такти- руемый генератором импульсов (Г), вырабатывает пилообразное напряже- ние. Схема сравнения (СС) представляет собой релейный элемент, который переключается с плюса на минус и обратно, в момент равенства U ГПН = U упр. Для управления ШИП распределитель импульсов (РИ) имеет

Рис.2.5.5

прямой и инверсные выхода. Эти импульсы, усиленные усилителем (У), по- ступают на базы транзисторов диагоналей моста в противофазе (рис.2.5.4).