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
|
|
|
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).
