Файл: Бродовский В.Н. Приводы с частотно-токовым управлением.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.07.2024

Просмотров: 114

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

На основании изложенного можно сделать вывод, что для приводов с частотно-токовым управлением наиболее перспективными 'представляются преобразователи тока с использованием усилителей напряжения с принуди­ тельной коммутацией. Поэтому в дальнейшем рассмотре­ нию этих преобразователей тока будет уделено основное внимание.

2-2. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА ПРИ ПИТАНИИ ОТ ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Рассмотрим однофазный 'преобразователь тока при

питании от источника постоянного

 

напряжения.

На

рис. 2-2 дана структурная схема такого

преобразователя,

в которой силовой

усили­

тель

напряжения

пред­

ставлен

в

виде

четырех-

плечного мостового усили­

теля

напряжения. Плеча­

ми

моста являются

сило­

вые ключи, состоящие из

управляемых

и

неуправ­

ляемых . полупроводнико­

вых приборов

и обеспечи­

вающие

протекание

 

тока

в

обоих

направлениях.

Усилитель

 

напряжения

питается

постоянным

па-

пряжением

 

иш.

 

Схема

формирования

вырабаты­

вает

напряжения

и\—и\

для управления

C/d—СКь

соответственно.

 

 

 

 

На рис 2-3 показана

схема

СУН

с

нагрузкой,

на

которую

он

работает.

Каждый

из силовых

клю­

чей СУН представлен условно в виде двух электрических цепей, одна из которых содержит последовательно со­ единенные диод и переключатель и образует управляе­

мый ключ (Ki—Ki) с

односторонней

проводимостью,

а другая — диод (Jli—Д4),

т. е. тоже

обладает-односто­

ронней проводимостью.

 

 

82


На практике роль ключей Ki—Ki играют транзисто­ ры, тиристоры или другие управляемые элементы с одно­ сторонней проводимостью тока. Ключи Ki—Ki подклю­ чают нагрузку к напряжению и тем самым обеспечивают потребление энергии нагрузкой от источника напряже­ ния Ua. Диоды Ду—Д/, необходимы для обеспечения воз­ врата энергии из цепи нагрузки в источник напряжения Un при разомкнутых ключах Ki—К/,. Нагрузка усилителя напряжения на рис. 2-3 представлена в виде активного сопротивления Гд, индуктивности Ья и напряжения и\. Здесь ui — мгновенное значение напряжения на фазе машины переменного тока; гя — активное сопротивление "сглаживающего дросселя, a L H — индуктивность этого дросселя.

При рассмотрении работы преобразователя тока с усилителем напряжения рис. 2-3 будем считать, что переключение любого из ключей Ki—Ki может произво­ диться независимо, от переключений других ключей. При этом подразумевается, что исключаются такие переклю­ чения, в результате которых одновременно замкнутыми оказываются ключи Ki и Кг или Кз и Ki. Несмотря на это ограничение, в схеме рис. 2-3 остается еще достаточ­ ное число возможных взаимных состояний ключей

Ki-Ki.

Использование тех или иных допустимых переключе­ ний для ключей Ki—Ki (взаимных состояний ключей) определяет условия 'формирования выходного тока i и является одним из критериев для разделения преобра­ зователей тока по типам. Например, один тип преобразо­ вателей тока может характеризоваться одновременным включением в усилителе напряжения ключей Ki, Кз или Кг, Кь причем включение одной из пар ключей будет сопровождаться обязательным выключением другой па­ ры. На нагрузку усилителя в этом случае всегда пода­ ется д.вуполярное прямоугольное напряжение Un- Выбор, тех или иных возможных состояний ключей Ki—Ki про­ изводится при проектировании преобразователя тока и осуществляется с помощью схемы формирования, вы­ рабатывающей сигналы управления и\—и\ для ключей

Ki—Ki-

На рис. 2-3 видно, что. в общем случае ток i в цепи нагрузки формируется под действием напряжения Un и напряжения щ . Выше говорилось, что ток i на выходе импульсных усилителей напряжения может быть пред-

6*


ставлен в виде гладкой составляющей г'о и пульсирую­ щей составляющей Ai, при этом гладкая составляющая определяется входным сигналом преобразователя тока. С учетом этого из (2-3) имеем:

 

/0=/Сг«ВХ-

^

(2-4)

Ток i в

нагрузке преобразователя тока попеременно

нарастает

и спадает, отклоняясь

от требуемого значения

х'о на определенную величину, не превышающую

выбран­

ного заранее значения AI, т. е. колеблется вокруг зна­

чения г'о- Автоматическое переключение ключей

Ki—Ki

с целью обеспечения попеременного нарастания и спада__

тока I с требуемой величиной отклонения А/

достигается

за

счет

использования напряжения

м0 .с при

формирова­

нии

сигнала иу

и применения

СФ с

характеристикой

типа

«гистерезис».

 

 

 

i

 

 

 

 

Скорости нарастания

и спада

тока

определяются

в основном величиной индуктивности Z-д, а также нали­

чием в контурах нарастания и спада тока

i

напряжений

Ua

и щ. С целью уменьшения частоты переключений клю­

чей Ki—Kik

необходимо уменьшить скорости нарастания и

спада тока

i, что может быть достигнуто

исключением

из соответствующих контуров тока

/• напряжения

Un при

использовании

особых

взаимных

состояний

ключей

Ki—Ki.

Например, к исключению

напряжения

питания

Un

из контуров тока i приводит такое состояние

ключей

Ki—Ki,

при

котором замкнутым

оказывается

всего один -

из

них,

т.

е. в

схеме ПТ должно

быть

предусмотрено

переключение

одного из ключей, а не только попарное

переключение

Ki—К\. На

нагрузку

ПТ

в этом

случае

подается однополярное

прямоугольное

напряжение, и

ток i может протекать

по

силовым

.ключам CKi

и СКь,

или по силовым ключам

СКг и СКз-

 

 

 

Преобразователь тока, в котором используются на­ званные состояния ключей, имеет более низкие частоты переключений и, следовательно, меньшие потери мощно­ сти. Схема формирования напряжений и\—и\ преобра­ зователя тока, обеспечивающая вышеуказанное пере­ ключение ключей, оказывается более сложной, чем схе- - ма формирования преобразователя только с попарным переключением ключей Ki—Ki. Она требует проведения дополнительного анализа состояния цепи нагрузки и ра­ ботает в соответствии со специальным алгоритмом, по­ этому преобразователь тока с такой схемой формирова-


БИЯ называют преобразователем с программным управ­ лением.

Преобразователи тока подразделяются на типы так же и по характеру регулировочной характеристик.;, представляющей зависимость тока io на выходе ПТ от сигнала на его входе «вх-

Таким образом, можно выделить четыре основных типа преобразователей тока: первый тип — преобразова-

тель без люфта по .входному

сигналу; .второй тип — пре­

образователь

с~люфтом

по

входному

сигналу; третий

тип — преобразователь с

 

люфтом н

с программным

отправлением;

четвертый

 

тип — преобразователь без.

люфта и с программным

управлением.

 

Преобразователи тока без люфта по входному сигна­ лу применяются в приводах, используемых в замкнутых системах регулирования с высокими требованиями к по­ казателям качества регулирования. Преобразователи то­ ка с люфтом применяются в приводах систем регулиро-. ванпя, где важно иметь малые потери в согласованном состоянии привода при относительно невысоких требова­ ниях к качеству регулирования системы. Рассмотрим подробней названные типы преобразователей тока.

2-3.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА БЕЗ Л Ю Ф Т А

ПО В Х О Д Н О М У СИГНАЛУ

Преобразователь тока без люфта по входному сигна­

лу имеет

линейную регулировочнуюхарактеристику —

основная составляющая выходного тока /0 линейно за­

висит от сигнала иВц

для любых значений этого сигнала

(рис. 2-4). Рассмотрим

работу

ПТ

без

люфта,

пользуясь

рис. 2-2 и рис. 2-3. Примем за

положительный

ток

нагрузки,

соответствующий

положитель­

ному

сигналу «вх, ток

i, кото­

рый протекает в цепи нагрузки

в направлении,

указанном на

рисунках

стрелкой.

 

 

Независимо от знака тока i (положительный или отрица­ тельный ток) будем условно считать, что нарастание тока i

происходит тогда, когда он протекает по силовым ключам

P l l c -

2

"4

-

Регулировочная

характеристика

ПТ

без

л ю "

ф т а

\

0

в х о д н о м у

с и г .

налу.

 

 

 

 

 


CKi н CKi, а спад — по силовым ключам CKi и СКз- На­ пример, нарастание положительного тока i происходит через ключи /<2 и Ki силовых ключей СКг и С/С4, а спад, этого тока происходит через диоды Д1 и Дз силовых клю­ чей CKi и СДз.

Преобразователь тока без люфта рис. 2-2 работает следующим образом. Если разность « в х — «о . с достигает некоторой величины "у .М акс, то СФ формирует сигналы управления на включение ключей Кг, К/, и начинается нарастание тока i в нагрузке. По мере нарастания тока/

будет изменяться

напряжение «у , и когда разность

"вх—"о.с достигнет

значения—"у.макс, СФ выключит ра^.

нее проводившую ток / пару ключей и одновременно включит другую пару ключей, что приведет к спаду то­ ка. При спаде тока i напряжение «у изменяется таким образом, что в некоторый момент времени опять достиг­ нет значения "у.макс. С этого момента СУН опять пере­ ключится на нарастание тока /. Таким образом, СФ не­ формирует сигнал, если

"у.макс *С "у <С "у.макс-

(2-5)

При выполнении (2-5) ключи СУН

остаются в том

положении, которое они приняли в момент последнего достижения сигналом иу одного из значений («у.макс или

—"у.макс). Благодаря обратной связи по току, замкнутой

через ИТ и СЭ, а также характеристике

СФ типа «гисте-'

резис», ток i в нагрузке, следуя за сигналом

" в х , отлича­

ется от основной составляющей тока

i0 на

некоторую

величину. С учетом (2-4) и (2-5) для

максимального

значения отклонения тока нагрузки имеем:

 

M=Kiii-г"у.макс-

 

(2-6)

Величина пульсирующей составляющей At тока на­

грузки i лежит в пределах

 

 

— A / < A i < A / .

 

(2-7)

Для тока нагрузки имеем:

 

 

 

 

(2-8>

ГДе 1макс = *'о + Л/; 1мин=гА/.

86